@PhDThesis{Sartorio:2019:ImPhFe,
author = "Sartorio, Nina Sanches",
title = "The impact of photoionizing feedback in star forming molecular
clouds",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2019",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2019-09-13",
keywords = "turbulence, stars massive, photoionization, star formation,
methods numerical, turbul{\^e}ncia, estrelas massivas,
fotoioniza{\c{c}}{\~a}o, forma{\c{c}}{\~a}o estelar,
c{\'o}digos num{\'e}ricos.",
abstract = "Molecular clouds are imperative to Astronomy as the sites of all
known star formation. These clouds are constantly exposed to
strong emission of ionizing radiation incoming from the most
massive stars. This photoionizing feedback dramatically alters the
molecular cloud by ionizing and heating the gas and creating shock
fronts, which accelerate and compress gas in the cloud. Thus, this
mechanism has important consequences to the chemistry and the
dynamics of the environment around the source stars. The goal of
this work is to improve our understanding of the role
photoionizing feedback from massive stars plays in their own
formation and in the dynamics of turbulent gas of molecular
clouds. In order to carry out this study, we perform a series of
high-resolution radiation hydrodynamics grid simulations. The
radiation transfer uses a Monte Carlo scheme, which was coupled to
an existing magnetohydrodynamics grid code (AMUN). This new
combined code, presented as part of this work, was tested against
a number of benchmarks in order to ensure that the coupling
between radiation and hydrodynamics was robust. Simulations of
turbulent molecular clouds were run with the aim to analyse how
the turbulence statistics changed once ionizing feedback was
present. We find that this feedback mechanism does not present
significant changes to the statistics of the molecular clouds.
This, in turn, implies that observational data can be compared
with simulations that do not include photoionizing feedback. We
also run simulations of massive star formation models with the
code CMacIonize. We simulate massive stars accreting through a
torus or disk and probe which scenarios the ionizing radiation
from the star will lead to a dissipation of the disk and, thereby,
a cessation of accretion. We show that ionized regions in this
accretion mode take a number of distinct configurations and we
establish limiting values for luminosities for which accretion is
allowed to proceed for distinct stellar masses and ambient
densities. We also find that, if a forming massive star has
companions, then it is harder for the photoionizing feedback to
lead a stop in accretion and, therefore, that a multiplicity may
facilitate massive star formation. RESUMO: Nuvens moleculares
s{\~a}o de extrema import{\^a}ncia, j{\'a} que representam o
local onde toda a forma{\c{c}}{\~a}o estelar ocorre. Essas
nuvens est{\~a}o constantemente expostas a uma forte emiss{\~a}o
de radia{\c{c}}{\~a}o ionizante provinda das estrelas mais
massivas. Esse feedback fotoionizante muda drasticamente a nuvem
molecular, ionizando e aquecendo o g{\'a}s e criando frentes de
choque que aceleram e comprimem o g{\'a}s na nuvem. Portanto,
esse mecanismo tem consequ{\^e}ncias marcantes na
qu{\'{\i}}mica e na din{\^a}mica do ambiente ao redor das
estrelas fonte da radia{\c{c}}{\~a}o. O objetivo deste trabalho
{\'e} melhorar nosso entendimento do papel do feedback
fotoionizante das estrelas massivas na sua pr{\'o}pria
forma{\c{c}}{\~a}o e na din{\^a}mica do g{\'a}s turbulento das
nuvens moleculares. Visando esta meta, fizemos uma s{\'e}rie de
simula{\c{c}}{\~o}es de alta resolu{\c{c}}{\~a}o de
hidrodin{\^a}mica radiativa. A transfer{\^e}ncia radiativa usa o
m{\'e}todo de Monte Carlo e foi acoplada a um c{\'o}digo j{\'a}
existente de magnetohidrodin{\^a}mica (AMUN). Esse novo
c{\'o}digo combinado, que constitui parte deste trabalho, foi
validado em casos teste a fim de nos certificarmos de que o
acoplamento da radia{\c{c}}{\~a}o com a hidrodin{\^a}mica era
robusto. Simula{\c{c}}{\~o}es de nuvens moleculares turbulentas
foram realizadas com o intuito de analisar o efeito da
fotoioniza{\c{c}}{\~a}o na estat{\'{\i}}stica da
turbul{\^e}ncia. Mostramos que esse mecanismo de feedback
n{\~a}o apresenta mudan{\c{c}}as significativas na
turbul{\^e}ncia da nuvem molecular. Isso implica que os dados
observacionais podem ser comparados com simula{\c{c}}{\~o}es que
n{\~a}o incluam os efeitos de fotoioniza{\c{c}}{\~a}o.
Al{\'e}m disso, tamb{\'e}m realizamos simula{\c{c}}{\~o}es de
forma{\c{c}}{\~a}o de estrelas massivas com o c{\'o}digo
CMacIonize. Simulamos uma estrela massiva acretando material via
um torus ou um disco de acre{\c{c}}{\~a}o e testamos em quais
cen{\'a}rios a radia{\c{c}}{\~a}o ionizante da estrela causa a
destrui{\c{c}}{\~a}o/dissipa{\c{c}}{\~a}o do disco e,
portanto, determina o fim da acre{\c{c}}{\~a}o de g{\'a}s.
Mostramos que, nesse modo de acre{\c{c}}{\~a}o, as regi{\~o}es
ionizadas t{\^e}m uma s{\'e}rie de configura{\c{c}}{\~o}es
poss{\'{\i}}veis e estabelecemos valores de luminosidade limite
para os quais a acre{\c{c}}{\~a}o pode prosseguir em diversos
casos distintos. Tamb{\'e}m constatamos que, se a estrela massiva
tem companheiras (ou seja, {\'e} um sistema de duas ou mais
estrelas), torna-se mais dif{\'{\i}}cil para a
radia{\c{c}}{\~a}o fotoionizante cessar a acre{\c{c}}{\~a}o
{\`a} estrela. Portanto, a multiplicidade pode ser uma
facilitadora na forma{\c{c}}{\~a}o de estrelas de alta massa.",
committee = "Jablonski, Francisco Jos{\'e} (presidente) and Gon{\c{c}}alves,
Diego Antonio Falceta (orientador) and Braga, Jo{\~a}o and Kowal,
Grzegorz and Dal Pino, Elisabete Maria de Gouveia and Carciofi,
Alex Cavali{\'e}ri",
englishtitle = "O impacto da fotoioniza{\c{c}}{\~a}o na forma{\c{c}}{\~a}o
estelar na escala de nuvens moleculares",
language = "en",
pages = "178",
ibi = "8JMKD3MGP3W34R/3TRNE3L",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP3W34R/3TRNE3L",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "24 abr. 2024"
}