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A tale of two molecules
revisiting the CO-Av relationship in the L1495-B213 molecular cloud
Kieran Leschinski
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Betreuer*in
João Alves
DOI
10.25365/thesis.32815
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30489.59359.907861-2
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Molekularer Wasserstoff, H_2, ist einer der wichstigsten Teile des Rätsels der Sternentstehung. Da H_2 bei den Temperaturen, die in den Innenbereichen einer Molekülwolke herrschen, unsichtbar ist, müssen die Eigenschaften und räumliche Ausbreitung von H_2 durch Messungen der Extinktion oder Emission anderer Moleküle wie CO bestimmt werden. Extinktion ist bei allen Wellenlängen vorhanden und steht in einem linearen Verhältnis zur Dichte. Daher ist es die bevorzugte Methode um die H_2 Säulendichte zu bestimmen. Während die Verwendung der Extinktion auf den Bereich sehr naher Wolken beschränkt ist, kann CO auch in anderen Galaxien detektiert werden. Daher spielt der Konvertierungsfaktor zwischen diesen beiden Methoden eine große Rolle in vielen Bereichen der Astronomie.
Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurden sieben verschiedene Regionen des L1495-B213 Filaments untersucht, um das Verhältnis zwischen 13CO, C18O und A_V auf einen genaueren Wertebereich einzuschränken und dabei die relativ großen Diskrepanzen zwischen den bisher veröffentlichten Gradienten aufzuklären.
Extinktionskarten wurden mit Hilfe des 2MASS-Katalogs (Skrutskie et al., 2006) und der NICER-Methode (Lombardi and Alves, 2001) erstellt und wurden Pixel für Pixel mit den Karten der 13CO und C18O Säulendichten von Goldsmith et al. (2008) und Hacar et al. (2013) verglichen. Insgesamt wurden folgende neun Datensätze untersucht: Das gesamte L1495-B213 Filament, die angrenzende Region (nur in A_V und 13CO) und die 7 Subregionen des L1495-B213 Filaments.
Dabei wurde eine relativ schwache Korrelation zwischen 13CO und H_2 bei mittleren bis hohen Säulendichten festgestellt. Andererseits war ein annähernd lineares Verhältnis zwischen C18O und Extinktion im Bereich 2mag < A_V < 20mag zu sehen. Der beste lineare Fit zum A_V-C18O Verhältnis entlang des L1495-B213 Filaments war:
N(C18O) = (2.25 +/- 0.37) x 10^{14} x (A_V - 1.07 +/- 0.60)
Zusätzlich dazu wurde eine schwache Korrelation zwischen der C18O-Häufigkeit und der YSO-Flächendichte (Hacar et al. 2013) gefunden. Ähnlich wie in der Arbeit von Wilson and Rood (1994) wurde für das Verhältnis zwischen den Säulendichten von 13CO und C18O ein Wert von N(13CO)/N(C18O) approx 8 +/- 3 gefunden.
Die Untersuchung von sieben Subregionen in L1495-B213 hat gezeigt, dass es eine große Bandbreite an 13CO-H_2 und C18O-H_2 -Verhältnissen gibt. Dies spiegelt sich auch in der Literatur der letzten 30 Jahren wider. Es wurde festgestellt, dass sich 13CO besonders als Tracer von diffusem, extra-filamentären Gas eignet und nicht für die Bestimmung der Masse von Filamenten oder Kernen eingesetzt werden sollte. Womöglich sollte stattdessen C18O bevorzugt werden. Dabei muss jedoch beachtet werden, dass die 13CO und C18O Häufigkeiten sehr stark von der unmittelbaren Umgebung abhängig sind und dass unterentwickelte Regionen einen höheren 13CO- und C18O-Anteil aufweisen.
Abstract
(Englisch)
Molecular hydrogen is one of the key pieces in the star formation puzzle. However, in the cold (10K) interiors of molecular clouds the properties of H_2 must be inferred by using measurements of extinction or the emission from tracer molecules such as CO . As extinction occurs at all wavelengths and scales linearly with column density, it is a better tracer of H_2 than CO. However it is mainly useful for nearby (d<1kpc) clouds, whereas CO is detected in extragalactic sources. The conversion factor between these two methods is therefore of great importance in many fields of astronomy.
By looking at 7 different sub-regions in the L1495-B213 filament in Taurus, we aimed to constrain the 13CO-A_V and C18O-A_V relationships as well as shed some light on the large discrepancies in the molecular abundances presented in the literature.
We generated extinction maps from the 2MASS (Skrutskie et al., 2006) catalogue using the NICER technique (Lombardi and Alves, 2001) and compared these pixel by pixel to the maps of 13CO and C18O emission from Goldsmith et al. (2008) and Hacar et al. (2013). This was done for 9 data subsets: The L1495-B213 filament as a whole, the region surrounding the L1495-B213 filament (only in A_V and 13CO), and each of the 7 sub-regions in the L1495-B213 filament.
We found that 13CO was a poor tracer of H_2 at medium to high column densities (A_V > 2mag). C18O emission on the other hand showed remarkable linearity when compared to extinction in the range 2mag < A_V < 20mag. Our best fit to the whole L1495-B213 filament is:
N(C18O) = (2.25 +/- 0.37) x 10^{14} x (A_V - 1.07 +/- 0.60)
After comparing the slopes of the individual sub-regions, we found a weak correlation between C18O abundance and the surface density of YSOs in the sub-region as reported by Hacar et al. (2013). We also found the isotopologue ratio to be N(13CO)/N(C18O) approx. 8 +/- 3 for the ISM in the solar neighbourhood, which is similar to the ISM value given by Wilson and Rood (1994).
Through studying 7 different sub-regions in the L1495-B213 cloud we see a remarkable variation in the 13CO-A_V and C18O-A_V relationships, akin to the variation seen in the literature values over the last 30 years. We conclude that 13CO is most useful as a tracer of the diffuse (A_V < 2mag) extra-filamentary gas and should not be used to determine masses of filaments or cores. Where possible C18O should be the tracer of choice for the denser gas (A_V > 2mag).
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Interstellar Medium Interstellar Chemistry Taurus Molecular Clouds L1495 CO-Av Relationship
Schlagwörter
(Deutsch)
Interstellare Materie Interstellare Chemie Taurus Molekülwolke L1495 CO-Av Verhältnis
Autor*innen
Kieran Leschinski
Haupttitel (Englisch)
A tale of two molecules
Hauptuntertitel (Englisch)
revisiting the CO-Av relationship in the L1495-B213 molecular cloud
Paralleltitel (Deutsch)
Eine Geschichte von zwei Molekülen
Paralleltitel (Englisch)
A Tale of Two Molecules
Publikationsjahr
2014
Umfangsangabe
112 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
João Alves
AC Nummer
AC11685653
Utheses ID
29138
Studienkennzahl
UA | 066 | 861 | |