TY  - THES
A1  - Conrad, Claudia
T1  - Open cluster groups and complexes
T1  - Gruppen und Komplexe offener Sternhaufen
N2  - It is generally agreed upon that stars typically form in open clusters and stellar associations, but little is known about the structure of the open cluster system. Do open clusters and stellar associations form isolated or do they prefer to form in groups and complexes? Open cluster groups and complexes could verify star forming regions to be larger than expected, which would explain the chemical homogeneity over large areas in the Galactic disk. They would also define an additional level in the hierarchy of star formation and could be used as tracers for the scales of fragmentation in giant molecular clouds? Furthermore, open cluster groups and complexes could affect Galactic dynamics and should be considered in investigations and simulations on the dynamical processes, such as radial migration, disc heating, differential rotation, kinematic resonances, and spiral structure.
In the past decade there were a few studies on open cluster pairs (de La Fuente Marcos & de La Fuente Marcos 2009a,b,c) and on open cluster groups and complexes (Piskunov et al. 2006). The former only considered spatial proximity for the identification of the pairs, while the latter also required tangential velocities to be similar for the members. In this work I used the full set of 6D phase-space information to draw a more detailed picture on these structures. For this purpose I utilised the most homogeneous cluster catalogue available, namely the Catalogue of Open Cluster Data (COCD; Kharchenko et al. 2005a,b), which contains parameters for 650 open clusters and compact associations, as well as for their uniformly selected members. Additional radial velocity (RV) and metallicity ([M/H]) information on the members were obtained from the RAdial Velocity Experiment (RAVE; Steinmetz et al. 2006; Kordopatis et al. 2013) for 110 and 81 clusters, respectively. The RAVE sample was cleaned considering quality parameters and flags provided by RAVE (Matijevič et al. 2012; Kordopatis et al. 2013). To ensure that only real members were included for the mean values, also the cluster membership, as provided by Kharchenko et al. (2005a,b), was considered for the stars cross-matched in RAVE. 
6D phase-space information could be derived for 432 out of the 650 COCD objects and I used an adaption of the Friends-of-Friends algorithm, as used in cosmology, to identify potential groupings. The vast majority of the 19 identified groupings were pairs, but I also found four groups of 4-5 members and one complex with 15 members. For the verification of the identified structures, I compared the results to a randomly selected subsample of the catalogue for the Milky Way global survey of Star Clusters (MWSC; Kharchenko et al. 2013), which became available recently, and was used as reference sample. Furthermore, I implemented Monte-Carlo simulations with randomised samples created from two distinguished input distributions for the spatial and velocity parameters. On the one hand, assuming a uniform distribution in the Galactic disc and, on the other hand, assuming the COCD data distributions to be representative for the whole open cluster population.
The results suggested that the majority of identified pairs are rather by chance alignments, but the groups and the complex seemed to be genuine. A comparison of my results to the pairs, groups and complexes proposed in the literature yielded a partial overlap, which was most likely because of selection effects and different parameters considered. This is another verification for the existence of such structures.
The characteristics of the found groupings favour that members of an open cluster grouping originate from a common giant molecular cloud and formed in a single, but possibly sequential, star formation event. Moreover, the fact that the young open cluster population showed smaller spatial separations between nearest neighbours than the old cluster population indicated that the lifetime of open cluster groupings is most likely comparable to that of the Galactic open cluster population itself. Still even among the old open clusters I could identify groupings, which suggested that the detected structure could be in some cases more long lived as one might think.
In this thesis I could only present a pilot study on structures in the Galactic open cluster population, since the data sample used was highly incomplete. For further investigations a far more complete sample would be required. One step in this direction would be to use data from large current surveys, like SDSS, RAVE, Gaia-ESO and VVV, as well as including results from studies on individual clusters. Later the sample can be completed by data from upcoming missions, like Gaia and 4MOST. Future studies using this more complete open cluster sample will reveal the effect of open cluster groupings on star formation theory and their significance for the kinematics, dynamics and evolution of the Milky Way, and thereby of spiral galaxies.
