Estudio de las propiedades fisicas en regiones chocadas en nebulosas planetarias
Authors:   , Castrillón Camacho Arjuna 
Published: October 2023

Planetary nebulae play a very important role in the chemical evolution of galaxies since they are responsible for returning nuclear-processed material to the interstellar medium. Observations of planetary nebulae are used to determine the chemical abundances present in the interstellar medium and in all galaxies.
In this study, the properties and characteristics of the small-scale structures present in planetary nebulae are analyzed. The aim of this work is to understand the evolutionary fate of low and intermediate mass stars. Specifically, this work focuses on the study of episodes known as "jets", which are ejected by the central star of the planetary nebula. The presence of collimated bipolar fluxes and point-symmetry morphologies are commonly observed in planetary nebulae, but the physics of such structures is not yet well understood. With this thesis we want to determine the observational properties of some structures present in planetary nebulae, known as FLIER's/LlS (Fast Low Ionization Emission Regions [FLIERsl and Low Ionization Structures [LIS]).
In a first phase, the morphology of a sample of planetary nebulae selected from the HST (Hubble Space Telescope) database is analyzed by applying anisotropic wavelet analysis. Through this analysis, we determined: first, the spatial distribution of the structures of interest (FLIERs/LlS) and their characteristic sizes; second, spectroscopic data with two-dimensional coverage of our sample are obtained. With these data, we can draw maps of physical conditions, such as the excitation and the ionization structure in bow shocks. Through these maps we can show the effects of photoionization due to heating caused by the central star in the areas known as irradiated shocks.
All the analyses carried out on the planetary nebulae considered in this work yield conclusive results on the presence of microstructures. The abrupt changes evidenced in the ratios studied (10 Ill]/Ha, [N Il]/Ha) are a clear indication of the presence of microstructures in the regions of irradiated shocks. From the wavelet analysis, the presence of "knots", "jets", "jet-like" and filaments is evidenced in each of the nebulae considered. Additionally, the one-dimensional profiles present a slight spatial shift in each of the spectral lines considered (10 Ill], [N Il], and Ha), which indicates that the structures are symmetrically located with respect to the central star.
From the analysis of the protoplanetary nebula CR 618, the movements of the lobes measured in two different time periods are quantified. From this, the parameters of the simulation using the hydrodynamic code created by Raga (2000) are set. We obtained encouraging results in the study of this nebula, allowing us to give an explanation to the proper motions and the morphology of the lobes from the well-collimated bipolar ejection and the precession in the axis of their flow.
Las nebulosas planetarias juegan un papel muy importante en la evolución química de las galaxias ya que ellas son las encargadas de retornar material enriquecido al medio interestelar. Las observaciones de las nebulosas planetarias son utilizadas para determinar las abundancias químicas presentes en el medio interestelar y en todas las galaxias. En este estudio, se analizan las propiedades y características en las estructuras a pequeña escala presentes en las nebulosas planetarias. Con este estudio se pretende evidenciar el estado evolutivo de las estrellas de masa baja e intermedia. Específicamente, este trabajo se centra en el estudio de los episodios conocidos como "jets", los cuales son eyectados por la estrella central de la nebulosa planetaria. La presencia de flujos bipolares colimados y morfologías con simetría puntual son comúnmente observadas en las nebulosas planetarias, pero la física inherente a tales estructuras aún no está bien comprendida. Con esta tesis pretendemos determinar las propiedades observacionales de algunas estructuras presentes en las nebulosas planetarias, conocidas con el nombre de FLIER¿s/LlS (del inglés, Fast Low Ionization Emission Regions [FLIERs] y Low Ionization Structures [LIS]). En una primera fase, se analiza la morfología de una muestra de nebulosas planetarias seleccionadas de la base de datos del HST (Hubble Space Telescope), mediante la aplicación del análisis anisotrópico 'Wavelet". Mediante este análisis se determinan: primero, la distribución espacial de las estructuras de interés (FLIER's/LlS) y sus tamaños característicos; segundo, se obtienen datos espectroscópicos con cobertura bidimensional de nuestra muestra. Con estos datos, podemos trazar mapas de condiciones físicas, tales como la excitación y la estructura de ionización en las regiones chocadas (bow shocks). A través de estos mapas podemos evidenciar los efectos de la fotoionización por calentamiento provocado por la estrella central en las zonas conocidas como choques irradiados. Todos los análisis realizados sobre las nebulosas planetarias consideradas arrojan resultados contundentes sobre la presencia de microestructuras. Los cambios abruptos que se evidencian en los cocientes estudiados ([O III]/Ha, [N ll]/Ha) son indicio claro de la presencia de microestructuras en las regiones de choques irradiados. A partir del análisis wavelet, se evidencia la presencia de "knots", "jets", "jet-like" y filamentos en cada una de las nebulosas consideradas. Adicionalmente, los perfiles unidimensionales presentan un desplazamiento espacial leve en cada una de las lineas espectrales consideradas ([O III], [N ll] y Ha), lo que indica que las estructuras se ubican simétricamente respecto a la estrella central. A partir del análisis de la nebulosa protoplanetaria CR 618, se cuantifican los movimientos propios de los lóbulos medidos en dos periodos de tiempo diferente y con ellos se fijan parámetros en la simulación mediante el código hidrodinámico creado por Raga (2000). Obtuvimos resultados alentadores en el estudio de esta nebulosa, permitiéndonos dar una explicación a los movimientos propios y a la morfología de los lóbulos a partir de la eyección bipolar colimada (Well-collimated bipolar ejection) y a la precesión en el ge del flujo de los mismos.