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Early science with JWST/NIRSpec
studying the protostellar outflow of HH211
Anita Isabel Schwaiger
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Astronomie
Betreuer*in
Alvaro Hacar Gonzalez
DOI
10.25365/thesis.78747
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-26851.17249.671563-7
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Das James Webb Space Telescope (JWST) und sein nah-infrarot Spektrograf (NIRSpec) bieten nie dagewesene Möglichkeiten für spektroskopische Beobachtungen von jungen, noch tief in Molekülwolken eingebetteten, Protosternen und ihrer Umgebung. Der enge Zusammenhang zwischen Akkretion auf ein junges stellares Objekt und Materieauswurf in Form von Jets und Winden ist von besonderem Interesse. Diese Masterarbeit untersucht die äußersten Bugschocks von Herbig-Haro 211 (HH211) – einem System von protostellaren Jets und Schocks, das der sehr junge Protostern HH211 mm antreibt. Untersucht werden die Extinktion, die Anregungszustände und das ortho-zu-para Verhältnis (OPR). Die Korrektur der Extinktion ist essenziell für zuverlässige Ergebnisse. Aus den Anregungszuständen lassen sich die stattfindenden Anregungsprozesse und die Eigenschaften der beteiligten Schocks ableiten. Das OPR enthält Informationen über die thermische Vergangenheit des Systems. Für die Datenauswertung wurden im Rahmen dieser Arbeit maßgeschneiderte Python Routinen zur pixelweisen Analyse entwickelt. Die Extinktion wird durch den Vergleich von theoretischen mit beobachteten relativen Linienhelligkeiten abgeschätzt. Die Anregungszustände und das OPR werden mittels Anregungsdiagrammen bestimmt. Daraus ergeben sich zwei eigenständige Komponenten — eine warme und eine heiße. Ihre entsprechenden Säulendichten betragen zwischen ∼ 2 · 10^18 und ∼ 2 · 10^19 cm^(-2) und zwischen ∼ 6 · 10^17 und ∼ 3 · 10^18 cm(-2). Die Anregungstemperaturen liegen zwischen 1500 und 2500 K für den warmen Teil und zwischen 2000 und 3500 K für den heißen Teil. Die Unsicherheiten sind überwiegend unter 23 % für die Säulendichten und überwiegend unter 200 K für die Anregungstemperaturen. Die meisten OPRs betragen rund 2,5 für die warme Komponente und rund 2,75 für die heiße Komponente. Ihre zugehörigen Unsicherheiten sind mit 0,25 und 0,5 relativ hoch. Für die visuelle Extinktion werden Werte zwischen 2,5 und 15 mag errechnet; die Unsicherheiten sind niedriger als 0,5 mag. Abgesehen von den OPRs sind die Ergebnisse in guter Übereinstimmung mit jenen vorheriger Untersuchungen. Kleinere Abweichungen sind durch unterschiedliche Beobachtungsstrategien bedingt. Der schwache Trend zu höheren OPRs für die heiße Komponente ist entgegen der Erwartung und liegt wohl an der angewandten Methodik. Durch die ausgezeichnete Datenqualität und die detaillierte Analyse konnten sowohl die räumliche Auflösung als auch die Unsicherheiten der errechneten Eigenschaften gegenüber früheren nah-infrarot Beobachtungen der Bugschocks von HH211 maßgeblich verbessert werden.
Abstract
(Englisch)
The James Webb Space Telescope (JWST) and its Near InfraRed Spectrograph (NIRSpec) offer an unprecedented opportunity for detailed spectroscopic studies of young, deeply embedded protostars and their surroundings. Given the tight link between accretion and ejection of material, the study of protostellar jets and outflows and their interaction with the interstellar medium is particularly interesting. This thesis studies the terminal bow shocks of Herbig-Haro 211 (HH211), a protostellar outflow driven by the very young protostar HH211 mm. I investigate the extinction, the excitation conditions and the ortho-to-para ratios (OPRs) of the system. Estimating and correcting the extinction accurately is essential for obtaining reliable results. Studying the excitation conditions provides insight into the excitation mechanism and, in this case, the shock properties. The OPR contains important information about the thermal history of the system. For this project, I developed and implemented a set of custom python routines to carry out spectral analysis on a pixel-by-pixel basis. The extinction is estimated by comparison of theoretical to observed line ratios. Excitation diagrams reveal the excitation conditions and the ortho-to-para ratios. Analyzing the excitation conditions yields two separate components — a warm one and a hot one — with column densities of ∼ 2 · 10^18 to ∼ 2 · 10^19 cm^(-2) and ∼ 6 · 10^17 to ∼ 3 · 10^18 cm^(-2) respectively. Their excitation temperatures are between 1500 and 2500 K and between 2000 and 3500 K. The uncertainties of the excitation analysis are mostly below 23% for the column densities and below 200 K for the excitation temperatures. The calculated ortho-to-para ratios are mostly close to 2.5 for the warm component and mostly around 2.75 for the hot component. Their corresponding uncertainties are relatively high with 0.25 and 0.5. The estimated visual extinction ranges from 2.5 to 15 mag with errors mostly below 0.5 mag. Apart from the OPRs, these results are consistent with previous research. Slight differences are likely caused by the different observing strategies that probe different components of the outflow. The tentative trend of higher OPRs for the hot component is contrary to the expected relation and likely an effect of the method used. Given the excellent data quality and my detailed analysis, both the spatial resolution and the uncertainties of inferred properties could be drastically improved compared to prior near infrared studies of the terminal bow shocks of HH211.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Astronomie Astrophysik Sternentstehung YSO protostellare Ausströmungen JWST NIRSpec Spektroskopie HH211 Herbig-Haro 211
Schlagwörter
(Englisch)
astronomy astrophysics star formation YSO protostellar outflows JWST NIRSpec spectroscopy HH211 Herbig-Haro 211
Autor*innen
Anita Isabel Schwaiger 
Haupttitel (Englisch)
Early science with JWST/NIRSpec
Hauptuntertitel (Englisch)
studying the protostellar outflow of HH211
Paralleltitel (Deutsch)
Frühe Forschung mit JWST/NIRSpec
Paralleluntertitel (Deutsch)
Untersuchung der protostellaren Ausströmungen von HH211
Publikationsjahr
2025
Umfangsangabe
ix, 79 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Alvaro Hacar Gonzalez
Klassifikationen
39 Astronomie > 39.13 Radioastronomie ,
39 Astronomie > 39.43 Interstellare Materie
AC Nummer
AC17589625
Utheses ID
76393
Studienkennzahl
UA | 066 | 861 | |