Evolución del polvo interestelar en las envolturas de la nubes molecularestraza obeservacional y predicciones teóricas

  1. Beitia Antero, Leire
Supervised by:
  1. Ana Inés Gómez de Castro Director

Defence university: Universidad Complutense de Madrid

Fecha de defensa: 23 April 2021

Committee:
  1. David Montes Gutiérrez Chair
  2. Antonio Bru Espino Secretary
  3. James Stones Committee member
  4. Rafael Bachiller García Committee member
  5. Luciana Bianchi Committee member
Department:
  1. Física de la Tierra y Astrofísica

Type: Thesis

Abstract

La formación estelar tiene lugar en el interior de densas y frías nubes compuestas fundamentalmente de hidrógeno molecular, denominadas nubes moleculares. Actualmente, se sabe que la turbulencia magnetohidrodinámica contribuye a sostener una nube molecular frente al colapso, afectando en consecuencia a la eficiencia de formación estelar. Las capas más externas de estas nubes, sus envolturas, están expuestas a la radiación ambiente y, por tanto, el gas se ioniza parcialmente, favoreciendo el acoplamiento con el campo magnético. A su vez, este acoplamiento favorece la propagación de ondas hidromagnéticas hacia el interior de las nubes, aumentando el estado turbulento del gas. En la Vía Láctea, los granos de polvo interestelar están presentes allá donde haya gas, tanto atómico como molecular, luego también están presentes en las envolturas de las nubes moleculares. Las bajas densidades de columna que caracterizan estos medios junto con la naturaleza metálica de los granos hace que estos últimos adquieran una carga eléctrica y se acoplen al campo magnético. Esto a su vez afecta a la propagación de ondas hidromagnéticas dentro de la nube, especialmente a aquellas ondas cuya frecuencia es equivalente a la frecuencia de girorresonancia del grano, que sufren un menor amortiguamiento. Por consiguiente, los granos de polvo presentes en la envoltura de una nube molecular afectan indirectamente a la eficiencia de formación estelar del complejo. Esta tesis está centrada en el estudio de la evolución del polvo interestelar en las envolturas de las nubes moleculares y su traza observacional a longitudes de onda ultravioleta. Debido a los tamaños característicos de los granos de polvo, su interacción con los fotones ultravioleta es altamente efectiva y produce trazas notables en la curva de extinción; los más notables son la joroba o bump a 2175 Angstroms, producida por grandes moléculas carbonáceas, y la pendiente en el ultravioleta lejano, que tiene origen en los fenómenos de dispersión y absorción de fotones ultravioleta por los granos de polvo más pequeños. En una primera aproximación, se han estudiado las variaciones estadísticas del bump a 2175 Angstroms en los complejos de formación estelar de Orión y Roseta. Este trabajo hace uso de los mapeos de GALEX (ultravioleta) y 2MASS (infrarrojo) para estudiar la extinción relativa entre la banda ultravioleta cercana de GALEX, que incluye el bump, y la banda infrarroja Ks de 2MASS, que da cuenta de la extinción de los granos de mayor tamaño. Este estudio aporta unas medidas estadísticas significativas de las variaciones de la población de polvo, probablemente producidas por el crecimiento de los granos en las envolturas de las nubes moleculares. Este régimen es muy complejo y se requieren simulaciones numéricas para estudiar la evolución de los granos de polvo de menor tamaño. Los códigos de mecánica de fluidos permiten estudiar la evolución de una nube molecular, pero la mayoría no tiene en cuenta la dinámica de los granos de polvo que están embebidos en el gas. En esta tesis se han desarrollado dos módulos que permiten modelizar la dinámica y la evolución de una población de polvo interestelar en las envolturas de las nubes moleculares, teniendo en cuenta los fenómenos de crecimiento y destrucción del polvo. El principal resultado de este trabajo es la identificación de estrechos filamentos de polvo que se forman por la acción de los campos magnéticos, y que se encuentran desacoplados del gas. Estas concentraciones de polvo favorecen el crecimiento de los granos a pesar de la baja densidad del medio, aunque los procesos de destrucción contrarrestan la eficiencia del crecimiento y limitan el tamaño máximo que pueden adquirir los granos. Estas variaciones en la población de polvo se traducen a su vez en variaciones de la curva de extinción, que son especialmente notorias a longitudes de onda cortas debido a la disminución de la población de granos de polvo pequeños.