Massive and dense clumps: physical properties and evolution

Abstract

En esta Tesis se estudian las propiedades f\'isica, qu\'imicas de nubes moleculares densas y masivas (MDCs), que corresponden a las maternidades de estrellas de alta masa, que se encuentran en diferentes etapas evolutivas como tambien las caracter\'isticas de su fragmentaci\'on. El objetivo principal es proveer, a traves de observaciones, una perspectiva sobre los procesos de formaci\'on de estrellas de alta masa. Primero observamos, utilizando el telescopio APEX con una resoluci\'on angular de 20" ($\sim$ 0.3 pc), la emisi\'on molecular en lineas con alta excitaci\'on ($J=3\rightarrow2$, $4\rightarrow3$ de HCO$^+$, H$^{13}$CO$^+$, HCN, HNC and N$_2$H$^+$) hacia 73 MDCs en diferentes etapas evolutivas. El objetivo de este estudio, llamado SuperMALT, es investigar el tama\~{n}o, morfolog\'ia, intensidad, ancho y asimetr\'ias de la emisi\'on en las diferentes lineas a escalas de los MDCs. Encontramos que la morfolog\'ia, de la emisi\'on en las l\'ineas son similares a la de la emisi\'on del polvo a 870 $\mu$m. La intensidad y el ancho de las lineas aumenta al pasar de pre-estelar, protoestelar y nubes H II. El movimiento de colapso, indicadas por las asimetr\'ias en el corrimiento al azul en lineas gruesas en el \'optico, son m\'as comunes en etapas tempranas mientras que el movim\'iento de expansi\'on indicadas por asimetr\'ias el corrimiento al rojo, son m\'as comunes en etapas m\'as evolucionadas. Segundo observamos, utilizando el telescopio APEX con una resoluci\'on angular de 8", la emisi\'on en 350 $\mu$m hacia 23 MDCs en diferentes etapas evolutivas, con el fin de investigar las propiedades de fragmentaci\'on a escalas de 0.1pc. Encontramos que, en promedio, las MDCs muestran 2 a 3 n\'ucleos ("cores"), con el mas masivo usualmente localizado cerca del centro de la nube. Tercero observamos, utilizando el radiotescopio ALMA con una resoluci\'on angular de 2" ($\sim$ 0.02 pc), la emisi\'on en continuo y l\'ineas moleculares hacia 2 MDCs, uno en etapa previa a la formaci\'on estelar (AGAL333) y otro en etapa protoestelar (AGAL239). El objetivo es estudiar las propiedades de fragmentaci\'on y la cinem\'atica del gas de las MDCs en etapas tempranas. Encontramos que ambas nubes tienen 10 n\'ucleos, sin embargo, los n\'ucleos en la nube protoestelar son m\'as masivos, la mayor\'ia se encuentran virializados, y, presentan l\'ineas m\'as anchas y temperatura m\'as altas comparados con los n\'ucleos en la nube pre-estelar. En la MDC protoestelar detectamos un n\'ucleo central y masivo, con 119 M$\odot$, el que exhibe {\it outflows} y que est\'a colapsando con una alta tasa de acreci\'on de masa. La fracci\'on de masa en la forma de n\'ucleos en la MDC pre-formaci\'on estelar es 6\%, mientras que en la MDC protoestelar es 23\%. Finalmente, proponemos un escenario de evoluci\'on para MDC en el cual las nubes se fragmentan en etapas tempranas y los n\'ucleos acumulan masa a partir del entorno en la nube, a medida que evolucionan. La fracci\'on de masa en la forma de n\'ucleos relativo a la masa total del MDC aumenta desde la fase pre-estelar a la protoestelar. Las propiedades f\'isicas y qu\'imicas de las nubes evolucionan reflejandose en el ancho de l\'ineas y su temperatura, como tambien en el intensidad de las l\'ineas moleculares. MDCs en etapas tempranas de evoluci\'on exhiben se\~{n}ales de colapsos de gran escala m\'as a menudo comparado con loa MDC en etapas m\'as evolucionadas. Los n\'ucleos ubicados en el pozo del potencial gravitatorio de la nube acumulan m\'as masa a partir del gas que colapsa por lo que son capaces de formar estrellas masivas.