Effects of gas dynamics on the evolution of young embedded star clusters

Abstract

Es sabido que la mayoría de las estrellas se forman en cúmulos, asociaciones o grupos dentro de nubes moleculares. Sin embargo, solo pocos cúmulos estelares mayores que 5 millones de años están todavía asociados con su gas natal. Esto y el hecho de que no vemos solo cúmulos en el cielo nos lleva a pensar que la expulsión del gas es la principal razón de la destrucción de estos cúmulos jóvenes. En esta tesis, examinamos la respuesta de cúmulos estelares inicialmente subestructurados a la expulsión instantánea de su gas. Modelamos el gas de fondo utilizando tres diferentes métodos: Usando potenciales de fondo esféricos y estáticos, una esfera gaseosa de Plummer capaz de evolucionar dinámicamente, y realizando simulaciones de formación estelar para obtener un gas de fondo en forma de filamentos desde el cual las estrellas se formaron. Nos concentramos en los efectos de la dinámica del gas en la fase anterior a la expulsión del gas y estudiamos el estado de estos cúmulos al momento de la expulsión del gas para ver si es posible estimar la masa ligada que los cúmulos pueden retener después de expulsar el gas. Estudiamos como las propiedades del gas de fondo así como el componente estelar la tendencia empírica entre la fracción de la masa total que permanece ligada y la fracción estelar local (i.e. la fracción de masa estelar dentro del radio que contiene la mitad de la masa estelar) encontrado en estudios anteriores. Hemos encontrado que esta tendencia empírica es altamente afectada por el estado dinámico del cúmulo cuando la expulsión del gas comienza, y hemos desarrollado un modelo analítico simple que describe como esta tendencia cambia. También hemos encontrado que la interacción gravitatoria entre las estrellas y el gas por si sola asi como la forma en que el gas esta distribuido no afectan nuestra habilidad para estimar la masa que finalmente permanecerá ligada. Sin embargo, la distribución y forma del gas de fondo así como la forma en que el gas de fondo es modelado, tienen grandes consecuencias en como los cúmulos estelares se “preparan” para la expulsión del gas, i.e., la evolución previa a la expulsión del gas y por ende el estado de los cúmulos al momento de expulsar el gas es altamente afectada por el gas de fondo. Mostramos que nuestro modelo analítico es capaz de hacer estimaciones con un 10% de precisión para expulsión de gas instantánea sin importar las condiciones del cúmulo, y los factores más (igualmente) importantes que gobiernan la respuesta de cúmulos estelares a la expulsión del gas son la fracción estelar local y el estado dinámico de los cúmulos, ambos medidos al momento de la expulsión del gas