medium interstellar me L. Viktor Tth Etvs University & - PowerPoint PPT Presentation

Ammo mmonia ¡ ¡surveys ¡ ¡of ¡ ¡the ¡ ¡Galac4c ¡ ¡cold ¡ ¡ medium ¡ ¡ interstellar ¡ ¡me L. ¡Viktor ¡Tóth ¡ ¡ Eötvös ¡University ¡& ¡Konkoly ¡Observatory ¡ Budapest ¡ In ¡collabora*on ¡with ¡Orsolya ¡Fehér, ¡Alex ¡Kraus ¡ and ¡ ¡ J.-­‑P. ¡Bernard, ¡ R. ¡ ¡Bögner , ¡Y. ¡Doi, ¡E. ¡Falgarone, ¡M. ¡Juvela, ¡J. ¡Malinen, ¡D. ¡J. ¡ Marshall, ¡ ¡ G. ¡Marton , ¡P. ¡McGehee, ¡L. ¡A. ¡Mon>er, ¡J. ¡Mon>llaud, ¡F. ¡ Mo?e, ¡L. ¡Pagani, ¡R. ¡Paladini, ¡V.-­‑M. ¡Pelkonen, ¡I. ¡Ristorcelli, ¡A. ¡Rivera-­‑ Ingraham, ¡ S. ¡Pintér , ¡ I. ¡Rácz , ¡N. ¡ ¡Ysard, ¡ E. ¡Verebélyi , ¡ S. ¡Zahorecz , ¡A. ¡ Zavagno ¡(Hungarian ¡collaborators ¡with ¡boldface) ¡

Cold ¡ISM ¡traced ¡by ¡molecular ¡lines Heiles ¡Cloud ¡2 ¡with ¡TMC-­‑1 ¡ Cloud ¡1 ¡a.k.a. ¡LDN1251 ¡ The ¡first ¡OH ¡18cm ¡measurements ¡of ¡dark ¡clouds ¡ ¡ • High ¡ex>nc>on ¡regions ¡tested ¡(see ¡above) ¡ • Carl ¡Heiles ¡1968ApJ...151..919H ¡ “normal” ¡OH ¡lines ¡detected ¡at ¡several ¡posi>ons ¡ • Clouds ¡1, ¡2 ¡ ¡– ¡today: ¡HCL ¡1; ¡HCL ¡2 ¡

First ¡molecular ¡line ¡measurements ¡with ¡ the ¡100m ¡telescope ¡already ¡in ¡1973 • H 2 CO ¡absorp*on ¡in ¡Heiles ¡1 ¡and ¡2 ¡ – ¡with ¡Onsala ¡25-­‑m ¡ ¡ • derive ¡spin ¡temperature ¡from ¡hyperfine ¡structural ¡component ¡ ¡ • Programs ¡started ¡at ¡the ¡100-­‑m ¡telescope ¡to ¡observe ¡ the ¡ H 2 CO ¡absorp*on ¡line ¡– ¡eg. ¡ survey ¡of ¡the ¡Andromeda ¡galaxy ¡ • complex ¡molecules ¡first ¡observed ¡at ¡Effelsberg: ¡methylamine ¡ and ¡formamid ¡ • Hachenberg, ¡O., ¡1974, ¡Naturwissenschaden ¡61, ¡537 ¡ • Hachenberg, ¡O., ¡1976, ¡MitAG ¡39, ¡44 ¡ ¡

First ¡ammonia ¡results ¡already ¡in ¡1977 • Orion ¡BN-­‑KL ¡complex ¡ • NH 3 ¡(1,1); ¡(2,2); ¡(3,3) ¡metastable ¡lines ¡ • Mul>ple ¡lines, ¡op>cal ¡depth: ¡2-­‑4 ¡(from ¡hyperfine ¡components) ¡ • Non-­‑metastable ¡(5,4) ¡line ¡of ¡14NH3 ¡is ¡detected ¡ • Extent ¡of ¡ammonia ¡emigng ¡region ¡is ¡smaller ¡than ¡that ¡of ¡the ¡H 2 CO ¡ • Wilson, ¡Downes, ¡Bieging ¡(1977, ¡BAAS) ¡

Warmed ¡up ¡(50 ¡K ¡< ¡T kin ¡ < ¡120 ¡K) ¡molecular ¡ gas ¡near ¡the ¡Galac4c ¡Centre ¡ discovered ¡with ¡NH 3 ¡(1,1); ¡(2,2); ¡(3,3); ¡(4,4) ¡inversion ¡line ¡observa>ons ¡ ¡ by ¡Güsten, ¡R.; ¡Walmsley, ¡C. ¡M.; ¡Pauls, ¡T. ¡1981A&A...103..197G ¡ ¡

