Ionization impact on molecular clouds and star formation : numerical simulations and observations

par Pascal Tremblin

Thèse de doctorat en Astronomie et Astrophysique

Sous la direction de Edouard Audit et de Vincent Minier.

Soutenue en 2012

à Paris 7 .

  • Titre traduit

    Impact de l'ionisation sur les nuages moléculaires et la formation d'étoiles : simulations numériques et observations


  • Résumé

    À toutes les échelles de l'Astrophysique, l'impact de l'ionisation venant des étoiles massives est une question cruciale. Quels sont les mécanismes de formation des piliers et des globules ? La formation des coeurs pré-stellaires est-elle déclenchée par l'ionisation ou préexistante ? Les étoiles massives ont-elles un impact sur la distribution en densité du gaz environnant? Ont-elles un impact sur la distribution des étoiles en fonction de leur masse (la fonction de masse initiale, IMF) ? Cette thèse vise à apporter des éléments de réponse à ces questions, en se concentrant en particulier sur la compréhension de la formation des structures entre le gaz froid et ionisé. Nous présentons l'état de l'art des travaux théoriques et des observations des régions ionisées (régions Hii) et nous introduisons les outils numériques qui ont été développés pour modéliser l'ionisation dans les simulations d'hydrodynamique turbulente effectuées avec le code HERACLES. Nous présentons un nouveau modèle pour la formation des piliers basés sur la courbure et l'effondrement de la coquille dense sur elle-même et un nouveau modèle pour la formation de globules basé sur la turbulence du gaz froid. Plusieurs diagnostics ont été développés pour tester ces nouveaux modèles sur les observations de RCW 120, RCW 36, Cygnus X, la Nébuleuse de la Rosette et de l'Aigle grâce aux cartes de colonne densité du télescope Herschel et aux données de raies moléculaires. En annexe, nous présentons également des travaux réalisés en parallèle de cette thèse : l'échange de charge dans la collision entre vents planétaires et stellaires et le test de site en sub-millimétrique sur la station Concordia en Antarctique.


  • Résumé

    At all the scales of Astrophysics, the impact of the ionization from massive stars is a crucial issue. What are the formation mechanisms of pillars and globules? Are the formation of the young stellar objects triggered or would have they formed anyway? Do massive stars have an impact on the distribution of the surrounding gas? Do they have an impact on the mass distribution of stars (the initial mass function, IMF)? This thesis aims at shedding some light on these questions, by focusing especially on the formation of the structures between the cold and the ionized gas. We present the state of the art of the theoretical and observational works on ionized regions (Hii regions) and we introduce the numerical tools that have been developed to model the ionization in the hydrodynamic simulations with turbulence performed with the HERACLES code. Thanks to the simulations, we present a new model for the formation of pillars based on the curvature and collapse of the dense shell on itself and a new model for the formations of cometary globules based on the turbulence of the cold gas. Several diagnostics have been developed to test these new models in the observations of RCW 120, RCW 36, Cygnus X, the Rosette and Eagle Nebulae thanks to Herschel column density maps and molecular-line data. We also present in appendix other works that have been done in parallel of this thesis: the charge exchange in colliding planetary and stellar winds and the sub-millimeter site testing at the Concordia station in Antarctica.

Autre version

Cette thèse a donné lieu à une publication en 2013 par [CCSD] [diffusion/distribution] à Villeurbanne

Ionization impact on molecular clouds and star formation : numerical simulations and observations

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Informations

  • Détails : 1 vol. (188 p.)
  • Annexes : 359 réf.

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  • Bibliothèque : Université Paris Diderot - Paris 7. Service commun de la documentation. Bibliothèque Universitaire des Grands Moulins.
  • Consultable sur place dans l'établissement demandeur
  • Cote : TS (2012) 217

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  • Bibliothèque : Observatoire de Paris (Section de Meudon). Bibliothèque.
  • PEB soumis à condition
  • Cote : MMf-T811
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