NR
Nirupam Roy
Author with expertise in Star Formation in Molecular Clouds and Protoplanetary Disks
Achievements
Open Access Advocate
Cited Author
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
12
(83% Open Access)
Cited by:
351
h-index:
24
/
i10-index:
52
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
0

The HI/OH/Recombination line survey of the inner Milky Way (THOR)

H. Beuther et al.Oct 25, 2016
Context: The past decade has witnessed a large number of Galactic plane surveys at angular resolutions below 20". However, no comparable high-resolution survey exists at long radio wavelengths around 21cm in line and continuum emission. Methods: Employing the Very Large Array (VLA) in the C-array configuration and a large program, we observe the HI 21cm line, four OH lines, nineteen Halpha radio recombination lines as well as the continuum emission from 1 to 2GHz in full polarization over a large part of the first Galactic quadrant. Results: Covering Galactic longitudes from 14.5 to 67.4deg and latitudes between +-1.25deg, we image all of these lines and the continuum at ~20" resolution. These data allow us to study the various components of the interstellar medium (ISM): from the atomic phase, traced by the HI line, to the molecular phase, observed by the OH transitions, to the ionized medium, revealed by the cm continuum and the Halpha radio recombination lines. Furthermore, the polarized continuum emission enables magnetic field studies. In this overview paper, we discuss the survey outline and present the first data release as well as early results from the different datasets. We now release the first half of the survey; the second half will follow later after the ongoing data processing has been completed. The data in fits format (continuum images and line data cubes) can be accessed through the project web-page http://www.mpia.de/thor. Conclusions: The HI/OH/Recombination line survey of the Milky Way (THOR) opens a new window to the different parts of the ISM. It enables detailed studies of molecular cloud formation, conversion of atomic to molecular gas, and feedback from HII regions as well as the magnetic field in the Milky Way. It is highly complementary to other surveys of our Galaxy, and comparing different datasets allows us to address many open questions.
0

Galactic supernova remnant candidates discovered by THOR

L. Anderson et al.Sep 1, 2017
There is a considerable deficiency in the number of known supernova remnants (SNRs) in the Galaxy compared to that expected. Searches for extended low-surface brightness radio sources may find new Galactic SNRs, but confusion with the much larger population of HII regions makes identifying such features challenging. SNRs can, however, be separated from HII regions using their significantly lower mid-infrared (MIR) to radio continuum intensity ratios. We use the combination of high-resolution 1-2 GHz continuum data from The HI, OH, Recombination line survey of the Milky Way (THOR) and lower-resolution VLA 1.4 GHz Galactic Plane Survey (VGPS) continuum data, together with MIR data from the Spitzer GLIMPSE, Spitzer MIPSGAL, and WISE surveys to identify SNR candidates. To ensure that the candidates are not being confused with HII regions, we exclude radio continuum sources from the WISE Catalog of Galactic HII Regions, which contains all known and candidate H II regions in the Galaxy. We locate 76 new Galactic SNR candidates in the THOR and VGPS combined survey area of 67.4deg>l>17.5deg, |b|<1.25deg and measure the radio flux density for 52 previously-known SNRs. The candidate SNRs have a similar spatial distribution to the known SNRs, although we note a large number of new candidates near l=30deg, the tangent point of the Scutum spiral arm. The candidates are on average smaller in angle compared to the known regions, 6.4'+/-4.7' versus 11.0'+/-7.8', and have lower integrated flux densities. If the 76 candidates are confirmed as true SNRs, for example using radio polarization measurements or by deriving radio spectral indices, this would more than double the number of known Galactic SNRs in the survey area. This large increase would still, however, leave a discrepancy between the known and expected SNR populations of about a factor of two.
0
Citation69
0
Save
0