N2  - Es ist weithin anerkannt, dass Sterne typischerweise in offenen Sternenhaufen und Sternassoziationen entstehen, dennoch ist wenig über Strukturen in diesem System der offenen Sternhaufen bekannt. Entstehen offenen Sternhaufen und Sternassoziationen isoliert oder entstehen sie bevorzugt in Gruppen und Komplexen? Gruppen und Komplexe von offenen Sternhaufen könnten bestätigen, dass Sternentstehungsregionen größer sind als erwartet, was die Homogenität der chemischen Zusammensetzung über weite Areale in der galaktischen Scheibe erklären würde. Sie würden auch eine weitere Stufe in der Hierarchie der Sternentstehung definieren und könnten als Indikatoren für die Skalen der Fragmentierung in Riesenmolekülwolken dienen. Des Weiteren könnten Gruppen und Komplexe von offenen Sternhaufen die Dynamik unserer Galaxis beeinflussen und sollten in Untersuchungen und Simulationen von dynamischen Prozessen, wie radiale Migration, kinematische Aufheizung der Scheibe, differentielle Rotation, kinematische Resonanzen und der Spiralstruktur, miteinbezogen werden.
In den vergangenen Jahrzehnten gab es einigen Studien zu Paaren von offenen Sternhaufen (de La Fuente Marcos & de La Fuente Marcos 2009a,b,c) sowie zu Gruppen und Komplexen von offenen Sternhaufen (Piskunov et al. 2006). Erstere betrachteten ausschließlich räumliche Nähe für die Identifizierung der Paare, während letztere auch ähnliche tangentiale Geschwindigkeiten für die Mitglieder verlangten. In dieser Arbeit nutzte ich den kompletten Satz an 6D-Phasenrauminformationen, um ein vollständigeres Bild dieser Strukturen zu erstellen. Aus diesem Grund habe ich den homogensten Sternhaufenkatalog verwendet, der zu dieser Zeit verfügbar war, nämlich den Catalogue of Open Cluster Data (COCD; Kharchenko et al. 2005a,b), welcher Parameter für 650 offene Sternhaufen und Sternassoziationen, sowie deren einheitlich ausgewählte Mitglieder, enthält. Weitere Radialgeschwindigkeits- (RV) und Metallizitätsinformationen ([M/H]) für die Sternhaufenmitglieder wurden mit Hilfe des RAdial Velocity Experiment (RAVE; Steinmetz et al. 2006; Kordopatis et al. 2013) für 110 beziehungsweise 81 Haufen bestimmt. Der RAVE-Datensatz wurde mit Hilfe von Qualitätsparametern aus RAVE (Matijevič et al. 2012; Kordopatis et al. 2013) gereinigt. Um sicherzustellen, dass nur echte Mitglieder für die Mittelwertbestimmung betrachtet wurden, wurde auch die Haufenmitgliedschaft, wie von Kharchenko et al. (2005a,b) bereitgestellt, für die in RAVE identifizierten Sterne miteinbezogen.
6D-Phasenrauminformationen konnten für 432 der 650 COCD Objekte bestimmt werden und ich habe eine angepasste Variante des Friends-of-Friends Algorithmus genutzt, der in der Kosmologie verwendet wird, um potenzielle Gruppierungen zu identifizieren. Der überwiegende Teil der 19 identifizierten Gruppierungen waren Paare, ich habe aber auch vier Gruppen mit 4-5 Mitgliedern und einen Komplex mit 15 Mitgliedern gefunden. Für die Bestätigung der identifizierten Strukturen, verglich ich die Ergebnisse mit einem zufällig ausgewählten Datensatz aus dem Milky Way global survey of Star Clusters (MWSC; Kharchenko et al. 2013), der kürzlich erst zur Verfügung gestellt wurde und hier als Vergleichsdatensatz verwendet wurde. Des Weiteren, habe ich Monte-Carlo Simulationen mit zufälligen Datensätzen implementiert, die anhand von zwei unterschiedlichen Varianten für die Ausgangsverteilungen der räumlichen und Geschwindigkeitsparameter generiert wurden. Zum Einen unter der Annahme einer gleichmäßigen Verteilung in der galaktischen Scheibe und zum Anderen unter der Annahme, dass die Datenverteilungen im COCD repräsentativ sind für die gesamte Population der offenen Sternhaufen.
