Molecular Cloud Fragmentation and Massive Star Formation in the GMC G345.5+1.0

Abstract

Las condensaciones masivas en nubes moleculares gigantes (GMCs) están asociadas con la formación de estrellas de alta masa, las cuales son la principal fuente de elementos pesados y radiación UV, jugando un papel importante en la evolución de las galaxias. Para estudiar este tipo de condensaciones, hicimos dos investigaciones usando observaciones hacia la GMC G345.5+1.0. Esta nube está localizada 1º de latitud sobre el plano galáctico, a una distancia de 1.8 kpc del Sol. De este modo, hay poca superposición de polvo y de estructuras moleculares a lo largo de la línea de visión, minimizando la confusión en la identificación de las condensaciones. La primera investigación, "Formación de estrellas masivas en la GMC G345.5+1.0: Distribución espacial de la emisión del polvo", tiene como meta hacer un censo de la formación de estrellas masivas en la GMC G345.5+1.0 completa. Observamos la emisión continua a 1.2 mm de la nube completa usando el "SEST Imaging Bolometer Array" (SIMBA) montado sobre el "Swedish-ESO Submillimetre Telescope" (SEST). Las observaciones tienen una resolución espacial de 0.2 pc y cubren 1.8 deg x 2.2 deg en el cielo, con un ruido de 20 mJy beam-1. Identificamos 201 condensaciones con un diámetro promedio de 0.3 pc, una masa promedio de 61 M☼, y una densidad promedio de 6x104 cm-3. La masa total de las condensaciones es 1.2x104 M☼, así la eficiencia para formar estas condensaciones es 0.02, estimada según la razón de la masa total de las condensaciones a la masa total de la GMC. La distribución de las masas de las condensaciones se ajusta bien por una ley de potencia dN/dM α M-α, con un índice espectral α igual a 1.7±0.1. Dada la distribución de sus masas, estas condensaciones no parecen ser progenitores directos de estrellas individuales. Comparando la emisión continua a 1.2 mm con imágenes infrarrojas tomadas por los satélites "Midcourse Space Experiment" (MSX) y SPITZER, encontramos que a lo menos el 20% de las condensaciones están formando estrellas, y a lo más el 80% aun no forman estrellas. Seis regiones de formación de estrellas masivas (MSFRs), que están inmersas en condensaciones y están asociadas con fuente puntuales IRAS, tienen una densidad promedio de 105 cm-3, luminosidades >103 L☼ y distribuciones espectrales de energía que pueden ser modeladas con dos componentes de polvo a diferentes temperaturas. Los valores promedios de estas temperaturas son 28±5 y 200±10 K. La segunda investigación, "G345.45+1.50: Una estructura en expansión con forma de anillo y con formación de estrellas masivas", tiene como objetivo determinar la condiciones físicas de la estructura con forma de anillo G345.45+1.50, la cual es parte de la GMC G345.5+1.0 y contiene 54 condensaciones de polvo con una masa promedio de 75 M☼ detectadas en la emisión continua a 1.2 mm. Observamos el anillo completo en la línea 13CO(3-2) usando el telescopio "Atacama Pathfinder Experiment" (APEX). Las observaciones cubren 17 arcmin x 20 arcmin en el cielo, con una resolución angular de 18 arcsec y una temperatura de ruido de 1 K a la resolución espectral de 0.1 km s-1. El anillo contiene una masa total de 6.9x103 M☼ y se está expandiendo con una velocidad de 1.4 km s-1. Estimamos un escala de tiempo de la expansión de 2.4x106 yr y una energía total de 1.4x1047 erg. Un posible origen del anillo es la explosión de una supernova, ya que una fuente detectada a 35.5 cm, J165920-400424, está cerca del centro del anillo, a 90 arcsec, sin tener contraparte en el infrarrojo. En la estructura fragmentada del anillo, identificamos 57 condensaciones con un diámetros promedio de 0.6 pc, una masa promedio de 93 M☼, y una densidad promedio de 104 cm-3. Asumiendo que las condensaciones pueden ser modeladas como esferas de Bonnor-Ebert, para estar en equilibrio hidroestático las condensaciones requieren una presión externa promedio de 7x106 K cm-3. En la región, cinco eyecciones de materia molecular son identificadas, las cuales tienen un tamaño promedio de 2.0 pc, un gradiente promedio de rapidez proyectada de 1.7 km s-1 pc-1, y una energía proyectada de 8x1045 erg. Hemos identificado fuentes infrarrojas como estrellas jóvenes candidatas para impulsar tres de las eyecciones de materia molecular.