Detailansicht
The Corona Australis star-forming region
a complete sample of young stellar members selected with Visions, Wise, 2Mass, Spitzer, and Gaia
David Hernandez
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Astronomie
Betreuer*in
Josefa Großschedl
DOI
10.25365/thesis.71853
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-15979.96795.117970-1
Link zu u:search
(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Im Sternbild Corona Australis (CrA) befindet sich eine gleichnamige Molekülwolke, die in einer mittleren Entfernung von zirka 150 pc liegt, und somit eine der der Erde am nächst gelegenen Sternentstehungsregionen darstellt. Auf die Himmelskugel projiziert erscheint CrA knapp unterhalb des Zentrums der Milchstraße in einer relativ isolierten Region. In Kombination mit der unmittelbaren Nähe und dem einzigartigen kometenähnlichen Aussehen, daher stellt CrA eine hervorragenden Wahl für detailiertere Untersuchungen dar. Diese Arbeit zielt darauf ab, den evolutionären Status der Sternentstehungsregion und die Anzahl junger stellarer Objekte (YSO) in CrA zu ermitteln, indem sie anhand ihrers Überschusses an Infrarotstrahlung selektiert und klassifiziert werden. Um dies zu erreichen, nutzte ich vorläufige Daten des ESO VISIONS Public Survey in Kombination mit bestehenden öffentlichen Infrarot-Survey-Daten von WISE, 2MASS und Spitzer. Die VISIONS-Survey deckt alle Sternentstehungsregionen ab, die von der Südhalbkuel zugänglich sind, und wird Nahinfrarot-Photometrie und Multi-Epochen-Astrometrie bieten. Dies wird es erstmals ermöglichen, Eigenbewegungen (proper motions) für eine signifikante Anzahl von YSOs zu bestimmen, welche noch in die Wolke eingebettet sind, wie z. B. junge Protosterne die tief in der Molekülwoke liegen oder noch von Gas und Staub umhüllt sind. Das Gaia Weltraumobservatorium der Europäischen Raumfahrtbehörde (ESA) ermöglicht weitere Methoden zur Selektion von Objekten, die mit CrA in Verbindung gebracht werden können. Die beispiellose Qualität von Gaia-Parallaxen macht es möglich, Objekte in einem auf CrA zentrierten Entfernungsintervall vorab auszuwählen. Dies erleichtert eine YSO-Suche auf der Grundlage von Infrarotfarben, da dieser Ansatz auf natürliche Weise extragalaktische Kontaminationen (Galaxien mit aktiver Sternetstehung, aktive Galaxienkerne) reduziert, die im Vergleich zu YSOs häufig ähnliche Farbindizes aufweisen. Allerdings ist diese Methode auf die optischen Gaia-Beobachtungen angewiesen, was insbesondere bei den jüngsten oder stark geröteteten Quellen dazu führt, dass diese nicht detektiert werden können. Um einen YSO-Katalog für CrA zusammenzustellen, der auf beste Vollständigkeit orientiert ist, werde ich Beobachtungsdaten vom sichtbaren bis zum infraroten Wellenlängenbereich des elektromagnetischen Spektrums verwenden und sorgfältige Auswahlkriterien in verschiedenen arb-Farb und Farben-Helligkeitsdiagrammen treffen. Durch die Auswahl von Quellen aus infrarot All-Sky Surveys (WISE, 2MASS, Gaia), innerhalb eines 625 Quadratgrad grossen Bereiches um Corona Australis, in Kombination mit der 38.5 deg2 abdeckenden VISIONS Beobachtungskampagne, konnte ich 73 YSO-Kandidaten mit Infrarot-Exzess identifizieren. Indem ich meine Auswahl mit Literaturkatalogen junger Sterne in Corona Australis kombinierte, erstellte ich einen Gesamtkatalog für CrA der 557 YSOs und potentielle YSOs in Corona Australis enthält, darunter 17 neue, bisher unbekannte YSO-Kandidaten. Weiters wurden die Quellen in meinem Katalog einem von drei Subclustern in CrA zugeordnet, und die relative Anzahl junger stellarer Objekte mit zirkuumstellarer Scheiben für diese Subcluster bestimmt. Daraus resultierend fand ich eine relative Scheibenanzahl, welche für die weiter vom Coronet entfernten Subcluster abnimmt, was auf einen Altersgradienten hinweist, wobei der älteste Subcluster am weitesten von der nördlichen Spitze der CrA-Molekülwolke entfernt ist. Mein YSO Katalog ebnet den Weg zu einer Reihe von weiterführenden Forschungsthemen, wie zum Beispiel einer detaillierten Analyse des evolutionären Status der CrA-Sternentstehungsregion, indem die Sternentstehungsgeschichte dieser Region genauer untersucht wird. Außerdem können Statistiken wie die Initial Mass Function oder die Sternentstehungsrate und -effizienz genauer untersucht werden. Durch die Kombination optischer Gaia-Eigenbewegungen mit infrarot VISIONS-Eigenbewegungen ist es nun möglich, die 3D-Raumbewegung der jungen Sternpopulation zu analysieren, insbesondere in Kombination mit zusätzlichen Messungen von Radialgeschwindigkeit. Diese Arbeit, welche frühere Studien über CrA ergänzen, wird dem Gesamtbild ein weiteres Puzzleteil hinzufügen, das ermöglichen wird, ein vollständigeres Bild der Sternentstehungsgeschichte in der Nachbarschaft der Sonne zu bekommen.
