David Rebolledo: Nubes Moleculares Gigantes y Formación Estelar en NGC 6946

lunes, 13 de enero de 2014

David Rebolledo estudió su Licenciatura y Magíster en Astronomía en la Universidad de Chile y en 2013 se obtuvo su doctorado en la University of Illinois Urbana-Champaign. Actualmente se encuentra en Australia, en una posición postdoctoral compartida entre University of Sydney y University of New South Wales. Sus intereses incluyen el medio interestelar y la formación estelar en la Vía Láctea y en galaxias cercanas. Si lo quieres contactar directamente le puedes escribir a davidr at physics dot usyd dot edu dot au

La formación de estrellas ocurre frecuentemente en el interior de grandes condensaciones frías de gas y polvo. Se cree que la formación y evolución de estas estructuras, conocidas como nubes moleculares gigantes (GMCs,en inglés) está íntimamente ligada con la propiedades locales de medio interestelar que las rodea y de la estructura galáctica global; pese a que varios mecanismos han sido propuestos, todavía no ha sido completamente comprendida. Entender estos procesos es necesario para el estudio de la evolución de las galaxias en el Universo.

Presentamos observaciones de alta resolución de GMCs en la región este de la galaxia espiral cercana NGC 6946 obtenidas con el telescopio CARMA. Hemos observado las líneas moleculares 12CO(1-0), 12CO(2-1) y 13CO(1-0) logrando resoluciones espaciales de 5.4 x 5.0, 2.5 x 2.0 y 5.6 x 5.4 arcsec2, respectivamente, sobre una region de 6 kpc x 6 kpc (Figura 1).

Fig. 1: Mapa de la intensidad integrada de la linea 12CO(1-0).  Las circunferencias muestran las regiones donde observamos la línea molecular 12CO(2-1) a mayor resolución espacial.

Usando el algoritmo CPROPS, hemos identificado 45 complejos moleculares en el mapa 12CO(1-0), y 64 GMCs en los mapas de 12CO(2-1). Hemos definido como ¨complejos moleculares¨ a las estructuras identificadas en el mapa de 12CO(1-0) debido a que sus tamaños son mayores que los tamaños de las GMCs estructuras encontradas en los mapas de 12CO(2-1), por su resolución espacial más fina.

Aunque la eficiencia de la formación estelar no muestra una correlación con el radio galactocéntrico, algunas nubes y complejos moleculares ubicados en los brazos espirales -los cuales son más luminosas y más masivos que las estructuras ubicadas entre los brazos - están también formando estrellas mas eficientemente que el resto de las nubes identificadas en la región en estudio, basados en la densidad de masa estelar trazada por el mapa de 3.6μm (Figura 2).

Fig. 2: Distribución radial de la eficiencia de formación estelar - definida como la razón entre la tasa de formación estelar y la densidad superficial molecular - de las regiones observadas.  Los puntos negros ilustran a los complejos moleculares y nubes gigantes localizados en los brazos espirales, mientras que los puntos rojos identifican aquellas estructuras ubicadas en las regiones de mayor eficiencia de formación estelar (regiones 6, 7 y 11 en Figura 1).  Las circunferencias muestran a las estructuras ubicadas entre los brazos espirales.

Además, encontramos que éstas nubes están localizadas en dos regiones específicas de los brazos espirales. Una de ellas muestra un fuerte gradiente de velocidad, sugiriendo que ésta región de alta eficiencia de formación estelar pudo ser el resultado de una convergencia de flujos reciente.

Las propiedades de las GMCs de esta galaxia siguen relaciones similares a las encontradas en estudios en otras galaxias. Además, la relación entre masa virial y luminosidad de la linea CO(1-0) muestra que nuestra elección de el factor de conversión Xco (factor usado para convertir luminosidad en masa para observaciones de la molécula CO) es consistente con el valor encontrado en la Vía Láctea. Finalmente, aunque la eficiencia de formación estelar no está correlacionada con el radio galactocéntrico, hemos encontrado regiones donde la eficiencia de la formación estelar muestra valores máximos, las cuales hemos sugerido que pueden ser el resultado de convergencia de flujos recientes en el disco galáctico.

"Giant Molecular Clouds and Star Formation in the Non-grand Design Spiral Galaxy NGC 6946"
D. Rebolledo, et al.
ApJ 757, 155 (2012) - ArXiv:1208.5499

Resumen (en inglés, después del salto - para compartir & comentar)

We present high spatial resolution observations of giant molecular clouds (GMCs) in the eastern part of the nearby spiral galaxy NGC 6946 obtained with the Combined Array for Research in Millimeter-wave Astronomy (CARMA). We have observed CO(1 → 0), CO(2 → 1) and 13CO(1 → 0), achieving spatial resolutions of 5farcs4 × 5farcs0, 2farcs5 × 2farcs0, and 5farcs6 × 5farcs4, respectively, over a region of 6 × 6 kpc. This region extends from 1.5 kpc to 8 kpc galactocentric radius, thus avoiding the intense star formation in the central kpc. We have recovered short-spacing u-v components by using single dish observations from the Nobeyama 45 m and IRAM 30 m telescopes. Using the automated CPROPS algorithm, we identified 45 CO cloud complexes in the CO(1 → 0) map and 64 GMCs in the CO(2 → 1) maps. The sizes, line widths, and luminosities of the GMCs are similar to values found in other extragalactic studies. We have classified the clouds into on-arm and inter-arm clouds based on the stellar mass density traced by the 3.6 μm map. Clouds located on-arm present in general higher star formation rates than clouds located in inter-arm regions. Although the star formation efficiency shows no systematic trend with galactocentric radius, some on-arm clouds—which are more luminous and more massive compared to inter-arm GMCs—are also forming stars more efficiently than the rest of the identified GMCs. We find that these structures appear to be located in two specific regions in the spiral arms. One of them shows a strong velocity gradient, suggesting that this region of high star formation efficiency may be the result of gas flow convergence.


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