20/05/2013 CSIRO 1

EVN search for 6.7 GHz methanol masers towards MYSOs

Anna Bartkiewicz (Torun), Marian Szymczak (Torun),

Huib van Langevelde (JIVE) 

20/05/2013 CSIRO 2

Observatory 12 km away from Torun city

20/05/2013 CSIRO 3

Introduction

Torun blind survey (Szymczak et al. 2000, 2002) at 6668.518 MHz towards the Galactic planel from 5 to 85deg, b from 0.5 to +0.5 deg using 32m antenna: ca.6000 hours between 19982002. About 100 sources newly detected in

l from 20 to 40 deg.

20/05/2013 CSIRO 4

New singledish observations: 289 methanol sources over a two monthperiod (dec. above 22deg and density flux stronger than 7.5 Jy).(Szymczak et al. 2012)Spectra and some details available online viahttp://cosmos.astro.umk.pl/~msz/

20/05/2013 CSIRO 5

20/05/2013 CSIRO 6

EVN observations (since 2003) followed MERLIN ones in order to map the 6.7 GHz methanol maser emission at milliarcsecond scale andto measure their absolute positions with better accuracy.A standard setup for the spectral line observations 2 MHz (ca.100 km/s coverage), 1024 channels (ca. 0.09 km/s channel separation),  L&R Stokes  phasereferenced data.In most epochs we used from 6 (4) to 9 antennas:Cm Jb Ef On Mc Nt Tr Wb Hh YbResults: maps with an rms of a few mJy                                    beam 6 mas x 8 mas

17/02/11 NAOJ 7

9 (29%) masers: complex

17/02/11 NAOJ 8

12 (39%) masers: ringlike

17/02/11 NAOJ 9

3 (9.5%) masers: arclike

20/05/2013 CSIRO 10

We know that VLBI resolves the emission...

Pandian et al. (2011) observed 82 methanol masers fromthe Arecibo catalogue using MERLIN or EVLA. 

20/05/2013 CSIRO 11

Pandian et al. (2011):“In sources where there is a large discrepancy between the flux recovered in VLBI experiments and that measured with a single dish, we often find the missing flux to be distributed over complex structures. Hence, some relatively simple morphological structures seen in VLBI are likely to be part of a more complex emission structure in at least some sources. This makes interpretation of the origin of maser emission difficult, and multiepoch proper motion studies or complementary high resolution midinfrared or submillimeter observations are required to resolve this problem.”

Five sources overlapped with our sample.

20/05/2013 CSIRO 12

20/05/2013 CSIRO 13

20/05/2013 CSIRO 14

20/05/2013 CSIRO 15

20/05/2013 CSIRO 16

It has so happened...Search for methanol masers towards MYSO objects in cluster(proposal in 2009, observations in 2010)

Sample selection from the Torun catalogue:  a large extent in the spectra, multiple features of flux density greater than 2 Jy, MIR counterparts in clusters characterised by extended emission at 4.5 µm (so called EGOs) which indicate outflows in MYSOs (Cyganowski et al. 2008, 2009) (Spitzer maps), 10 star forming sites barely resolved with 5.'5 beam of the Torun 32m dish,(two of them were resolved with the Arecibo dish and ATCA interferometer (Pandian et al. 2007, Caswell 2009)).

Finally we scheduled 14 pointing positions using EVN(Jb, Ef, Mc, On, Nt, Tr, Wb, Yb) on 14/03/2010,with data sampling of 0.25s yielding 2.'1 field of view (with 10% decrease in the response to a point source).

20/05/2013 CSIRO 17

14 pointing positions using EVN(two 10hr runs)

20/05/2013 CSIRO 18

120”

4.53.6 µm

20/05/2013 CSIRO 19

Searching for emission:

 inspection of the vectoraveraged spectra by shiftingthe phasecentres from 2' to +2' in RA and Dec with 1” interval, finding the maximum intensity of a given maser featureand its phase being close to 0 deg, creation of a dirty map of size of 8”x 8” with 1 mas pixel width, making smaller maps centred at the found maximum, if all features were not recovered by the ISPEC task on the cubeof the images, the procedure was restarted with another (“missed”)feature.

The largest shift: 54” in RA and 56” in Dec for 1.25 Jy source,but failed  for 47” and 47 shift for 0.65 Jy source (the peak).

20/05/2013 CSIRO 20

Results:

 the weakest source(334 mJy), three groups distributedalong a line of 150 mas (1320 AU) with a velocity gradient, Pandian did not registerany emission using MERLINin 2007, but did using EVLAin 2008, the EVN spectrum is5 times lower than thatfrom the Torun antenna.

20/05/2013 CSIRO 21

Results:

 complex source with 123 maser spots, morphology agrees wellwith that derived by EVLA(Pandian et al. 2011) the shape of the EVN spectrum agrees with the single dish spectrum, but is 3 times lower, a distance of 4.9 kpc(500mas=2450 AU).

