Approximate analytic solutions for the ionization structure of a dusty Strömgren sphere

 

A. C. Raga¹ and V. Lora²

 

¹ Instituto de Ciencias Nucleares, Universidad Nacional Autónoma de México, Ap. 70-543, 04510 D.F., México. (raga@nucleares.unam.mx).

² Astronomisches Rechen-Institut, Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg, Münchhofstr. 12-14, 69120 Heidelberg, Germany. (vlora@ari.uni-heidelberg.de).

 

Received February 26 2015.
Accepted May 11 2015.

 

RESUMEN

Presentamos un modelo de balance global de "esfera de Strömgren" para el caso de regiones HII polvorientas. De este modelo, obtenemos prescripciones para el radio exterior de las nebulosas en función del radio de Strömgren R_S (de la nebulosa correspondiente libre de polvo) y del espesor óptico del polvo. También obtenemos una nueva solución analítica aproximada para el problema de transporte radiativo, dando formas analíticas para la fracción de ionización en función del radio. Estas soluciones se comparan con los resultados obtenidos del análisis de esfera de Strömgren. Nuestros resultados pueden ser usados para evaluar bajo qué condiciones la presencia de polvo puede tener un efecto importante sobre las estructuras de regiones HII.

 

ABSTRACT

We present a global balance "Strömgren sphere" approach for the case of dusty HII regions. From this model, we obtain prescriptions for the outer radius of the nebulae as a function of the Strömgren radius R_S (of the corresponding dust-free nebula) and the dust optical depth. We also obtain a new, approximate analytic solution for the radiative transfer problem, giving analytic forms for the ionization fraction as a function of radius. These solutions are compared with the results obtained from the Strömgren sphere approach. Our results can be used to evaluate under what conditions the presence of dust can have an important effect on the structures of HII regions.

Key Words: ISM: HII regions.

 

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ACKNOWLEDGMENT

We acknowledge support from the CONACyT grants 61547, 101356, 101975 and 167611 and the DGAPA-UNAM grants IN105312 and IG100214. We acknowledge an anonymous referee for comments which lead to the discussion in § 5.

 

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