THOR: The H i, OH, Recombination line survey of the Milky Way

S. Bihr et al.Aug 1, 2015
To study the atomic, molecular and ionized emission of Giant Molecular Clouds (GMCs), we have initiated a Large Program with the VLA: 'THOR - The HI, OH, Recombination Line survey of the Milky Way'. We map the 21cm HI line, 4 OH lines, 19 H_alpha recombination lines and the continuum from 1 to 2 GHz of a significant fraction of the Milky Way (l=15-67deg, |b|<1deg) at ~20" resolution. In this paper, we focus on the HI emission from the W43 star-formation complex. Classically, the HI 21cm line is treated as optically thin with column densities calculated under this assumption. This might give reasonable results for regions of low-mass star-formation, however, it is not sufficient to describe GMCs. We analyzed strong continuum sources to measure the optical depth, and thus correct the HI 21cm emission for optical depth effects and weak diffuse continuum emission. Hence, we are able to measure the HI mass of W43 more accurately and our analysis reveals a lower limit of M=6.6x10^6 M_sun, which is a factor of 2.4 larger than the mass estimated with the assumption of optically thin emission. The HI column densities are as high as N(HI)~150 M_sun/pc^2 ~ 1.9x10^22 cm^-2, which is an order of magnitude higher than for low mass star formation regions. This result challenges theoretical models that predict a threshold for the HI column density of ~10 M_sun/pc^2, at which the formation of molecular hydrogen should set in. By assuming an elliptical layered structure for W43, we estimate the particle density profiles. While at the cloud edge atomic and molecular hydrogen are well mixed, the center of the cloud is strongly dominated by molecular hydrogen. We do not identify a sharp transition between hydrogen in atomic and molecular form. Our results are an important characterization of the atomic to molecular hydrogen transition in an extreme environment and challenges current theoretical models.
0
Citation51
0
Save
1

Histogram of oriented gradients: a technique for the study of molecular cloud formation

J. Soler et al.Feb 1, 2019
We introduce the histogram of oriented gradients (HOG), a tool developed for machine vision that we propose as a new metric for the systematic characterization of spectral line observations of atomic and molecular gas and the study of molecular cloud formation models. In essence, the HOG technique takes as input extended spectral-line observations from two tracers and provides an estimate of their spatial correlation across velocity channels. We characterized HOG using synthetic observations of H I and 13 CO ( J = 1 → 0) emission from numerical simulations of magnetohydrodynamic (MHD) turbulence leading to the formation of molecular gas after the collision of two atomic clouds. We found a significant spatial correlation between the two tracers in velocity channels where v HI ≈ v 13CO , almost independent of the orientation of the collision with respect to the line of sight. Subsequently, we used HOG to investigate the spatial correlation of the H I , from The H I /OH/recombination line survey of the inner Milky Way (THOR), and the 13 CO ( J = 1 → 0) emission from the Galactic Ring Survey (GRS), toward the portion of the Galactic plane 33°.75 ≤ l ≤ 35°.25 and | b | ≤ 1°.25. We found a significant spatial correlation between the two tracers in extended portions of the studied region. Although some of the regions with high spatial correlation are associated with H I self-absorption (HISA) features, suggesting that it is produced by the cold atomic gas, the correlation is not exclusive to this kind of region. The HOG results derived for the observational data indicate significant differences between individual regions: some show spatial correlation in channels around v HI ≈ v 13CO while others present spatial correlations in velocity channels separated by a few kilometers per second. We associate these velocity offsets to the effect of feedback and to the presence of physical conditions that are not included in the atomic-cloud-collision simulations, such as more general magnetic field configurations, shear, and global gas infall.
0

Cloud formation in the atomic and molecular phase: H I self absorption (HISA) towards a giant molecular filament

Y. Wang et al.Feb 1, 2020
Molecular clouds form from the atomic phase of the interstellar medium. However, characterizing the transition between the atomic and the molecular interstellar medium (ISM) is a complex observational task. Here we address cloud formation processes by combining H I self absorption (HISA) with molecular line data. Column density probability density functions (N-PDFs) are a common tool for examining molecular clouds. One scenario proposed by numerical simulations is that the N-PDF evolves from a log-normal shape at early times to a power-law-like shape at later times. To date, investigations of N-PDFs have been mostly limited to the molecular component of the cloud. In this paper, we study the cold atomic component of the giant molecular filament GMF38.1-32.4a (GMF38a, distance = 3.4 kpc, length ~ 230 pc), calculate its N-PDFs, and study its kinematics. We identify an extended HISA feature, which is partly correlated with the 13 CO emission. The peak velocities of the HISA and 13 CO observations agree well on the eastern side of the filament, whereas a velocity offset of approximately 4 km s −1 is found on the western side. The sonic Mach number we derive from the linewidth measurements shows that a large fraction of the HISA, which is ascribed to the cold neutral medium (CNM), is at subsonic and transonic velocities. The column density of the CNM part is on the order of 10 20 to 10 21 cm −2 . The column density of molecular hydrogen, traced by 13 CO, is an order of magnitude higher. The N-PDFs from HISA (CNM), H I emission (the warm and cold neutral medium), and 13 CO (molecular component) are well described by log-normal functions, which is in agreement with turbulent motions being the main driver of cloud dynamics. The N-PDF of the molecular component also shows a power law in the high column-density region, indicating self-gravity. We suggest that we are witnessing two different evolutionary stages within the filament. The eastern subregion seems to be forming a molecular cloud out of the atomic gas, whereas the western subregion already shows high column density peaks, active star formation, and evidence of related feedback processes.
0
Citation26
0
Save
0

