Detailansicht
The forest for the trees
tracing the galactic-scale origins of local star formation
Cameren Neal Swiggum
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Doktoratsstudium Naturwissenschaften: Astronomie
Betreuer*in
Joao Alves
DOI
10.25365/thesis.79375
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-25006.28910.121488-7
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Die lokale Milchstraße ist das beste Labor für hochaufgelöste Studien der Sternentstehung. Adriaan Blaauw begann seine Übersicht von 1991 mit der Warnung, dass Untersuchungen der Galaktischen Sternentstehung womöglich den „Wald vor lauter Bäumen“ übersehen, indem sie die ausgedehnten Historiën und großräumigen Strukturen, zu denen viele nahe Regionen gehören, vernachlässigen. Jüngste Studien, die die Präzision der Gaia-Mission nutzen, haben die vollständige dreidimensionale Struktur benachbarter Sternentstehungsgebiete und ihre Verbindungen über Kiloparsec-Skalen hinweg aufgedeckt. Dennoch bleibt unklar, wie diese Schlüsselregionen der Sternentstehung miteinander verbunden wurden und welche Prozesse auf Größenskalen der Galaxie dafür verantwortlich waren. Diese Dissertation zielt darauf ab, „den Wald vor lauter Bäumen“ zu sehen, indem sie die galaktischen Strukturen untersucht, die nahe Sternentstehungsgebiete verbinden, und indem sie die erweiterte, kiloparsec-Skala umfassende Sternentstehungshistorie betrachtet, um zu verstehen, wie diese Strukturen entstanden sind. Sie verfolgt zwei Hauptziele: Erstens kombiniert sie aktuelle 3D-Karten des interstellaren Staubs in der Vogelperspektive mit der Verteilung von die von leuchtkräftigen jungen Sternen in unserer Region der Milchstraße nachgezeichneten Spiralarmen und zeigt eine ausgerichtete Verschiebung zwischen der drei Kiloparsec langen linearen Sternentstehungsstruktur, der Radcliffe Wave, und den jungen Sternen des Orion-(Lokalen)-Spiralarmes – eine Beobachtung, die sich anhand der Dichtewellentheorie der Spiral arme erklären lässt. Zweitens konstruiert diese Arbeit den Ursprung der bislang vollständigsten Menge junger Sternhaufen und zeigt, dass die Mehrheit von ihnen in den letzten 60 Millionen Jahren in einem von drei riesigen Molekülwolken komplexen entstanden ist. Die Rekonstruktion dieser drei vergangenen Sternentstehungsregionen hat weitreichende Implikationen für die heutige Struktur des lokalen interstellaren Mediums, da sich ihre Haufen gegenwärtig in weiten Räumen niedriger Staubdichte befinden, die wahrscheinlich durch die Energie von insgesamt über 200 Supernovae entstanden sind. Schließlich zeigt diese Arbeit, dass die großräumigen Bewegungen dieser einst massereichen Komplexe kohärente Bewegungen aufweisen, die mit Störungen durch eine kürzliche Spiralarmpassage übereinstimmen – was darauf hindeutet, dass der Arm half, die großräumigen Gasstrukturen zu organisieren, die ihre Entstehung ermöglichten und letztlich viele der heutigen, nahe gelegenen Schlüsselregionen der Sternentstehung hervorbrachten. Die Ergebnisse dieser Arbeit verbessern unser Verständnis darüber, wie galaktische Dynamik und stellares Feedback Sternentstehung auf Kiloparsec-Skalen in unserer eigenen Galaxie geprägt haben. Da die Milchstraße dank Gaia die detaillierteste, hochaufgelöste und nun vollständig dreidimensionale Ansicht der Sternentstehung bietet, liefern diese Resultate auch allgemeinere Einblicke in das Zusammenspiel von galaktischer Dynamik, stellarem Feedback und konzentrierter Sternentstehung.
Abstract
(Englisch)
The local Milky Way is the best laboratory for high-resolution studies of star formation. Adriaan Blaauw opened his 1991 review by cautioning that studies of Galactic star formation may be missing the "wood (forest) for the trees" by overlooking the extended histories and large-scale structure that many nearby regions belong to. Recent studies utilizing the precision of the Gaia space mission have unveiled the full three-dimensional structure of nearby star-forming regions and their connections across kiloparsec scales. Yet it remains unclear how these key star-forming regions became connected, and which Galactic-scale processes were responsible. This doctoral thesis aims to "see the forest for the trees" by examining the Galactic structures that connect nearby star-forming regions and by considering the extended, kiloparsec-scale star-formation history to understand how these structures formed. It pursues two main objectives: First, it combines recent 3D maps of interstellar dust together with a top-down (or "bird's–eye") view of spiral arms traced by luminous young stars in our region of the Milky Way, showing an aligned offset between the three kiloparsec-long, linear star-forming structure, the Radcliffe Wave, and the young stars of the Orion (Local) spiral arm – an observation explainable by the density-wave theory of spiral arms. Second, this thesis constructs the past locations of the most complete set of young star clusters to date, revealing that the majority of them originated in one of three massive gas complexes over the past 60 million years. The recovery of these three previous sites of massive star formation has major implications for the present day structure of the local interstellar medium, as their clusters are presently located within vast dust cavities, likely formed by the energy input of their combined $> 200$ supernovae. Finally, this thesis shows that the bulk dynamics of these once-massive complexes follow coherent motions consistent with perturbations from a recent spiral arm passage—suggesting that the arm helped organize the large-scale gas flows that seeded their formation, ultimately giving rise to many of today’s key nearby star-forming regions. The results of this thesis improve our understanding of how Galactic dynamics and stellar feedback have shaped kiloparsec-scale star formation in our own Galaxy. Since the Milky Way offers the most detailed, high-resolution, and now fully 3D view of star formation thanks to Gaia, these results also offer broader insight into the general interplay between Galactic dynamics, stellar feedback, and clustered star formation.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Sternentstehung Galaktische Struktur Galaktische Dynamik Milchstraße Sternhaufen
Schlagwörter
(Englisch)
Star formation Galactic structure Galactic dynamics Milky Way Star clusters
Autor*innen
Cameren Neal Swiggum 
Haupttitel (Englisch)
The forest for the trees
Hauptuntertitel (Englisch)
tracing the galactic-scale origins of local star formation
Publikationsjahr
2025
Umfangsangabe
iv, 85 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Alvaro Hacar Gonzalez ,
Michael Kuhn
Klassifikation
39 Astronomie > 39.42 Milchstraßensystem
AC Nummer
AC17651202
Utheses ID
76340
Studienkennzahl
UA | 796 | 605 | 413 |