Die Ergebnisse deuteten darauf hin, dass die Mehrheit der identifizierten Paare eher zufällige Anordnungen sind, aber die Gruppen und der Komplex schienen echt zu sein. Ein Vergleich meiner Ergebnisse mit den in der Literatur vorgeschlagenen Paaren, Gruppen und Komplexen ergab eine teilweise Überschneidung, die höchstwahrscheinlich durch Auswahleffekte und die Verwendung unterschiedlicher Parameter bedingt war. Dies ist eine weitere Bestätigung für die Existenz solcher Strukturen.
Die Eigenschaften der gefundenen Gruppierungen bevorzugen, dass die Mitglieder einer Gruppierung von offenen Sternhaufen aus einer gemeinsamen Riesenmolekülwolke stammen und in einem Sternentstehungsereignis geformt wurden, das möglicherweise auch sequenziell ablief. Außerdem zeigte die junge Population der offenen Sternhaufen kleinere räumliche Abstände zwischen den nächsten Nachbarn als die alte Haufenpopulation, was darauf hindeutet, dass die Lebenszeit von Gruppierungen von offenen Sternhaufen vergleichbar ist mit der für die Population galaktischer offener Sternhaufen selbst. Dennoch wurden auch unter den alten offenen Sternhaufen Gruppierungen identifiziert, was andeutete, dass die gefundenen Strukturen doch in einigen Fällen langlebiger ist als man denken könnte.
In dieser Doktorarbeit konnte ich nur eine Pilotstudie zu Strukturen in der Population der galaktischen offenen Sternhaufen präsentieren, da der verwendete Datensatz höchst unvollständig war. Für zukünftige Untersuchungen wäre ein deutlich vollständigerer Datensatz notwendig. Ein Schritt in diese Richtung wäre die Verwendung von Daten aus großen momentan verfügbaren Beobachtungskampagnen, wie dem SDSS, RAVE, Gaia-ESO und dem VVV, sowie das miteinbeziehen der Ergebnisse von Studien an einzelnen offenen Sternhaufen. Später könnte dieser Datensatz durch die Verwendung von Daten aus kommenden Missionen, wie Gaia und 4MOST, komplettiert werden. Zukünftige Studien mit einem vollständigeren Datensatz werden den Einfluss von Gruppierungen von offenen Sternhaufen für die Sternentstehungstheorie und ihre Bedeutung für die Kinematik, Dynamik und Entwicklung der Milchstraße, und damit auch für andere Spiralgalaxien, enträtseln.
KW  - open clusters and stellar associations
KW  - stellar populations
KW  - offene Sternhaufen und stellare Assoziationen
KW  - Sternpopulationen
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-77605
ER  - 
TY  - THES
A1  - Neumann, Justus
T1  - Secular evolution in galaxies
T1  - Säkulare Evolution in Galaxien
BT  - properties of bars and bulges as seen with integral field spectroscopy
BT  - Eigenschaften von Balken und Bulges aus Sicht der integralen Feldspektroskopie
N2  - Galaxies are gravitationally bound systems of stars, gas, dust and - probably - dark matter. They are the building blocks of the Universe. The morphology of galaxies is diverse: some galaxies have structures such as spirals, bulges, bars, rings, lenses or inner disks, among others. The main processes that characterise galaxy evolution can be separated into fast violent events that dominated evolution at earlier times and slower processes, which constitute a phase called secular evolution, that became dominant at later times. Internal processes of secular evolution include the gradual rearrangement of matter and angular momentum, the build-up and dissolution of substructures or the feeding of supermassive black holes and their feedback. Galaxy bulges – bright central components in disc galaxies –, on one hand, are relics of galaxy formation and evolution. For instance, the presence of a classical bulge suggests a relatively violent history. In contrast, the presence of a disc-like bulge instead indicates the occurrence of secular evolution processes in the main disc. Galaxy bars – elongated central stellar structures –, on the other hand, are the engines of secular evolution. Studying internal properties of both bars and bulges is key to comprehending some of the processes through which secular evolution takes place. The main objectives of this thesis are (1) to improve the classification of bulges by combining photometric and spectroscopic approaches for a large sample of galaxies, (2) to quantify star formation in bars and verify dependencies on galaxy properties and (3) to analyse stellar populations in bars to aid in understanding the formation and evolution of bars. Integral field spectroscopy is fundamental to the work presented in this thesis, which consists of three different projects as part of three different galaxy surveys: the CALIFA survey, the CARS survey and the TIMER project.

