Estrellas masivas y su impacto sobre el medio interestelar

Abstract

Las estrellas masivas impactan fuertemente sobre el medio interestelar a través de su radiación ultravioleta, vientos estelares y explosiones de supernova, generando estructuras como las regiones H II (RHIIs), cuya morfología y evolución están estrechamente relacionadas con las propiedades de las estrellas que las originan. La caracterización de estas regiones constituye una vía indirecta para inferir propiedades físicas de sus fuentes ionizantes y del entorno en el que se formaron. En particular, estas estructuras presentan una forma efectiva de localizar estrellas masivas, ya que su presencia indica la existencia de una o más estrellas de este tipo en su interior o en sus cercanías. El objetivo principal de esta tesis es identificar y caracterizar RHIIs y sus estrellas responsables, con el fin de contribuir al análisis de la distribución y propiedades de ambos objetos en la Galaxia, y colaborar con la construcción de catálogos más completos de los mismos. Para ello, este trabajo se organizó en dos partes. En la primera, se realizó un análisis multifrecuencia de dos RHIIs ubicadas en el cuarto cuadrante galáctico, utilizando datos ópticos, infrarrojos, de radio y submilimétricos. Se caracterizó la morfología de ambas regiones y se investigó la presencia de formación estelar inducida. A su vez, se analizó si la(s) estrella(s) responsable(s) de mantener la región ionizada ya habían sido identificadas. En uno de los casos, se determinó que la estrella Wolf-Rayet previamente asociada a la región no aportaba suficientes fotones ionizantes para explicar la emisión observada. Esta evidencia motivó la búsqueda de otras posibles fuentes, lo que permitió identificar, a partir del análisis de espectros infrarrojos obtenidos con el telescopio Gemini Sur, una estrella tipo O7V no catalogada previamente. En la segunda parte, se llevó a cabo un estudio global de la emisión de continuo de radio a 1420 MHz en el segundo cuadrante galáctico, con el objetivo de identificar nuevas RHIIs y analizar su relación con estrellas masivas. Para ello, se estimó la emisión de fondo y se aplicó un método de búsqueda que permitió detectar de forma sistemática estructuras extendidas, incluso las más débiles y difusas. A partir de la correlación con catálogos existentes, se identificaron estructuras candidatas a RHIIs y se analizaron casos en los que la asociación entre las regiones ionizadas y las estrellas masivas no es evidente. Este enfoque permitió reconocer tanto RHIIs sin estrellas masivas claramente asociadas como estrellas masivas que no presentan una emisión significativa en su entorno. Los resultados obtenidos en ambas etapas aportan al conocimiento de la interacción entre las RHIIs y las estrellas masivas, y destacan la utilidad de los estudios multifrecuencia y sistemáticos para identificar nuevos objetos y revelar casos que se desvían del escenario esperado.

Massive stars have a strong impact on the interstellar medium (ISM) through their ultraviolet radiation, stellar winds, and supernova explosions. These processes create structures such as H II regions (RHIIs), whose morphology and evolution are closely related to the properties of the stars that formed them. Studying these regions provides an indirect way to infer physical properties of their ionizing sources and of the environment in which those stars formed. In particular, H II regions are useful tracers of massive stars, since their presence indicates the existence of one or more such stars within or near them. The main goal of this thesis is to identify and characterize RHIIs and their associated ionizing stars, in order to improve our understanding of their distribution and properties in the Galaxy, and to support the development of more complete catalogs. The work is organized into two parts. In the first part of the work, a multifrequency study was carried out on two RHIIs located in the fourth Galactic quadrant, using optical, infrared (near, mid, and far), radio, and submillimeter data. The morphology of the regions was analyzed, and the presence of triggered star formation was investigated. In both cases, the ionizing sources were examined to determine whether they had already been identified. In one of the regions, the previously associated Wolf–Rayet star was found to be unable to supply enough ionizing photons to account for the observed emission. This prompted a search for alternative sources, leading to the identification—through the analysis of infrared spectra obtained with Gemini South—of a previously uncatalogued O7 V star. In the second part, a global study of radio continuum emission at 1420 MHz in the second Galactic quadrant was carried out, with the aim of identifying new RHIIs and analyzing their connection with massive stars. A background emission estimation and a search method were applied to systematically detect extended structures, including the faintest and most diffuse ones. By crossmatching with existing catalogs, candidate RHIIs were identified and cases where the association between ionized regions and massive stars was unclearwere examined. This approach revealed both RHIIs without clearly associated massive stars, and massive stars without significant emission in their surroundings. The results of both parts contribute to a better understanding of the interaction between RHIIs and massive stars, and highlight the value of multifrequency and systematic studies in identifying new objects and revealing cases that do not follow the expected scenario.