Understanding the milky way Halo through large surveys [Elektronische Ressource] / put forward by Sergey Koposov

Dissertationsubmitted to theCombined Faculties of the Natural Sciences and for Mathematicsof the Ruperto-Carola University of Heidelberg, Germanyfor the degree ofDoctor of Natural SciencesPut forward byDiplom-Astronom: Sergey KoposovBorn in: Podolsk, Moscow region, RussiaOral examination: 4 November 2009Understanding the Milky WayHalo through Large SurveysReferees: Prof. Dr. Hans-Walter RixDr. habil. Andreas JustZusammenfassungDiese Doktorarbeit beschreibt Untersuchungen der stellaren Feinstruktur in den Randgebietender Milchstraße (MS), wobei die Analyse von SDSS Daten mit theoretischen Modellen verbun-denwurde.SolcheFeinstruktur,welcheentwederausgebundenenSternhaufenundSatellitenga-laxienoderausdurchGezeitenkr¨aftezerrissenenObjekteninFormvonSternenstrome¨ nbesteht,liefert wertvolle Aufschlusse uber die Dynamik und Entstehungsgeschichte der MS. Basierend¨ ¨¨auf SDSS-Katalogen habe ich eine Methode entwickelt, um nach stellaren Uberdichten im Haloder MS zu suchen. Dies fuhrte zu der Entdeckung der kleinsten und sternarmsten (∼1000L )¨ ¨ Kugelsternhaufen, mit Relaxationszeiten t . Durch die detaillierte Analyse von SDSS-HubbleDaten eines bekannten Sternenstroms (GD-1) war ich imstande, dessen 6-D Phasenraumstruk-turuber60GradamHimmelzukartieren.DurchModellierungdesOrbitsdiesesStromskonnte¨ichdasgalaktische Potentialstark eingrenzen, u.a.V (R )=224±13 km/s.
Publié le : jeudi 1 janvier 2009
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Source : D-NB.INFO/1000547019/34
Nombre de pages : 169
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Dissertation
submitted to the
Combined Faculties of the Natural Sciences and for Mathematics
of the Ruperto-Carola University of Heidelberg, Germany
for the degree of
Doctor of Natural Sciences
Put forward by
Diplom-Astronom: Sergey Koposov
Born in: Podolsk, Moscow region, Russia
Oral examination: 4 November 2009Understanding the Milky Way
Halo through Large Surveys
Referees: Prof. Dr. Hans-Walter Rix
Dr. habil. Andreas JustZusammenfassung
Diese Doktorarbeit beschreibt Untersuchungen der stellaren Feinstruktur in den Randgebieten
der Milchstraße (MS), wobei die Analyse von SDSS Daten mit theoretischen Modellen verbun-
denwurde.SolcheFeinstruktur,welcheentwederausgebundenenSternhaufenundSatellitenga-
laxienoderausdurchGezeitenkr¨aftezerrissenenObjekteninFormvonSternenstrome¨ nbesteht,
liefert wertvolle Aufschlusse uber die Dynamik und Entstehungsgeschichte der MS. Basierend¨ ¨
¨auf SDSS-Katalogen habe ich eine Methode entwickelt, um nach stellaren Uberdichten im Halo
der MS zu suchen. Dies fuhrte zu der Entdeckung der kleinsten und sternarmsten (∼1000L )¨ ¨
Kugelsternhaufen, mit Relaxationszeiten t . Durch die detaillierte Analyse von SDSS-Hubble
Daten eines bekannten Sternenstroms (GD-1) war ich imstande, dessen 6-D Phasenraumstruk-
turuber60GradamHimmelzukartieren.DurchModellierungdesOrbitsdiesesStromskonnte¨
ichdasgalaktische Potentialstark eingrenzen, u.a.V (R )=224±13 km/s. Die Anwendungcirc 0
¨der algorithmischen Suche nach stellaren Uberdichten auf den SDSS-Datensatz sowie auf Pseu-
dodatensatze erlaubte es mir, die gravierende radiale Unvollstandigkeit bei der erfolgreichen¨ ¨
Suche nach ultraschwachen Zwerggalaxien zu verstehen und dadurch die Leuchtkraftfunktion
von Satellitengalaxien der MS bis zu Leuchtkr¨aften von M ≈−3 zu bestimmen. Um die Vor-V
hersagen des CDM-Modells fur¨ die Satellitenpopulation der Milchstraße mit Beobachtungen zu
vergleichen, verwendete ich ein semi-analytisches Modell. Dieser Vergleich hat gezeigt, dass die
derzeitig wachsende Zahl von Satellitengalaxien der MS, ein besseres Verst¨andnis der radia-
len Unvollstand¨ igkeit sowie die Unterdruc¨ kung der Sternentstehung nach der Reionisation das
“missing satellite problem” vollstand¨ ig zu lose¨ n imstande sind.
Abstract
This thesis presents an extensive study of stellar substructure in the outskirts of the Milky
Way(MW), combining data mining of SDSS with theoretical modeling. Such substructure,
either bound star clusters and satellite galaxies, or tidally disrupted objects forming stellar
streams are powerful diagnostics of the Milky Way’s dynamics and formation history. I have
developed an algorithmic technique of searching for stellar overdensities in the MW halo, based
on SDSS catalogs. This led to the discovery of unusual ultra-faint∼(1000L ) globular clusters
with very compact sizes and relaxation times t . The detailed analysis of a knownHubble
stellar stream (GD-1), allowed me to make the first 6-D phase space map for such an object
along 60 degrees on the sky. By modeling the stream’s orbit I could place strong constraints
on the Galactic potential, e.g V (R ) = 224± 13 km/s. The application of the algorith-circ 0
mic search for stellar overdensities to the SDSS dataset and to mock datasets allowed me to
quantify SDSS’s severe radial incompleteness in its search for ultra-faint dwarf galaxies and to
determine the luminosity function of MW satellites down to luminosities of M ≈−3. I usedV
thesemi-analyticalmodelinordertocomparetheCDMmodelpredictionsfortheMWsatellite
populationwiththe observations; this comparison has shown that the recentlyincreased census
of MW satellites, better understanding of the radial incompleteness and the suppression of star
formation after the reionization can fully solve the “Missing satellite problem”.To my high school teachers: Galina Ionovna Eseleva, Dmitriy Genrihovich
Kuznetsov and Rudolf Karlovich Begaii

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