Espectroscopía en el infrarrojo lejano para la región OMC-2optimización del procesado de datos y análisis físico

Resumen

Esta tesis presenta el trabajo realizado para calibrar, reducir, analizar y modelar los datos espectroscópicos en el infrarrojo lejano, tomados por el Observatorio Espacial Herschel en a región OMC-2, la cuál se encuentra en el complejo de formación estelar de Orion A. Los datos de este trabajo pertenecen a HOPS (Herschel Orion Protostar Survey), un programa clave de tiempo abierto tomado con el satélite Herschel, y liderado por el Dr.T. S. Megeath. El objetivo de este programa es responder a las cuestiones claves en los procesos de formación estelar de estrellas poco masivas y de masa intermedia. Para este estudio, la región de Orión es un lugar óptimo por su proximidad a 420 pc, (Menten et al. 2007) y su variedad de entornos en los que nacen estrellas. El primer reto en esta tesis fue la optimización del procesado de datos estándar, para los datos espectroscópicos de la muestra HOPS, tomados con el instrumento PACS. Estos datos, corresponden a dos pequeñas áreas dentro de la región OMC-2, cada una observada con un modo de observación diferente. El objeto OMC-2 FIR 3 es uno de los cuatro objetos observados como un mapa de alta resolución, con completa cobertura del beam, y su objeto próximo FIR 4 fue observado con un único apuntado. Una cantidad significativa de este trabajo ha sido dedicado a encontrar el método óptimo aplicable a ambos tipos de observaciones, permitiendo la combinación de apuntados individuales en un único producto, un cubo espectral. El conjunto de datos combinados permite un estudio morfológico de la región y modelar la naturaleza interactiva de sus componentes embebidos. Nuestra optimización de las técnicas de reconstrucción, en concreto drizzle, para mapas espectrales de alta cobertura, han sido adoptados en el procesaso estándar (SPG) y en HIPE (Herschel Interactive Processing Environment). El segundo reto de este trabajo ha sido el modelado de la región OMC-2, permitiéndonos describir los objetos FIR 3 y FIR 4 y sus interacciones. Ambas fuentes dominan la emisión, tanto en el continuo (que traza el polvo) como en la línea (que traza el gas) en la región de OMC-2. Hemos llevado a cabo un análisis de las líneas hiperfinas ([O I], [O III] y [C II]). El mapa de la línea de emisión de [O I] revela la presencia del primer jet detectado en [O I] para un protoestrella de masa intermedia. Estos resultados confirman las conclusiones de previos estudios por Reipurth et al. (1999) y Shimajiri et al. (2008). Podemos ver signos de interacción del jet con el material que rodea a FIR 4 en todas los trazadores de CO y H2O, los cuales no parecen poder ser interpretados por la evolución natural del objeto FIR 4. Comparando los cocientes de línea de CO, obtenidos en esta tesis, con una red de modelos (NLTE) que considera un único componente gaseoso en equilibrio no-térmico, (Neufeld 2012), generados para un rango de densidades de 1E3-1E9 cm-3 y de temperaturas de 100 - 5000 K, obtenemos para nuestras medidas a lo largo del jet, altas temperaturas (en el rango de 2500 a 5000 K) y bajas densidades (2.5E4 cm-3) (González-García et al. 2015b). Nuestros resultados sugieren que el gas molecular se hace más caliente a medida que nos desplazamos de FIR 3 hacia FIR 4. Esto puede indicar que choques no disociativos, responsables del calentamiento del gas molecular, son más intensos a medida que nos acercamos hacia la zona sur-este del jet, cerca del la posición de FIR 4, el cual parece coincidir con la posición terminal del choque generado por el jet de FIR 3. Las altas velocidades de choque (vs de 25 kilometro por segundo) podrían ser capaces de arrancar el oxígeno en los mantos helados de los granos de polvo de la envoltura de las protoestrellas, y convertirlo rápidamente en vapor de agua a través de la reacción endotérmica neutro-neutro.