The first part of this thesis constitutes an investigation of the nature of bulges in disc galaxies. We analyse 45 galaxies from the integral-field spectroscopic survey CALIFA by performing 2D image decompositions, growth curve measurements and spectral template fitting to derive stellar kinematics from CALIFA data cubes. From the obtained results, we present a recipe to classify bulges that combines four different parameters from photometry and kinematics: The bulge Sersic index nb, the concentration index C20;50, the Kormendy relation and the inner slope of the radial velocity dispersion profile ∇σ. The results of the different approaches are in good agreement and allow a safe classification for approximately 95% of the galaxies. We also find that our new ‘inner’ concentration index performs considerably better than the traditionally used C50;90 and, in combination with the Kormendy relation, provides a very robust indication of the physical nature of the bulge. In the second part, we study star formation within bars using VLT/MUSE observations for 16 nearby (0.01 < z < 0.06) barred active-galactic-nuclei (AGN)-host galaxies from the CARS survey. We derive spatially-resolved star formation rates (SFR) from Hα emission line fluxes and perform a detailed multi-component photometric decomposition on images derived from the data cubes. We find a clear separation into eight star-forming (SF) and eight non-SF bars, which we interpret as indication of a fast quenching process. We further report a correlation between the SFR in the bar and the shape of the bar surface brightness profile: only the flattest bars (nbar < 0.4) are SF. Both parameters are found to be uncorrelated with Hubble type. Additionally, owing to the high spatial resolution of the MUSE data cubes, for the first time, we are able to dissect the SFR within the bar and analyse trends parallel and perpendicular to the bar major axis. Star formation is 1.75 times stronger on the leading edge of a rotating bar than on the trailing edge and is radially decreasing. Moreover, from testing an AGN feeding scenario, we report that the SFR of the bar is uncorrelated with AGN luminosity. Lastly, we present a detailed analysis of star formation histories and chemical enrichment of stellar populations (SP) in galaxy bars. We use MUSE observations of nine very nearby barred galaxies from the TIMER project to derive spatially resolved maps of stellar ages and metallicities, [α/Fe] abundances, star formation histories, as well as Hα as tracer of star formation. Using these maps, we explore in detail variations of SP perpendicular to the bar major axes. We find observational evidence for a separation of SP, supposedly caused by an evolving bar. Specifically, intermediate-age stars (∼ 2-6 Gyr) get trapped on more elongated orbits forming a thinner bar, while old stars (> 8 Gyr) form a rounder and thicker bar. This evidence is further strengthened by very similar results obtained from barred galaxies in the cosmological zoom-in simulations from the Auriga project. In addition, we find imprints of typical star formation patterns in barred galaxies on the youngest populations (< 2 Gyr), which continuously become more dominant from the major axis towards the sides of the bar. The effect is slightly stronger on the leading side. Furthermore, we find that bars are on average more metal-rich and less α-enhanced than the inner parts of the discs that surrounds them. We interpret this result as an indication of a more prolonged or continuous formation of stars that shape the bar as compared to shorter formation episodes in the disc within the bar region.
