Massive star-forming regions across the galaxy [Elektronische Ressource] : initial stages of massive star formation in infrared high extinction clouds and trigonometric parallaxes to 6.7 GHz methanol masers / vorgelegt von Kazi Lucie Jessica Rygl

Kazi Lucie Jessica Rygl

Sujets

• Astronomie

Informations

• Publié par: rheinische_friedrich-wilhelms-universitat_bonn
• Publié le: 01 janvier 2010
• Nombre de lectures: 20
• Poids de l'ouvrage: 8 Mo

Extrait

Massive star-forming regions across the Galaxy
Initial stages of massive star formation in infrared high extinction clouds
and
Trigonometric parallaxes to 6.7GHz methanol masers
Dissertation
zur
Erlangung des Doktorgrades (Dr. rer. nat)
der
Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakult¨at
der
Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universit¨at Bonn
vorgelegt von
Kazi Lucie Jessica Rygl
aus
Amsterdam, die Niederlande
Bonn (April 2010)Angefertigt mit Genehmigung der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakulta¨t
der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universita¨t Bonn
Diese Dissertation ist auf dem Hochschulschriftenserver der ULB Bonn unter
http://hss.ulb.uni-bonn.de/diss online elektronisch publiziert.
1. GutachterProf. Dr. Karl M. Menten
2. GutachterProf. Dr. Pavel Kroupa
Tag der Promotion: June 14, 2010
Erscheinungsjahr: 2010
2Contents
Abbreviations v
Constants,quantitiesandunits vii
1 Introduction 1
1.1 Aim and structure of this thesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2 Physical properties of clumps in high extinction clouds 7
2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.2 High extinction clouds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.2.1 Method: extinction mapping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.2.2 Catalog of high extinction clouds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.3 Observations and data reduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.3.1 Millimeter bolometer observations and calibration . . . . . . . . . . . . . . 10
2.3.2 Ammonia observations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.3.3 Water maser observations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.4 Results. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.4.1 Kinematic distances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.4.2 Galactic scale extinction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.4.3 Extinction clouds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.4.4 Clumps in high extinction clouds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
i2.5 Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.5.1 Extinction masses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.5.2 Column densities and visual extinction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.5.3 Masses from 1.2 mm emission . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.5.4 Virial masses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.5.5 Temperatures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.6 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.6.1 High extinction structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.6.2 Evolutionary sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.6.3 Comments on individual sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.6.4 Comparison with infrared dark clouds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.6.5 Comparison with more evolved objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.6.6 Comparison with theoretical models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.7 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3 Molecular line study of clumps in high extinction clouds 33
3.1 Tracers of star formation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.1.1 Temperature definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.2 Observations and calibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.2.1 IRAM 30m telescope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.2.2 APEX telescope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.2.3 Data reduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.3 Results. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.3.1 Infall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.3.2 Temperature and density . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
3.3.3 Line width – size scale relations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
3.3.4 Presence of young stellar objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
3.3.5 Depletion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
3.4 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
3.4.1 Infall velocities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
3.4.2 Evolutionary sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
3.4.3 Starless and prestellar clumps and sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
3.5 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
ii4 Imaging the high extinction cloud G017.19+00.81 67
4.1 Observations and data reduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
4.1.1 Single dish imaging with IRAM 30m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
4.1.2 SMA interferometer maps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
4.2 Results from the single dish maps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
+4.2.1 Infall signature in HCO (1–0) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
4.2.2 Outflows. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
+ 184.2.3 Correlation of N H (1–0) and C O(2–1) with the mm continuum . . . . . 752
4.3 Discussion of single dish maps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
4.4 Results from the SMA maps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
4.4.1 Dust continuum emission . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
4.4.2 G017.19+00.81 MM1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
4.4.3 G017.19+00.81 MM2 and 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
4.4.4 G017.19+00.81 MM4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
4.5 Discussion of SMA data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
4.6 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
5 Trigonometric parallaxes to 6.7 GHz methanol masers 91
5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
5.2 Observations and data analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
5.3 Method and fitting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
5.3.1 First epoch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
5.3.2 Atmospheric delay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
5.3.3 Multiple maser spots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
5.3.4 Fitting of parallax and proper motions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
5.4 Individual sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
5.4.1 Onsala 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
5.4.2 L1206 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
5.4.3 L1287 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
5.4.4 NGC281-W . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
5.4.5 S255 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
5.5 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
5.5.1 Space motions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
iii5.5.2 Onsala 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
5.5.3 L1206 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
5.5.4 L1287 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
5.5.5 NGC281-W . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
5.5.6 S255 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
5.5.7 Shifting of source position . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
5.6 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
6 Summary 113
6.1 High extinction clouds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
6.2 Methanol masers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
6.3 Outlook . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
A Tables to Chapter 2 117
B Images of high exctinction clouds 129
C Tables to Chapter 3 135
D Detailed parallax and proper motion results 149
E EVN background source images 153
Bibliography 157
Acknowledgements 165
ivAbbreviations
APEX: Atacama Pathfinder Experiment
ATL