Extragalactic globular cluster systems [Elektronische Ressource] / vorgelegt von Thomas H. Puzia

Puzia, Thomas Hyazinth

Sujets

• Physik
• Astronomie

Informations

• Publié par: ludwig-maximilians-universitat_munchen
• Publié le: 01 janvier 2003
• Nombre de lectures: 13
• Langue: English
• Poids de l'ouvrage: 6 Mo

Extrait

Extragalactic Globular Cluster
Systems
Thomas H. Puzia
Munchen˜ 2003Extragalactic Globular Cluster
Systems
Thomas H. Puzia
Dissertation
an der Fakult˜at fur˜ Physik
der Ludwig{Maximilians{Universit˜at
Munc˜ hen
vorgelegt von
Thomas H. Puzia
aus Krakau
Munc˜ hen, den 12.8.2003Erstgutachter: Prof. Dr. Ralf Bender
Zweitgutachter: Priv.{ Doz. Dr. Achim Weiss
Tag der mundlic˜ hen Prufung:˜ 25.9.2003\It is encouraging to see how fragile and futile are the
majority of astronomical theories and speculations [...],
for the futility of speculations emphasizes the impor-
tance and durability of observations and indicates the
steady progress of the science."
Harlow Shapley, 1930viFur˜ meine ElternviiiContents
Zusammenfassung xvii
1 Introduction 1
1.1 Cosmological Framework . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1.1 Structure Formation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1.2 Chemical Evolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2 Globular Cluster Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2.1 A Historical Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.2.2 Star Cluster Formation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.2.3 Properties of Globular Cluster Systems . . . . . . . . . . . . 7
1.2.4 Globular Clusters as Fossil Records . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.3 Galaxy Formation Scenarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.4 Stellar Population Synthesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.4.1 Basics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.4.2 Diagnostics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.5 The Lick Index System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.6 Outline of the Thesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
12 Integrated-Light Spectroscopy of Milky Way Globular Clusters 19
2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.2 Observations and Data Reduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.2.1 Observations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.2.2 Data Reduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.2.3 Radial velocities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.2.4 Transformation to the Lick System . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.3 Analysis of the Spectra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.3.1 Estimating the background light . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.3.2 Contamination by Bright Objects . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.3.3 Comparison with Previous Measurements . . . . . . . . . . . 33
2.3.4 Estimating the Sampled Luminosity . . . . . . . . . . . . . . 34
2.4 Index Ratios in Globular Clusters and Bulge Fields . . . . . . . . . . 37
2.4.1 The fi-element Sensitive Indices vs.hFei . . . . . . . . . . . . 37
2.4.2 CN vs.hFei . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
2.4.3 Hfl vs.hFei . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
2.4.4 Other Indices vs.hFei . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
2.5 Index-Metallicity Relations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
2.6 Galactocentric Index Variations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
2.7 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48x CONTENTS
13 Calibration of Stellar Population Models 51
3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
3.2 The Globular Cluster Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3.3 A Note on the Metallicity Calibration of SSP Models . . . . . . . . . 54
3.3.1 Ambiguities in the Deflnition of Metallicity . . . . . . . . . . 54
3.3.2 The Efiect of the Adopted Lick System . . . . . . . . . . . . 55
3.4 Results. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
3.5 Model Lick Indices: Key Ingredients and Ambiguities . . . . . . . . 58
⁄3.5.1 Interplay between Fitting Functions I and Continua . . . . . 59
3.5.2 IMF efiects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
3.5.3 The Efiect of Stellar Evolutionary Tracks . . . . . . . . . . . 65
3.5.4 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
3.6 Model Lick Indices: Comparison with the Data . . . . . . . . . . . . 68
3.6.1 Chemical Compositions from Mg and Fe Indices . . . . . . . 68
3.6.2 The other Lick Indices as Abundance Indicators . . . . . . . 70
3.6.3 Balmer Lines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
3.7 Summary and Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
14 Integrated-Light Spectroscopy of Extragalactic Globular Clusters 81
4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
4.2 Pre-Imaging Data. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
4.2.1 Consistency Check with WFPC2 Photometry . . . . . . . . . 84
4.2.2 Colour-Magnitude Diagrams . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
4.2.3 Optical/Near-Infrared Colour-Colour Diagrams . . . . . . . . 88
4.2.4 Radial Surface Density Proflles of Globular Cluster Systems . 93
4.2.5 Selection of Globular Cluster Candidates . . . . . . . . . . . 96
4.3 Spectroscopic Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
4.3.1 Spectroscopic Data Reduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
4.4 Kinematics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
4.4.1 Radial Velocities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
4.4.2 Success Rates of Globular-Cluster Candidate Selection . . . . 100
4.4.3 Host Galaxy Masses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
4.5 Line Indices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
4.5.1 Sampled Luminosities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
4.5.2 Calibration of Lick Line Indices . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
4.5.3 Representative Spectra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
4.6 Globular Cluster Data from the Literature . . . . . . . . . . . . . . . 108
4.6.1 Elliptical Galaxies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
4.6.2 Lenticular/S0 Galaxies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
4.6.3 Late-Type Galaxies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
4.7 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
5 Global Ages, Metallicities, and [fi/Fe] Ratios 113
5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
5.2 Selection of Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
5.3 Reducing the Age-Metallicity Degeneracy of Diagnostic Plots . . . . 114
5.3.1 The relatively best Age Indicator . . . . . . . . . . . . . . . . 115
5.3.2 Initial Caveat on the Use of Balmer Indices as Age Indicators 118
5.3.3 The In uence of [fi/Fe] Variations on Isochrones . . . . . . . 119
5.3.4 The relatively best Metallicity Indicator . . . . . . . . . . . . 120
5.4 Ages and Metallicities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
05.4.1 H? vs. [MgFe] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120A
05.4.2 Other Balmer indices vs. [MgFe] . . . . . . . . . . . . . . . . 122
5.5 [fi/Fe] Ratios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124