20/05/2013 CSIRO 22

Results:

 complex source with 123 maser spots, morphology agrees wellwith that derived by EVLA(Pandian et al. 2011) the shape of the EVN spectrum agrees with the single dish spectrum, but is 3 times lower, a distance of 4.9 kpc(500mas=2450 AU).

20/05/2013 CSIRO 23

Results:

 arched or ringlikemorphology with the extend of400 mas (4500 AU), the VLBA data are consistentin morphology (A.Brunthaler  BeSSeL)

20/05/2013 CSIRO 24

Results:

 a complex structure consistent with the MERLIN image (Pandian et al. 2011)(the redshifted part morecompact) 0.050 mas= 435 AU

20/05/2013 CSIRO 25

Results:

 a complex structure seenusing the EVN, while onlyone linear structure was registeredwith MERLIN (Pandian et al. 2011), some resolved emission comparing with Torun spectrum, 0.050 mas= 435 AU

20/05/2013 CSIRO 26

Results:

 two groups separated by860mas (2000AU) EVN and Torun spectraare similar in a shape,but differs in intensity (10%)

20/05/2013 CSIRO 27

20/05/2013 CSIRO 28

20/05/2013 CSIRO 29

Comparison of density fluxes obtained with single dish and the EVN:

 57 per cent of the maser flux density is resolved out, missed flux ranges from 24 per cent to 86 per cent, missing flux does not depend on the distance to the source(a content of weak and diffuse maser emission is specificto an individual source), 12 out of 14 targets were observed using MERLIN or EVLA(Pandian et al. 2011) and the overall morphology agrees well with the VLBI images (almost all maser clouds have compact cores). 

20/05/2013 CSIRO 30

All detected masers coincide within 0.5” with the EGOs.Infrared counterparts found in the literature: UKIDSSDR6 (Lukas et al. 2008) Spitzer IRAC (Fazio et al. 2004) MIPS (Rieke et al. 2004) MSX (Egan et al. 2003) SCUBA (Di Francesco et al. 2008) LABOCA, IRAM (Pandian et al. 2010) BOLOCAM (Rosolowsky et al. 2010) Herschel (Veneziani et al. 2013) SIMBA (Hill et al. 2005)

Near and far kinematic distances calculated using the code by Reid et al. (2009).The distance ambiguity resolved by 21 cm HI or 6 cm formaldehyde absorption lines (Watson et al. 2003, Pandian et al. 2009).  

The online SED Fitting Tool (Robitaille et al. 2007) were used for fitting.

20/05/2013 CSIRO 31

20/05/2013 CSIRO 32

The stellar mass, temperature, radius, total luminosity are typical asfor massive YSOs (Pandian et al. 2010, De Buizer et al. 2012).

Total luminosity:

               Median      Minimummaximum   Maser luminosity               L

Sun            L

Sun                               106L

Sun

G37.753  1178           812           2250            0.13e6     G40.282  94800        49400       216000        2.47e6     G40.425  10055        7310         21400         16.64e6       G41.123  7190          2520         15300           0.55e6        G41.16    225.2         126           342               0.14e6G41.226 1800           710           31500           0.42e6G41.348 411000       101000     486000         0.62e6G45.467 143000       143000     332000         1.41e6G45.473 28300         13300       57600           1.05e6G45.493 18700         13500      135000          0.78e6G59.782 8310            6200        9060             1.78e6

20/05/2013 CSIRO 33

f(x)=axb   b=0.609 (150%)

20/05/2013 CSIRO 34

We calculated the IRAC colours [3.6][4.5] and [4.5][5.8] and MIR luminositiesof EGO objects with and without methanol maser emission (lying within a radius of 60” from the tracking centres). There is nostatistically significant differences between maser and nonmasers sources (with a limit of 80 mJy  1 rms). That is consistent with Cyganowski et al. (2009) (a sample of 20 sources). We note that the EGOs with methanol masersare brighter than the EGOs without such emission. 

20/05/2013 CSIRO 35

Summary:

 VLBI still useful determination of the maser morphologyalthough we need remember it resolves the emission, we note a slight dependence between the maser luminosity and the total luminosity of the central MYSO, in the cluster of MYSO the 6.7 GHz methanol maserswere associated with the brightest component. 

20/05/2013 CSIRO 36

Slide 1Slide 2Slide 3Slide 4Slide 5Slide 6Slide 7Slide 8Slide 9Slide 10Slide 11Slide 12Slide 13Slide 14Slide 15Slide 16Slide 17Slide 18Slide 19Slide 20Slide 21Slide 22Slide 23Slide 24Slide 25Slide 26Slide 27Slide 28Slide 29Slide 30Slide 31Slide 32Slide 33Slide 34Slide 35Slide 36