“The ¡Ho ¡and ¡Townes ¡paper” • The ¡first ¡review ¡of ¡the ¡proper>es ¡and ¡evolu>on ¡of ¡the ¡dense ¡ (10 3 cm 3 ¡< ¡n(H 2 ) ¡< ¡10 5 cm 3 ¡interstellar ¡medium ¡through ¡NH 3 ¡studies ¡ • Ho, ¡P. ¡T. ¡P.; ¡Townes, ¡C. ¡H., ¡1983ARA&A..21..239H ¡ ¡

NH 3 ¡rota4onal ¡inversion ¡lines ¡as ¡a ¡thermometer ¡ of ¡the ¡CISM ¡ Walmsley, ¡C. ¡M.; ¡Ungerechts, ¡H., ¡1983A&A...122..164W ¡ ¡ also ¡refined ¡by ¡ ¡ Danby, ¡G.; ¡Flower, ¡D. ¡R.; ¡Valiron, ¡P., ¡1988MNRAS.235..229D ¡ ¡

Hot ¡cores • Non-­‑metastable ¡rota>onal ¡ NH 3 ¡inversion ¡lines ¡ ¡ • in ¡Orion-­‑KL ¡ • Morris, ¡M.; ¡Palmer, ¡P.; ¡ Zuckerman, ¡B. ¡ 1980ApJ...237....1M ¡ • clarified ¡by ¡Genzel, ¡R.; ¡Ho, ¡ P. ¡T. ¡P.; ¡Bieging, ¡J.; ¡Downes, ¡ D. ¡1982ApJ...259L.103G ¡ • detec>ons ¡up ¡to ¡(J, ¡K) ¡= ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡toward ¡the ¡galac>c ¡center ¡star ¡forming ¡region ¡Sgr ¡B2; ¡ ¡ (18,18) ¡ T kin ¡> ¡T rot ¡ > ¡1300 ¡K ¡ Wilson, ¡T. ¡L.; ¡Henkel, ¡C.; ¡Hü?emeister, ¡S. ¡2006A&A...460..533W ¡ ¡

NH 3 ¡survey ¡of ¡YSO ¡candidates ¡ • Colour ¡selected ¡IRAS ¡point ¡ sources ¡in ¡Ori ¡and ¡Cep ¡ ¡ • detected ¡ ¡ammonia ¡at ¡37 ¡of ¡ the ¡observed ¡160 ¡IRAS ¡ sources ¡ • detec>on ¡rate ¡higher ¡towards ¡ H 2 O ¡masers ¡ ¡ • Embedded ¡YSOs ¡ • Wouterloot, ¡J. ¡G. ¡A.; ¡ Walmsley, ¡C. ¡M.; ¡Henkel, ¡C. ¡ 1988A&A...203..367W ¡ ¡

NH 3 ¡follow-­‑ups ¡of ¡FIR ¡ surveys IRDCs ¡ • shadows ¡on ¡the ¡MSX ¡mid-­‑IR ¡images ¡ • the ¡survey ¡of ¡218 ¡northern ¡hemisphere ¡high-­‑contrast ¡IRDCs ¡ • masses ¡up ¡to ¡1000M Sun ¡– ¡ ¡sources ¡close ¡to ¡virial ¡equilibrium. ¡ • Chira, ¡R.-­‑A.; ¡Beuther, ¡H.; ¡Linz, ¡H. ¡et ¡al. ¡2013A&A...552A..40C ¡ ¡ ISOPHOT ¡surveys ¡beyond ¡100μm ¡ • Low ¡mass ¡cores ¡in ¡Heiles ¡cloud ¡2 ¡(Tóth, ¡L. ¡V.; ¡ ¡et ¡al., ¡2004A&A...420..533T) ¡ • High ¡mass ¡cores ¡(eg. ¡Bihr, ¡S.; ¡Beuther, ¡H.; ¡Linz, ¡H. ¡2015A&A...579A..51B) ¡

NH 3 ¡follow-­‑ups ¡of ¡ATLASGAL • near ¡mid-­‑plane ¡ISM ¡ • massive ¡(>100M Sun ) ¡ • dense ¡(N(H2)>10 5 cm -­‑3 ) ¡ ¡ • cold ¡(T kin ~20K) ¡clumps ¡ ¡ • Galac>c ¡Molecular ¡Ring ¡ • Wienen, ¡M.; ¡Wyrowski, ¡F.; ¡ Schuller, ¡F. ¡et ¡al. ¡ 2012A&A...544A.146W ¡