N2  - Galaxien sind gravitativ gebundene Systeme aus Sternen, Gas, Staub und - wahrscheinlich - dunkler Materie. Sie sind die Bausteine des Universums. Die Morphologie von Galaxien ist vielfältig: Einige Galaxien haben Strukturen wie zum Beispiel Spirale, Bulges, Balken, Ringe, Linsen oder innere Scheiben. Die Hauptprozesse, die die Entwicklung von Galaxien charakterisieren, können unterteilt werden in schnelle, heftige Prozesse, die zu früheren Zeiten die Evolution beherrschten, und langsamere Prozesse, die eine Phase bilden, die als säkulare Evolution (secular evolution) bezeichnet wird, die zur jetzigen Zeit dominiert. Interne Prozesse der säkularen Evolution sind zum Beispiel die schrittweise Umverteilung von Materie und Drehimpuls, der Auf- und Abbau von Substrukturen oder der Materiezufluss zu supermassereichen Schwarzen Löchern und ihr Feedback. Bulges – helle zentrale Komponenten in Scheibengalaxien –, auf der einen Seite, sind Relikte der Entstehung und Entwicklung von Galaxien. Zum Beispiel, lässt das Vorhandensein eines klassischen Bulges auf eine relativ heftige Entwicklung schließen. Im Gegensatz dazu, weist das Vorhandensein eines scheibenähnlichen Bulges auf das Auftreten von säkularen Evolutionsprozessen in der Hauptscheibe der Galaxie hin. Galaxienbalken (galaxy bars) - längliche zentrale Sternstrukturen - sind dagegen die Motoren der säkularen Evolution. Eine Untersuchung der Eigenschaften von Balken und Bulges ist der Schlüssel um die Hauptprozesse der säkularen Evolution zu verstehen. Die Hauptziele dieser Arbeit sind (1) das Verbessern der Klassifikation von Bulges durch Kombination von photometrischen und spektroskopischen Ansätzen für eine große Anzahl von Galaxien, (2) das Quantifizieren der Sternentstehung in Balken im Verhältnis zu den Eigenschaften von deren Galaxien und (3) das Analysieren der Sternpopulationen in Balken, um das Verständnis der Entstehung und Entwicklung von Balken zu erweitern. Integrale Feldspektroskopie (integral field spectroscopy) ist grundlegend für die vorliegende Arbeit, die aus drei verschiedenen Projekten besteht. Sie wurde im Rahmen von drei verschiedenen Galaxien Surveys – Durchmusterungen von Galaxien – angefertigt: der CALIFA-Survey, der CARS-Survey und das TIMER-Projekt.

Der erste Teil dieser Arbeit befasst sich mit der Charakterisierung von Bulgetypen in Scheibengalaxien. Wir analysieren 45 Galaxien vom CALIFA-Survey unter Benutzung von photometrischer und spektroskopischer Methoden um Eigenschaften von Struktur und Kinematik der Bulges zu identifizieren. Basierend auf den Resultaten präsentieren wir ein Rezept zur Klassifizierung von Bulges, das vier verschiedene Parameter aus Photometrie und Kinematik kombiniert: Der Bulge-Sersic-Index, ein Konzentrationsindex, die Kormendy-Relation und die innere Steigung des Radialdispersionsgeschwindigkeitsprofils. Die Ergebnisse der verschiedenen Ansätze stimmen gut überein und erlauben eine sichere Klassifizierung von ungefähr 95% der Galaxien. Im zweiten Teil untersuchen wir die Sternentstehung in Balken mithilfe von VLT/MUSE-Beobachtungen für 16 nahegelegende Balkengalaxien mit aktiven Kernen (engl. AGN) vom CARS-Survey. Wir berechnen ortsaufgelöste Sternentstehungsraten (engl. SFR) aus Hα Emissionslinienflüssen und führen eine detaillierte Mehrkomponentenanalyse durch photometrische Zerlegung der Galaxien durch. Wir finden eine klare Trennung in acht sternbildende und acht nicht-sternbildende Balken, die wir als Indiz auf ein schnelles Erlöschen von Sternentstehung interpretieren. Des Weiteren, finden wir eine Korrelation zwischen der SFR im Balken und des Helligkeitsprofils des Balkens: Nur die flachsten Balken bilden Sterne. Aufgrund der hohen räumlichen Auflösung von MUSE ist es uns erstmals möglich, die SFR innerhalb des Balkens zu zerlegen und Trends parallel und senkrecht zur Balken-Hauptachse zu analysieren. Die Sternentstehung an der Vorderkante des rotierenden Balkens ist 1,75-mal stärker als an der Hinterkante und nimmt radial ab. Darüber hinaus berichten wir, dass die SFR in Balken nicht mit der AGN Leuchtkraft korelliert. Schließlich, präsentieren wir eine detaillierte Analyse der Sternentstehungsgeschichte und der chemischen Anreicherung von Sternpopulationen (SP) in Galaxienbalken. Wir verwenden MUSE-Beobachtungen von neun nahgelegene Galaxien aus dem TIMER-Projekt und berechnen ortsaufgelöste Karten von Sternenalter und Metallizitäten, [α/Fe]-Häufigkeiten, Sternentstehungsgeschichten sowie Sternentstehung. Anhand dieser Karten untersuchen wir im Detail Variationen von SP in Balken. Wir finden Hinweise für eine Trennung von SP, vermutlich verursacht durch die Präsenz des Balkens. Sterne mittleren Alters bilden einen länglichen dünnen Balken, während alte Sterne einen runderen und dickeren Balken bilden. Diese Beobachtung wird darüberhinaus über ähnliche Resultate in den kosmologischen zoom-in Simulationen des Auriga-Projekts verstärkt. Außerdem finden wir Tendenzen in den jüngsten Populationen, die auf eine kürzliche erfolte oder noch andauernde Sternentstehung entlang der Kanten der Balken hindeuten, mit einem leichten Übergewicht entlang der Vorderkante. Schließlich, finden wir Indiz für eine länger anhaltende oder kontinuierliche Formation von Sternen im Balken verglichen mit kürzeren Formationsepisoden in der Scheibe innerhalb des Balkenradius.
