Evolved stars whose main sequence masses were comprised between approximately 1 and 8 solar masses, for example like our Sun will be after 4.5 billion years from now, are the main contributors to the enrichment of the interstellar medium. These stars create a circumstellar envelope around them during the asymptotic giant branch phase, which is formed due to an intense process of mass loss. Circumstellar envelopes are composed mainly of dust grains and molecules in gas phase, which are efficiently formed in the atmospheres of these stars. These compounds experience different physico-chemical processes in the circumstellar envelopes, that lead to the production of new species. Circumstellar envelopes are excellent laboratories to study the molecular complexity and the chemical evolution of the Universe. Radiative and collisional processes can modify the quantum state of the molecules present in the circumstellar envelopes of evolved stars. In particular, at the temperatures found in these objects (about 2500 K near the photosphere of the star, down to ∼10K in the outermost regions), numerous transitions occur due to the change in the rotational state of the molecules, producing emission lines detectable mainly in the millimeter wavelength range. From the analysis of these emission lines we obtain information about the composition and properties of the envelopes. The latest advances in the field of instrumentation are allowing us to observe the circumstellar envelopes of evolved stars in this range of the electromagnetic spectrum with an unprecedented sensitivity, spatial, and spectral resolution. We are in the era of ALMA, Herschel, IRAM-30m, NOEMA, and many other instruments that are motivating important discoveries, as well as changing our vision of the circumstellar envelopes and the Universe in general […]
Complejidad molecular en envolturas de estrellas evolucionadas: estudio detallado de la emisión molecular de los objetos IK Tau, OH231.8 + 4,2 e IRC + 10216
Las estrellas evolucionadas cuyas masas durante la secuencia principal estaban comprendidas aproximadamente entre 1 y 8 masas solares, como lo será nuestro Sol dentro de aproximadamente 4500 millones de años, son las principales responsables del enriquecimiento del medio interestelar. En la fase llamada rama asintótica de las gigantes, estas estrellas crean una envoltura a su alrededor que se forma debido a intensos procesos de pérdida de masa. Dichas envolturas están compuestas principalmente por granos de polvo y moléculas en fase gaseosa que experimentaran distintos procesos físico-químicos dando lugar a nuevas especies. Dado que las condiciones físicas en estos objetos se conocen de manera bastante precisa, resultan ser excelentes laboratorios para estudiar y comprender la complejidad molecular y la evolución química del Universo. Los procesos radiativos y colisionales que se dan en las envolturas de las estrellas evolucionadas pueden modificar el estado cuántico de las moléculas. En particular, a las temperaturas dadas (aproximadamente entre 2500 y 10 K), se producen numerosas transiciones del estado rotacional de las moléculas, que producen líneas espectrales de emisión detectables en el rango de longitud de onda milimétrico. Del análisis de estas líneas de emisión obtenemos información sobre la composición y propiedades de las envolturas. En esta tesis, se presentan los resultados obtenidos del estudio de la emisión molecular de tres envolturas circunestelares: IKTau, OH231.8+4.2 e IRC+10216. IKTau y OH231.8+4.2 son objetos ricos en oxígeno cuyas propiedades físicas están relativamente bien determinadas. Sin embargo, no se conoce el inventario molecular completo de ambas fuentes dado que hasta la fecha no han sido extensivamente estudiadas. IRC+10216 es una envoltura rica en carbono, que por sus características es la envoltura más estudiada del Universo. En el caso de las envolturas ricas en oxígeno, hemos llevado a cabo dos barridos espectrales en el rango milimétrico utilizando la antena de IRAM 30m y también observaciones de OH231.8+4.2 con el instrumento HIFI de Herschel. Este trabajo nos ha permitido obtener el inventario molecular, caracterizar las propiedades físicas de la emisión molecular, y determinar las abundancias de las moléculas presentes en ambos objetos. Respecto a IRC+10216, presentamos las primeras observaciones de alta resolución espacial obtenidas con ALMA además de otros resultados obtenidos con IRAM 30m […]