Abstract
(Englisch)
In the constellation Corona Australis (CrA) we find a molecular cloud of the same name, which is one of the closest star-forming regions to our Sun (d ≈ 150 pc). Projected in the plane of the sky, CrA appears to be relatively isolated just below the center of the Milky Way. In combination with its vicinity and its peculiar cometary shape this makes it an excellent candidate for star formation studies. My thesis aims at revisiting the evolutionary status and the number of young stellar object (YSO) candidates in CrA as selected from their infrared-excess. To achieve this, I made use of the new ESO VISIONS public survey in combination with existing public infrared survey datafrom WISE, 2MASS, and Spitzer. The VISIONS survey covers all star forming regions visible from the southern hemisphere and will provide near-infrared (NIR) photometry and multi epoch astrometry. This enables us, for the first time, to determine proper motions for a significant number of stars that suffer from strong extinction, such as young embedded protostars. The ESA Gaia satellite enables a complementary method to select stellar members associated with CrA. The unprecedented quality of Gaia parallaxes makes it possible to pre-select objects in a distance interval centered on CrA. This facilitates a YSO search based on infrared colors, since this approach naturally reduces extragalactic contamination (star-forming galaxies, AGNs), which often exhibit similar infrared colors compared to YSOs. However, this method relies on the optical Gaia observations, which leads to incompleteness especially concerning the youngest or highly embedded sources. Thus, in order to compile the most complete YSO catalog for CrA, I will utilize observations from the visible to the infrared range, and apply careful selections in various color-color and color-magnitude diagrams. By selecting sources within a 625 square degree science field from all-sky surveys (WISE, 2MASS, Gaia) around the CrA molecular cloud combined with the smaller (38.5 deg2 ) VISIONS wide field, I selected with my methods 73 YSO candidates with infrared-excess. I can thereby confirm 20 previously known IR selected candidates. By combining my selection with literature catalogs of the young stellar population in Corona Australis, I compiled a most complete set of 557 young stellar members associated with the CrA SFR, including 17 new previously unknown YSO candidates. The sources in this catalog were assigned membership to one of three sub-clusters in the CrA region and the disk-fraction for these sub-clusters were computed. I found a decreasing disk-fraction for the sub-clusters from South to North, indicating an age gradient with the youngest component coinciding with the Coronet cluster in the South, associated with the molecular cloud. This Age gradient confirms previous literature results who independently found a similar gradient based on other methods. This most complete sample of young stellar members in the CrA region, as presented in this thesis, opens a gateway to a number of science cases. For example a detailed analysis of the evolutionary status of the CrA star-forming region, by studying the star-formation history in greater detail. Moreover, statistics like the initial mass function or the star formation rate and efficiency can be investigated in more detail. Finally, by combining optical Gaia proper motions with infrared VISIONS proper motions, in the future, it will be possible to analyze the 3D space motion of the young stellar population, especially when combined with auxiliary radial velocity surveys. This study, which improves upon previous studies about CrA, will add another puzzle piece to the greater picture; this means it will enable us to get a more complete picture of the star formation history in the solar neighborhood.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Sternentstehung Insterstellares Medium Infrarot Astronomie Sternentstehungsgeschichte Corona Australis Lokale Blase
Schlagwörter
(Englisch)
star formation interstellar medium infrared astronomy star formation history Corona Australis local bubble
Autor*innen
David Hernandez
Haupttitel (Englisch)
The Corona Australis star-forming region
Hauptuntertitel (Englisch)
a complete sample of young stellar members selected with Visions, Wise, 2Mass, Spitzer, and Gaia
Paralleltitel (Deutsch)
Die Corona Australis Sternentstehungsregion
Publikationsjahr
2022
Umfangsangabe
xiii, 131 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Josefa Großschedl
AC Nummer
AC16592023
Utheses ID
63655
Studienkennzahl
UA | 066 | 861 | |