Observational analysis of the physical conditions in galactic and extragalactic active star forming regions
Analyse observationelle des conditions physiques dans des régions de formation stellaire galactique et extra-galactique
Résumé
In my thesis observations of near-infrared rovibrational H2 emission in active starforming regions are presented and analysed. The main subject of this work concerns mainly new observations of the Orion Molecular Cloud (OMC1) and particularly the BN-KL region. The data consist of images of individual H2 lines with high spatial resolution obtained both at the Canada-France-Hawaii Telescope and the ESO Very Large Telescope (VLT). With the high spatial resolution of the VLT it is possible to analyse in detail (down to 60 AU ~ 0.''13) individual objects in the region. I have also analysed H2 and [FeII] emission from outflows in two dark clouds (Bok globules BHR71 and BHR137) and a high excitation blob in the Magellanic Clouds (N159-5). In the latter, data consist of long-slit spectra obtained at the ESO-VLT. In order to facilitate this work I ran a large grid of ~25 000 shock models, producing almost 400 Gb of results. These models are state-of-the-art and there is a large number of free parameters which can be adjusted. A large part of my project has been to analyse the results from this grid and make it publically available. Furthermore, as it turned out, not all results are equally reliable and I have had to develop methods for checking the consistency of the wealth of results obtained. But with the model results and a sound knowledge of shock physics it is now relatively straightforward to interpret the H2 and [FeII] data. The models allow me to predict the large-scale physical conditions in OMC1 such as density, shock velocities, magnetic field strengths, etc. Overall the preshock density is of the order of ~105-107 cm-3 and shock velocities are in the interval 10-40 kms-1. Another very interesting result is a new method developed for analysing bow shocks observed at high spatial resolution. For one isolated bow shock in OMC1 I predict a shock velocity of 50 kms-1 and a preshock density of the order of 5×105 cm-3. The 3D velocity has recently been measured to 55 kms-1 providing an independent check on our results.
Je présente et j'analyse dans ma thèse des observations de l'émission dans l'infrarouge proche de transitions rovibrationelles de H2 dans des régions de formation stellaire. Le sujet principal de ce travail concerne de nouvelles observations du nuage moléculaire d'Orion (OMC1) et en particulier de la région BN-KL. Les données sont constituées d'images des raies individuelles de H2 obtenues à haute résolution spatiale avec le Telescope Canada-France-Hawaii et avec l'ESO VLT. Grâce à la haute résolution spatiale du VLT il est possible d'analyser en détail (jusq'à 60 UA ~0.''13) des objets individuels dans cette région. De plus, j'ai analysé l'émission de H2 et [FeII] dans des écoulements (« outflows ») présents dans deux nuages sombres (les globules de Bok BHR71 et BHR137) ainsi que dans un « blob » à haute excitation dans le grand nuage de Magellan (N159-5). Ici les données sont constituées de spectres en fente longue obtenus à l'ESO-VLT. Pour réaliser ce travail j'ai tout d'abord calculé une grille complète de modèles de chocs composée de ~25 000 simulations (correspondant à 400 Go, environ). Ces modèles qui sont les plus récents comportent un grand nombre de paramètres libres qui peuvent être ajustés. Une grande partie demon travail a été d'analyser les résultats de cette grille avant de les mettre en ligne. En effet les résultats ne sont pas tous crédibles, et il m'a donc fallu de développer des méthodes pour les vérifier. Mais avec une bonne compréhension du modèle et un solide sens de la physique des chocs, il est maintenant assez facile d'interpréter les données sur H2 et [FeII]. Les modèles me permettent ensuite de prédire les conditions physiques à grande échelle dans OMC1, par exemple la densité, la vitesse des chocs, l'intensité du champ magnétique, etc. En général la densité du milieu avant le choc est ~105-107 cm-3 et la vitesse de choc est dans la gamme 10-40 km.s-1. Un autre résultat très intéressant de mon travail est le développement d'une nouvelle méthode pour analyser les chocs en arc (« bow shocks ») observés à une haute résolution spatiale. Pour un choc en arc isolé je prédis une vitesse de choc de ~50 km.s-1 et une densité avant le choc de 5×105 cm-3. La vitesse 3D a été mesurée très récemment à 55 km.s-1. Cela donne une confirmation indépendante de nos résultats.
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