Exploring the formation histories of galaxies - globular clusters and beyond

Abstract

Eine der groessten Herausforderungen der modernen Astronomie ist die Beantwortung der Frage nach den Entstehungsprozessen und Evolutionsgeschichten von Galaxien. Um zwischen verschiedenen Szenarien unterscheiden zu koennen, sind verlaessliche Informationen sowohl ueber die Sternentstehungsgeschichte (SEG) als auch die chemische Anreicherungsgeschichte einer Galaxie noetig.Leider sind die meisten Galaxien jedoch nur im integrierten Licht beobachtbar, so dass SEG-Bestimmungen mittels Farb-Helligkeits-Diagrammen (FHDs) nur fuer sehr wenige nahegelegene Galaxien moeglich sind. Wie in dieser Arbeit gezeigt, koennen sowohl spektrale Energieverteilungen (SEVs) als auch Spektren nur vage Hinweise auf die Verteilung der Sternentstehung im Leben einer Galaxie geben. Lediglich fuer eine kurze Rueckblickzeit von 1 bis 4 Gjr koennen einige Informationen gewonnen werden.Jedoch koennen die Alters- und Metallizitaetsverteilungen von Sternhaufen- (SH) und Kugelsternhaufensystemen (KSHS) wichtige Hinweise auf Entstehungs- und Evolutionsgeschichte ihrer Muttergalaxie geben. Im Rahmen dieser Arbeit habe ich neue Werkzeuge fuer die Analyse von KSHS entwickelt, welche alle fuer ein gegebenes Set von SH-Beobachtungen verfuegbaren Informationen zur Analyse nutzt.Ich praesentiere ein dichtes Netz von Evolutionssynthesemodellen fuer Simple Stellar Populations, bestehend aus SEVs und den 25 Absorptionslinienindizes des Lick/IDS-Systems, und ich stelle ein Werkzeug fuer die Analyse von Index-Beobachtungen vor, das Lick Index Analysis Tool. Unter Benutzung von allen oder einer beliebigen Auswahl von an SH beobachteten Indizes bestimmt dieses Tool deren Alter und Metallizitaet, inklusive deren $\pm 1 \sigma$ Bereichen. Tests unter Benutzung von Indexbeobachtungen verschiedener Autoren fuer Galaktische Kugelsternhaufen (KSH) ergeben sehr gute Uebereinstimmung der Ergebnisse mit den der Literatur entnommenen Ergebnissen von FHD-Untersuchungen. Zusaetzlich stelle ich ein neues Werkzeug fuer die kombinierte Analyse von Breitband-SEVs und spektralen Indizes vor, PRODUCT, welches auch dann die erfolgreiche Bestimmung von Alter und Metallizitaet einzelner KSH erlaubt, wenn die verfuegbare Datenbasis gering oder von schlechter Qualitaet ist.Anwendungen der Modelle und Analysewerkzeuge auf das KSHS der Grossen Elliptischen Galaxie NGC 5128 unter Benutzung von Breitbandfarben und spektralen Indizes fuer ein beispiellos grosses Sample von KSH zeigt, dass eine kombinierte Analyse unter Benutzung von PRODUCT eine unabhaengige Bestimmung von Alter und Metallizitaet fuer einen grossen Teil des Samples mit grosser Genauigkeit ermoeglicht, und dies trotz der relativ schlechten Qualitaet der Beobachtungen, die eine erfolgreiche Analyse der Farben bzw. der Indizes allein verhindert. Als wesentliches Ergebnis dieser Untersuchung zeigt die Analyse die Existenz einer bisher in der Literatur noch nicht beschriebenen Population von mittelalten, metallarmen Kugelsternhaufen in NGC 5128.