The universal time–evolution of an expanding HII region

 

A. C. Raga,¹ J. Cantó,² and L. F. Rodríguez³

 

¹ Instituto de Ciencias Nucleares, Universidad Nacional Autónoma de Mexico, Apdo. Postal 70–543, 04510 D.F., Mexico. (raga@nucleares.unam.mx).

² Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de Mexico, Apdo. Postal 70–242, 04510 D.F., Mexico.

³ Centro de Radiostronomía y Astrofísica, Universidad Nacional Autónoma de México, Apdo. Postal 3–72, (Xangari), 58089 Morelia, Michoacán, México. (l.rodriguez@astrosmo.unam.mx).

 

Received 2011 November 11.
Accepted 2012 February 15

 

RESUMEN

Presentamos nuevos modelos de la expansión de una región HII dentro de un medio uniforme. Con un modelo de capa delgada y con simulaciones hidrodinámicas (+transporte radiactivo) con simetría esférica, demostramos que las regiones HII observadas están en un intervalo de parámetros para el cual existe una solución adimensional universal. Esta ley universal se deriva de los modelos de capa delgada y de las simulaciones numéricas. Una comparación entre estos dos tipos de modelos muestra que el formalismo de capa delgada sólo es válido para las fases tempranas de la expansión de una región HII. Finalmente, tabulamos la "ley universal" (derivada de las simulaciones hidrodinámicas) y damos una aproximación analítica a esta ley, la cual puede ser escalada para obtener el radio en función del tiempo de cualquier regióon HII observada.

 

ABSTRACT

We present new models for the expansion of an HII region into a uniform environment. With a thin–shell model and with full, gasdynamic (+radiative transfer), spherically symmetric simulations, we demonstrate that observed HII regions are in a parameter regime for which there is a universal, dimensionless expansion law. This universal expansion solution is derived from the thin shell model and from the numerical simulations. A comparison between the two types of model shows that the thin shell formalism is valid only for the early phases of the HII region expansion. Finally, we tabulate the "universal law" (derived from the spherically symmetric simulations) and give an analytic approximation to this law, which can be scaled to obtain the radius vs. time of any observed HII region.

Key Words: HII regions — ISM: evolution — ISM: kinematics and dynamics — stars: formation.

 

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ACKNOWLEDGMENTS

The acknowledge support from the Conacyt grants 61547, 101356 and 101975. We thank an anonymous referee for pointing out a series of mistakes in the first version of this paper.

 

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