KW  - galaxies
KW  - galaxy evolution
KW  - galaxy structure
KW  - integral field spectroscopy
KW  - galaxy bars
KW  - galaxy bulges
KW  - stellar populations
KW  - Galaxien
KW  - Galaxienentwicklung
KW  - Galaxienstruktur
KW  - Integrale Feldspektroskopie
KW  - Galaxienbalken
KW  - Galaxienbulges
KW  - Sternenpopulationen
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-482701
ER  - 
TY  - THES
A1  - Streich, David
T1  - Understanding massive disk galaxy formation through resolved stellar populations
T1  - Über die Entstehung massiver Scheibengalaxien anhand 
Aufgelöster Stellare Populationen
N2  - In this thesis we utilize resolved stellar populations to improve our understanding of galaxy formation and evolution. In the first part we improve a method for metallicity determination of faint old stellar systems, in the second and third part we analyze the individual history of six nearby disk galaxies outside the Local Group.

A New Calibration of the Color Metallicity Relation of Red Giants for HST data:
It is well known, that the color distribution of stars on the the Red Giant Branch (RGB) can be used to determine metallicities of old stellar populations that have only shallow photometry. Based on the largest sample of globular clusters ever used for such studies, we quantify the relation between metallicity and color in the widely used HST ACS filters F606W and F814W.
We use a sample of globular clusters from the ACS Globular Cluster Survey and measure their RGB color at given absolute magnitudes to derive the color-metallicity relation. We find a clear relation between metallicity and RGB color; we investigate the scatter and the uncertainties in this relation and show its limitations. A comparison with isochrones shows reasonably good agreement with BaSTI models, a small offset to Dartmouth models, and a larger offset to Padua models.
Even for the best globular cluster data available, the metallicity of a simple stellar population can be determined from the RGB alone only with an accuracy of 0.3 dex for [M/H]<-1, and 0.15 dex for [M/H]>-1. For mixed populations, as they are observed in external galaxies, the uncertainties will be even larger due to uncertainties in extinction, age, etc. Therefore caution is necessary when interpreting photometric metallicities.

The Structural History of Nearby Low Mass Disk Galaxies:
We study the individual evolution histories of three nearby, low-mass, edge-on galaxies (IC5052, NGC4244, NGC5023).
Using the color magnitude diagrams of resolved stellar populations, we construct star count density maps for populations of different ages and analyze the change of structural parameters with stellar age within each galaxy.
The three galaxies show low vertical heating rates, which are much lower than the heating rate of the Milky Way. This indicates that heating agents, as giant molecular clouds and spiral structure are weak in low mass galaxies.
We do not detect a separate thick disk in any of the three galaxies, even though our observations cover a larger range in equivalent surface brightness than any integrated light study. While scaleheights increase with age, each population can be well described by a single disk. Only two of the galaxies contain a very weak additional component, which we identify as the faint halo. The mass of these faint halos is less than 1% of the mass of the disk.
All populations in the three galaxies exhibit no or only little flaring. While this finding is consistent with previous integrated light studies, it poses strong constraints on galaxy formation models, because most theoretical simulations often find strong flaring due to interactions or radial migration.
