Multi-wavelength observations and modelling of local star-forming regions

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-7186-3
Title: Multi-wavelength observations and modelling of local star-forming regions
Author: Saajasto, Mika
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Science
Doctoral Programme in Particle Physics and Universe Sciences
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2021-04-28
URI: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-7186-3
http://hdl.handle.net/10138/328380
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: How stars form is one of the most central issues in astrophysics. Many questions remain open, in particular regarding the roles of the gas dynamics and self-gravity in determining the location, mass, and multiplicity of the future stars as they form within molecular clouds. Moreover, what is the contribution of feedback processes, from outflows and intense ultraviolet radiation from newly-born stars to the dynamical processes? Combining observations at various wavelengths with numerical simulations, it is possible to address these questions by characterizing the energy balance of star-forming regions. In this thesis work, we have explored the possibilities and limitations of combining observations and modelling of star-forming regions. The first and third paper explore the correlations between the gas and dust through observations, analysing the dynamical and physical properties of star forming regions. The clouds studied in these papers are different in both morphology and environment, from a large filamentary structure to a compact star forming clump. However, in both clouds, several compact cores could be identified from the observations, showing clear signs of star formation. Changes in the properties of dust grains should be reflected in how the grains scatter light at near-infrared (NIR) wavelengths and in the thermal emission at far-infrared (FIR). Thus, in the second paper, a method to study dust properties with NIR scattering was developed. The method was shown to be able to provide relevant information on dust properties, but high-precision observation and further constraints on the strength of the radiation field are required. The radiation field can be constrained by observing the thermal emission from dust, and in the fourth and fifth papers constraints on the dust properties were derived with simultaneous modelling at NIR and FIR wavelengths. The models can reproduce the observed emission, while the scattered light can only be matched with dust models that include evolution of dust grains. However, the modelled scattered light in the diffuse regions is clearly overestimated. Thus further numerical work is required to provide a self-consistent model of the region.Yksi keskeisimmistä tutkimussuunnista tähtitieteessä on uusien tähtien syntyminen. Merkittävimmät avoimet kysymykset tähtien synnyn tutkimuksessa liittyvät siihen miten kaasun dynamiikka sekä painovoima vaikuttavat tähtien syntyprosessiin, kuinka monta tähteä syntyy ja minkä massaisia tähtiä syntyy? Toisaalta, miten tähtien muodostumiseen liittyvät kaasunvirtaukset sekä voimakas ultraviolettisäteily vaikuttavat tähän dynaamiseen kehityskulkuun? Näihin kysymyksiin vastataksemme, meidän pitää tehdä havaintoja tähtien syntyalueista useilla eri aallonpituuksilla sekä verrata saatuja havaintoja numeeristen ennusteiden kanssa. Tässä väitöskirjassa olemme tutkineet millaisia mahdollisuuksia, tai rajoitteita, havaintojen ja numeeristen simulaatioiden yhdistämisellä on tähtien synnyn tutkimuksessa. Väitöskirjaan liittyvistä julkaisuista ensimmäinen ja kolmas keskittyvät tähtienvälisen pölyn ja kaasun korrelaatioiden tutkimukseen havaintojen avulla. Julkaisuissa on tutkittu esimerkiksi kaasun dynamiikkaa sekä fyysisiä olosuhteita kahdessa hyvin erilaisessa alueessa, pitkässä filamenttimaisessa alueessa ja tiheässä pallomaisessa 'klumpissa'. Väitöskirjaan liittyvässä toisessa julkaisussa kehitimme menetelmän, jolla pystytään tutkimaan tähtienvälisen pölyn ominaisuuksia havaitsemalla pölyn sirottamaa valoa lähi-infrapunataajuuksilla. Muutokset pölyhiukkasten kemiallisessa koostumuksessa ja hiukkasten kokojakaumassa muuttavat hiukkasten sirontaominaisuuksia lähi-infrapunataajuuksilla sekä vaikuttavat hiukkasten termiseen emissioon kaukoinfrapunataajuuksilla. Pölyhiukkasten ominaisuuksien muutosten pitäisi siis olla havaittavissa ja osoitimme että kehittämällämme menetelmällä pystytään tutkimaan pölyn ominaisuuksia, mutta menetelmä vaatii hyvin tarkkoja havaintoja sekä erillisen rajoitteen tähtienvälisen säteilykentän voimakkuudelle. Säteilykentän voimakkuutta voidaan rajata tutkimalla pölyhiukkasten emissiota kaukoinfrapunataajuuksilla, joten neljännessä ja viidennessä julkaisussa pölyhiukkasten ominaisuudet johdettiin numeerisista simulaatioista käyttäen sekä lähi-infrapuna- että kaukoinfrapunataajuuksia. Käyttämämme pölymallit pystyvät tuottamaan havaitunlaisen emission, mutta eivät tuota riittävästi sironnutta valoa, joten johdonmukaisen pölymallin kehittämiseksi tarvitaan vielä lisää numeerista mallinnusta.
Subject: tähtitiede
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
saajasto_mika_dissertation_2021.pdf 13.88Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record