Extragalac4c ¡NH 3 • NH 3 ¡mul>line ¡spectroscopy ¡ • lensing ¡galaxy ¡B0218+357 ¡ ¡ • ¡z ¡= ¡0.6847 ¡ ¡ • T kin ¡ ∼ ¡55 ¡K ¡molecular ¡gas ¡ • at ¡about ¡2kpc ¡from ¡the ¡centre ¡ • Henkel, ¡C.; ¡Jethava, ¡N.; ¡Kraus, ¡A. ¡et ¡al. ¡ 2005A&A...440..893H ¡ ¡ ¡

Planck ¡cold ¡clumps ¡(PGCC) ¡– ¡wide ¡range ¡of ¡ physical ¡proper4es • Size: ¡0.2 ¡pc ¡to ¡20 ¡pc, ¡and ¡is ¡highly ¡ heterogeneous . ¡ ¡ • Distribu>on ¡of ¡the ¡angular ¡size: ¡ ¡ • limited ¡by ¡the ¡Planck ¡resolu>on ¡ ¡ ∼ ¡5’ ¡ ¡ • The ¡maximum ¡size ¡of ¡the ¡compact ¡ sources ¡ ∼ ¡12’ ¡ • à ¡the ¡associated ¡physical ¡size ¡is ¡totally ¡ driven ¡by ¡the ¡distance ¡es>mate. ¡ ¡ • The ¡nature ¡of ¡PGCCs: ¡from ¡very ¡compact ¡ sources ¡(cloud ¡cores) ¡to ¡large ¡clouds ¡of ¡ several ¡pc . ¡ ¡ • The ¡range ¡of ¡masses: ¡from ¡0.3M ⊙ ¡up ¡to ¡ 2.5 ¡× ¡10 4 ¡M ⊙ ¡ • median ¡mass ¡88 ¡M ⊙ . ¡ ¡ • It ¡covers ¡a ¡broad ¡variety ¡of ¡objects, ¡from ¡ cores ¡to ¡giant ¡molecular ¡clouds • NH 3 follow-up survey at Effelsberg-100m Juvela + 2012 A&A...541A..12J The Planck collaboration 2011 A&A...536A..23P The Planck collaboration 2016A&A...594A..28P

Survey ¡of ¡50 ¡Planck ¡ cold ¡clumps ¡– ¡an ¡ example: ¡HCL ¡2 Planck ¡Galac*c ¡cold ¡clumps ¡(PGCC) ¡ • small ¡extended ¡objects ¡ ¡ • low ¡dust ¡color ¡temperatures ¡ • Planck ¡Collabora>on, ¡ 2011A&A...536A..23P ¡ • Juvela+ ¡2012A&A...541A..12J ¡ ¡ Hydrogen ¡column ¡density ¡distribu*on ¡ ¡ from ¡Herschel ¡SPIRE ¡ • Density ¡peaks ¡in ¡PGCCs ¡ • ¡ Herschel ¡point ¡sources: ¡ ¡ Square: ¡250 ¡μm; ¡Ring: ¡350 ¡μm ¡ X: ¡500 ¡μm ¡ Fehér, ¡Tóth, ¡Ward-­‑Thompson ¡et ¡al. ¡ ¡ 2016A&A...590A..75F ¡

TMC-­‑ -­‑1 ¡ ¡in ¡ ¡HCL ¡ ¡2 ¡ ¡– ¡ – ¡pulling ¡ ¡the ¡ ¡bull’s ¡ ¡tail ¡ ¡ ¡ ¡ NH 3 ¡mapping ¡(Effelsberg-­‑100m) ¡– ¡ ¡2 ¡PGCCs: ¡TMC-­‑1 ¡ • High ¡S/N, ¡high ¡velocity ¡resolu>on ¡(< ¡0.05km/s) ¡ • La>tude ¡dependent ¡gain ¡measured ¡ • (1,1) ¡main ¡group ¡line ¡intensity ¡(5σ), ¡see ¡grayscale ¡ • (1,1) ¡line ¡velocity ¡from ¡hyperfine ¡fit ¡(4σ), ¡see ¡colored ¡ • Northern ¡part ¡ • Bright ¡in ¡NH 3 ¡ (1,1) ¡ • 3 ¡velocity ¡components ¡ TMC-­‑1 ¡model: ¡ • 4 ¡clumps ¡ • 3 ¡sub-­‑filaments ¡ • Clump ¡4 ¡with ¡ associated ¡YSO ¡ Feher ¡+ ¡2016A&A...590A..75F ¡