Furthermore, we find breaks in the radial profiles of all three galaxies. The radii of these breaks are independent of age, and the break strength is decreasing with age in two of the galaxies (NGC4244 and NGC5023). This is consistent with break formation models, that combine a star formation cutoff with radial migration. The differing behavior of IC5052 can be explained by a recent interaction or minor merger.

The Structural History of Massive Disk Galaxies:
We extend the structural analysis of stellar populations with distinct ages to three massive galaxies, NGC891, NGC4565 and NGC7814. While confusion effects due to the high stellar number densities in their central region, and the prominent dust lanes inhibit an detailed analysis of the radial profiles, we can study their vertical structure.

These massive galaxies also have a slower heating than the Milky Way, comparable to the low mass galaxies. This can be traced back to their already thick young populations and thick layers of their interstellar medium.

We do not find a clear separate thick disk in any of these three galaxies; all populations can be described by a single disk plus a S\'ersic bulge/halo component. In contrast to the low mass galaxies, we cannot rule out the presence of thick disks in the massive galaxies, because of the strong influence of the halo, that might hide the possible contribution of the thick disk to the vertical star count profiles. However, the faintness of the possible thick disks still points to problems in the earlier ubiquitous findings of thick disks in external galaxies.
N2  - Es ist noch nicht einmal einhundert Jahre her, dass sich in der ``Großen Debatte'' die beiden Astronomen Harlow Shapley und Heber Curtis über die Frage stritten, wie groß unsere Milchstraße sei und ob die Spiralnebel innerhalb dieser lägen oder eigene, von dieser getrennte Objekte seien. Seitdem diese Fragen in den darauffolgenden Jahren, insbesondere durch die Arbeiten Hubbles, gelöst werden konnten, hat das Forschungsfeld der Galaxienentstehung und -entwicklung bis heute enorme Fortschritte gemacht, und lässt doch noch so viele Frage offen. 
Das Schwierige, aber eben auch das Interessante an der Physik der Galaxien besteht darin, dass sich hier so viele Teilbereiche der (Astro-)physik treffen: von der allgemeinen Relativitätstheorie und der Kosmologie, die die Anfangs- und Randbedingungen geben, über die Dynamik kollisionsfreier Systeme für die Bewegung von Sternen und die Hydrodynamik zum Verständnis der Sternentstehung, bis zur Kernphysik zur Entstehung der Elemente in Sternen und Supernovae. All diese verschiedenen Prozesse (und viele mehr) beeinflussen das Bild der Galaxien, das wir heute sehen.

In dieser Arbeit benutzen wir aufgelöste Sternenpopulationen, d.h. photometrische Messungen einer großen Zahl einzelner Sterne, um die Entstehungseschichte von Galaxien zu erforschen. Das Hauptwerkzeug dabei ist das Farben-Helligkeits-Diagramm der Sterne. Seit den frühen Arbeiten Ejnar Hertzsprungs und Henry Russels zu Beginn des zwanzigsten Jahrhunderts ist bekannt, dass Sterne in einem Diagramm, in dem die absolute Helligkeit (oder analog die Leuchtkraft) über der Spektralklasse (oder analog der Effektivtemperatur oder der Farbe) der Sterne aufgetragen ist, nur bestimmte Bereiche belegen. Die genaue  Verteilung der Sterne in einem solchen Diagramm wird vor allem durch das Alter und die chemische Zusammensetzung, d.h. die Metallizität, bestimmt. Dies bedeutet, dass man aus der verteilung der Sterne im Farben-Helligkeits-Diagramm Rückschlüsse auf deren Alter und Metallizität, und daraus Rückschüsse auf die Entwicklund einer Galaxie ziehen kann.