OH absorption in the first quadrant of the Milky Way as seen by THOR

M. Rugel et al.Oct 1, 2018
Context. The hydroxyl radical (OH) is present in the diffuse molecular and partially atomic phases of the interstellar medium (ISM), but its abundance relative to hydrogen is not clear. Aims. We aim to evaluate the abundance of OH with respect to molecular hydrogen using OH absorption against cm-continuum sources over the first Galactic quadrant. Methods. This OH study is part of the H I /OH/Recombination line survey of the inner Milky Way (THOR). THOR is a Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) large program of atomic, molecular and ionized gas in the range 15° ≤ l ≤ 67° and | b |≤ 1°. It is the highest-resolution unbiased OH absorption survey to date towards this region. We combine the optical depths derived from these observations with literature 13 CO(1–0) and H I observations to determine the OH abundance. Results. We detect absorption in the 1665 and 1667 MHz transitions, that is, the “main” hyperfine structure lines, for continuum sources stronger than F cont ≥ 0.1 Jy beam−1. OH absorption is found against approximately 15% of these continuum sources with increasing fractions for stronger sources. Most of the absorption occurs in molecular clouds that are associated with Galactic H II regions. We find OH and 13 CO gas to have similar kinematic properties. The data indicate that the OH abundance decreases with increasing hydrogen column density. The derived OH abundance with respect to the total hydrogen nuclei column density (atomic and molecular phase) is in agreement with a constant abundance for A V < 10−20. Towards the lowest column densities, we find sources that exhibit OH absorption but no 13 CO emission, indicating that OH is a well suited tracer of the low column density molecular gas. We also present spatially resolved OH absorption towards the prominent extended H II -region W43. Conclusions. The unbiased nature of the THOR survey opens a new window onto the gas properties of the interstellar medium. The characterization of the OH abundance over a large range of hydrogen gas column densities contributes to the understanding of OH as a molecular gas tracer and provides a starting point for future investigations.
0
Citation21
0
Save
0

The “Maggie” filament: Physical properties of a giant atomic cloud

J. Syed et al.Dec 20, 2021
Context. The atomic phase of the interstellar medium plays a key role in the formation process of molecular clouds. Due to the line-of-sight confusion in the Galactic plane that is associated with its ubiquity, atomic hydrogen emission has been challenging to study. Aims. We investigate the physical properties of the “Maggie” filament, a large-scale filament identified in H I emission at line-of-sight velocities, v LSR ~−54 km s −1 . Methods. Employing the high-angular resolution data from The H I /OH Recombination line survey of the inner Milky Way (THOR), we have been able to study H I emission features at negative v LSR velocities without any line-of-sight confusion due to the kinematic distance ambiguity in the first Galactic quadrant. In order to investigate the kinematic structure, we decomposed the emission spectra using the automated Gaussian fitting algorithm G AUSS P Y +. Results. We identify one of the largest, coherent, mostly atomic H I filaments in the Milky Way. The giant atomic filament Maggie, with a total length of 1.2 ± 0.1 kpc, is not detected in most other tracers, and it does not show signs of active star formation. At a kinematic distance of 17 kpc, Maggie is situated below (by ≈500 pc), but parallel to, the Galactic H I disk and is trailing the predicted location of the Outer Arm by 5−10 km s −1 in longitude-velocity space. The centroid velocity exhibits a smooth gradient of less than ±3 km s −1 (10 pc) −1 and a coherent structure to within ±6 km s −1 . The line widths of ~10 km s −1 along the spine of the filament are dominated by nonthermal effects. After correcting for optical depth effects, the mass of Maggie’s dense spine is estimated to be 7.2 −1.9 +2.5 × 10 5 M ⊙ . The mean number density of the filament is ~4 cm −3 , which is best explained by the filament being a mix of cold and warm neutral gas. In contrast to molecular filaments, the turbulent Mach number and velocity structure function suggest that Maggie is driven by transonic to moderately supersonic velocities that are likely associated with the Galactic potential rather than being subject to the effects of self-gravity or stellar feedback. The probability density function of the column density displays a log-normal shape around a mean of ⟨ N H I ⟩ = 4.8 × 10 20 cm −2 , thus reflecting the absence of dominating effects of gravitational contraction. Conclusions. While Maggie’s origin remains unclear, we hypothesize that Maggie could be the first in a class of atomic clouds that are the precursors of giant molecular filaments.
0
Citation8
0
Save
0

