New Dimensions in the Observational Analysis of Molecular Clouds

Sterne entstehen in Molekulwolken durch einen komplexen Prozess, welcher eine Vielzahl physikalischer und chemischer Mechanismen beinhaltet. Die Beschreibung des Einflusses dieser Mechanismen ist eine essenzielle, jedoch herausfordernde Aufgabe fur beobachtende Astronomen. Diese Arbeit hat zum Ziel, neue Methoden zu entwickeln, welche die Eigenschaften von Molekulwolken und ihrer Population dichter Kerne offenbaren. Dazu werden Staubemissionsbeobachtungen einer nahegelegenen (d ~ 130 pc) Molekulwolke, dem Pfeifennebel, eingesetzt. Staubemissionsbeobachtungen geben Auskunft uber die Staubsaulendichte und die effektive Staubtemperatur. Wahrend Erstere haufig zur Untersuchung der Struktur von Molekulwolken eingesetzt wird, wird Letztere aufgrund von moglichen systematischen Effekten in ihrer Ableitung selten verwendet. Diese Arbeit zeigt hingegen, dass die effektive Staubtemperatur dazu beitragen kann, Regionen der Wolke mit hoher Volumendichte zu lokalisieren und jene Mechanismen zu identifizieren, die die Thermodynamik von dichten Kernen bestimmen. Der Beobachtungsprozess reduziert oftmals die Anzahl der raumlichen Dimensionen in Bezug auf das physische Objekt. Beispielsweise sind Molekulwolken und dichte Kerne inharent dreidimensionale Objekte, wahrend Beobachtungen nur zwei raumliche Dimensionen erfassen konnen. Diese grundlegende Diskrepanz der Dimensionalitat stellt ein Hindernis fur die Ableitung physikalischer Grosen aus Beobachtungsdaten dar. Eine neuartige Technik zur Uberwindung dieses Hindernisses wird in dieser Arbeit vorgestellt: Der AVIATOR-Algorithmus bietet eine neue, robuste Methode, um dreidimensionale Dichteverteilungen aus ihren zweidimensionalen Projektionen abzuschatzen. Dies geschieht unter Verwendung einer Reihe intuitiver Annahmen uber die Dichteverteilung entlang der Sichtlinie. Durch die Rekonstruktion der dreidimensionalen Dichte- und Temperaturverteilung des Pfeifennebels mit Hilfe des AVIATOR-Algorithmus konnen neue Erkenntnisse uber die physikalischen Eigenschaften von Wolkenstrukturen gewonnen werden. Das Gravitationspotential und die -beschleunigung, die sich aus der Dichteverteilung ergeben, bieten eine neue Moglichkeit, den gravitativen Einfluss und die Energiebilanz der Strukturen zu ermitteln. Insbesondere bildet das Gravitationspotential, in Verbindung mit der thermischen Energieverteilung, die Grundlage fur eine Methode, um die Grenzen von dichten Kernen in physikalisch sinnvoller Weise zu definieren. Die daraus resultierende Population von dichten Kernen zeigt Eigenschaften, die sich deutlich von jenen in der Literatur unterscheiden, beispielsweise einen hohen Grad an gravitativer Bindung und einem im Vergleich flachen Abfall der Kernmassenverteilung bei hohen Massen. Die in dieser Arbeit vorgestellten Methoden erlauben eine neue Sicht auf Molekulwolken und dichte Kerne, welche die Informationen aus Staubemissionsbeobachtungen ausnutzt und die inharent dreidimensionale Struktur dieser Objekte berucksichtigt. Die hier gefundenen Eigenschaften dichter Kerne stehen im Widerspruch zur Literatur. Sie verdeutlichen daher die Notwendigkeit einer sorgfaltigen Neubewertung von Methoden, die derzeit haufig zur Definition von dichten Kernen und zur Bestimmung ihrer Energiebilanz eingesetzt werden. Mit den in dieser Arbeit vorgestellten Werkzeugen werden zusatzliche Dimensionen der verfugbaren Beobachtungsdaten genutzt, was ein tieferes Verstandnis der physikalischen Prozesse in den fruhen Stadien der Sternentstehung ermoglicht.