Im ersten Teil der Arbeit widmen wir uns der Farb-Metallizitäts-Beziehung von Roten Riesensternen, die genutzt weden kann, um die Metallizität alter Sternenpopulation aus rein photometrischen Messungen zu bestimmen. Wir verbessern diese Beziehung, die im Grundsatz schon lange bekannt ist, für die Filtersysteme des Hubble-Weltraumteleskopes. Ausgehend von einer Probe von 71 Kugelsternhaufen, für die sowohl spektroskopische Metallizitätsbestimmungen als auch Photometrie mit den Hubble Filtern F606W und F814W verfügbar sind, haben wir die Farben-Helligkeitsbeziehung neu bestimmt und die Streuung um diese Beziehung sowie die Unsicherheiten untersucht. Im Vergleich mit theoretischen Sternentwicklungsmodellen zeigt sich, dass die beobachtete Beziehung gut mit den BaSTI-Modellen übereinstimmt, während die Dartmouth-Modelle eine kleine, und die Padua-Modelle eine größere Abweichung aufzeigen.
Desweiteren zeigen wir, dass selbst für die derzeit besten Daten von einfachen, eindeutig alten Populationen, wie die Kugelsternhaufen sie darstellen, eine Metallizitätsbestimmung anhand des Roten-Riesenastes nur mit einer Genauigkeit von 0.3 dex für niedrige Metallizitäten ([M/H]<-1), und mit einer Genauigkeit von 0.15 dex für höhere Metallizitäten durchgeführt werden kann. In komplizierteren Fällen mit gemischten Populationen, wie sie in externen Galaxies häufig zu finden sind, sind die Unsicherheiten noch größer.

Im weiteren Teil der Arbeit erforschen wir die Entstehungsgeschichte von sechs nahen edge-on Scheibengalaxien, von denen drei eine Rotationsgeschwindigkeit ähnlich der Milchstraße haben, während drei weitere deutlich kleiner sind. Mit Hilfe der Farben-Helligkeits-Diagramme unterteilen wir deren Sterne in Populationen unterschiedlichen Alters und erstellen Karten der Anzahldichte einer jeden Population. Damit untersuchen wir dann die Abhängigheit der strukturellen Parameter, wie z.B. Skalenhöhe und -länge, vom Alter der Sterne.

In allen Galaxien finden wir einen Anstieg der Skalenhöhe mit dem Alter, dessen Stärke jedoch deutlich unterhalb dem der Milchstraße liegt. In den drei massearmen Galaxien kann dies durch eine geringere Häufigkeit und Stärke der die Heizung verursachenden Streuzentren (z.B. Riesenmolekülwolken oder Spiralarme) erklärt werden. In den drei massereichen Galaxien hängt dies wahrschinlch mit der bereits intrinsisch dickeren Verteilung des interstellaren Mediums und der jungen Sterne zusammen.

Weiterhin untersuchen wir die Veränderung der Skalenhöhe mit zunehmenden Radius in den Galaxien und finden nur eine geringen Anstieg der Skalenhöhe zu den Außenbereichen der Galaxien hin. Dies ist in Übereinstimmung mit vorherigen Beobachten, stellt jedoch eine bedeutsamen Einschränkung für Galaxiensimulationen dar, in denen oftmals eine starke Aufweitung der Scheiben zu ihrem Rand hin stattfindet.

In keiner der Galaxien entdecken wir eine separate dicke Scheibe. In den massearmen Galaxien kann jede der Population gut durch eine einfache Scheibe beschrieben werden. Darüberhinaus finden wir in zwei Galaxien lediglich eine sehr schwache Halo-Komponente, die mit einer maximalen Masse von nur 1% der Masse der Scheibe aber deutlich schwächer ist als es für eine dicke Scheibe erwartet würde. In den massereicheren Galaxien können die Populationen jeweils mit einer Kombination aus einer Scheibe und einer gemeinsamen S\'ersic-Komponente für Halo und Bulge beschrieben werden. Hier können wir die Existenz einer dicken Scheiben nicht mit Sicherheit ausschließen, da die Präsenz einer massiven Halo/Bulge-Komponente eine mögliche Messung der dicken Scheibe verhindern könnte. Allerdings deutet das Fehlen der dicken Scheiben in unseren Beobachtungen darauf hin, dass eventuelle dicke Scheiben deutlich schwächer sein müssen als sie andere Studien bisher gefunden haben.
KW  - astrophysics
KW  - extragalactic physics
KW  - galaxy formation
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KW  - Scheibengalaxien
KW  - Spiralgalaxien
KW  - Galaxienentstehung
Y1  - 2015
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-81027
ER  -