A global view on star formation: The GLOSTAR Galactic plane survey X. Galactic H ii region catalog using radio recombination lines

Sophia Khan et al.Jul 23, 2024
Studies of Galactic H ii regions are of crucial importance for studying star formation and the evolution of the interstellar medium. Gaining an insight into their physical characteristics contributes to a more comprehensive understanding of these phenomena. The GLOSTAR project aims to provide a GLObal view on STAR formation in the Milky Way by performing an unbiased and sensitive survey. This is achieved by using the extremely wideband (4$-$8 GHz) C -band receiver of the Karl G. Jansky Very Large Array and the Effelsberg 100 m telescope. Using radio recombination lines observed in the GLOSTAR survey with the VLA in D-configuration with a typical line sensitivity of 1\,$ 3.0 mJy $ at $ 5 km $ and an angular resolution of 25 we cataloged 244 individual Galactic H ii regions ($-$2$ ell leq 60degr b | leq 1degr and 76$ ell leq 83degr b leq 2degr ) and derived their physical properties. We examined the mid-infrared (MIR) morphology of these H ii regions and find that a significant portion of them exhibit a bubble-like morphology in the GLIMPSE 8 mu m emission. We also searched for associations with the dust continuum and sources of methanol maser emission, other tracers of young stellar objects, and find that 48<!PCT!> and 14<!PCT!> of our H ii regions, respectively, are coextensive with those. We measured the electron temperature for a large sample of H II regions within Galactocentric distances spanning from 1.6 to 13.1 kpc and derived the Galactic electron temperature gradient as sim 372 pm 28 K kpc$^ $ with an intercept of 4248 pm 161 K, which is consistent with previous studies.
0

A global view on star formation: The GLOSTAR Galactic plane survey. XI. Radio source catalog IV: 2 degr < l < 28 degr, 36 degr < l < 60 degr and |b| < 1 degr

S.-N. Medina et al.Jul 30, 2024
The GLObal view on STAR formation in the Milky Way (GLOSTAR) survey studies star formation with the Very Large Array (VLA) and the Effelsberg 100 meter radio telescope in the Galactic plane between $-2 and $|b| < 1 and the Cygnus\,X region ($76 and $-1 < b< 2 with unprecedented sensitivity in both flux density ($1 $) and the capability of detecting emission with angular scales in the range from 1 $''$0 to the largest radio structures in the Galaxy on the order of a few degrees in size. Here, we provide a complete GLOSTAR-VLA D-configuration radio source catalog for the part of the Galactic disk covered. A catalog for the ``pilot region'' between $28 has been published in a previous paper and here we present the complementary catalog for the area within $2 and $|b| < 1 degr$. Observations were taken with the VLA in a 4 -- 8 GHz band to image 100 square degrees of the inner Galactic disk at a reference frequency of 5.8 GHz, using a total of 260 hours of telescope time. We determined spectral indices (alpha ; $S_ inside the observed band and in the frequency range of 1.4 -- 5.8 GHz by complementing our results with those from The HI/OH/Recombination line survey of the inner Milky Way (THOR), which covers 1 -- 2 GHz. The final images have an angular resolution of $18''$ and an average sensitivity of 123\,mu $. The sensitivity is better ($ $) in areas free of extended emission. The complementary Galactic disk catalog presented in this work consists of radio sources. Of these are known large-scale structure sources such as star-forming region complexes, well-known supernova remnants (SNRs), SNR candidates, or parts thereof. The remaining are discrete individual sources. Source parameters --- namely flux densities, sizes, spectral indices, and classifications --- are reported. We identify 769 region candidates, 359 of which have been newly classified as such. The mean value of spectral indices of 225 regions is $+0.14 consistent with most of them emitting optically thin thermal radio emission. Combining our results with the previously published catalog of the pilot region, the final GLOSTAR-VLA D-configuration catalog contains 12\,981 radio sources.
Load More