TY - THES A1 - Herenz, Peter T1 - A study of the absorption characteristics of gaseous galaxy halos in the local Universe T1 - Untersuchung von Absorptionsstrukturen in den gasförmigen Halos von Galaxien im lokalen Universum. N2 - Today, it is well known that galaxies like the Milky Way consist not only of stars but also of gas and dust. The galactic halo, a sphere of gas that surrounds the stellar disk of a galaxy, is especially interesting. It provides a wealth of information about in and outflowing gaseous material towards and away from galaxies and their hierarchical evolution. For the Milky Way, the so-called high-velocity clouds (HVCs), fast moving neutral gas complexes in the halo that can be traced by absorption-line measurements, are believed to play a crucial role in the overall matter cycle in our Galaxy. Over the last decades, the properties of these halo structures and their connection to the local circumgalactic and intergalactic medium (CGM and IGM, respectively) have been investigated in great detail by many different groups. So far it remains unclear, however, to what extent the results of these studies can be transferred to other galaxies in the local Universe. In this thesis, we study the absorption properties of Galactic HVCs and compare the HVC absorption characteristics with those of intervening QSO absorption-line systems at low redshift. The goal of this project is to improve our understanding of the spatial extent and physical conditions of gaseous galaxy halos in the local Universe. In the first part of the thesis we use HST /STIS ultraviolet spectra of more than 40 extragalactic background sources to statistically analyze the absorption properties of the HVCs in the Galactic halo. We determine fundamental absorption line parameters including covering fractions of different weakly/intermediately/highly ionized metals with a particular focus on SiII and MgII. Due to the similarity in the ionization properties of SiII and MgII, we are able to estimate the contribution of HVC-like halo structures to the cross section of intervening strong MgII absorbers at z = 0. Our study implies that only the most massive HVCs would be regarded as strong MgII absorbers, if the Milky Way halo would be seen as a QSO absorption line system from an exterior vantage point. Combining the observed absorption-cross section of Galactic HVCs with the well-known number density of intervening strong MgII absorbers at z = 0, we conclude that the contribution of infalling gas clouds (i.e., HVC analogs) in the halos of Milky Way-type galaxies to the cross section of strong MgII absorbers is 34%. This result indicates that only about one third of the strong MgII absorption can be associated with HVC analogs around other galaxies, while the majority of the strong MgII systems possibly is related to galaxy outflows and winds. The second part of this thesis focuses on the properties of intervening metal absorbers at low redshift. The analysis of the frequency and physical conditions of intervening metal systems in QSO spectra and their relation to nearby galaxies offers new insights into the typical conditions of gaseous galaxy halos. One major aspect in our study was to regard intervening metal systems as possible HVC analogs. We perform a detailed analysis of absorption line properties and line statistics for 57 metal absorbers along 78 QSO sightlines using newly-obtained ultraviolet spectra obtained with HST /COS. We find clear evidence for bimodal distribution in the HI column density in the absorbers, a trend that we interpret as sign for two different classes of absorption systems (with HVC analogs at the high-column density end). With the help of the strong transitions of SiII λ1260, SiIII λ1206, and CIII λ977 we have set up Cloudy photoionization models to estimate the local ionization conditions, gas densities, and metallicities. We find that the intervening absorption systems studied by us have, on average, similar physical conditions as Galactic HVC absorbers, providing evidence that many of them represent HVC analogs in the vicinity of other galaxies. We therefore determine typical halo sizes for SiII, SiIII, and CIII for L = 0.01L∗ and L = 0.05L∗ galaxies. Based on the covering fractions of the different ions in the Galactic halo, we find that, for example, the typical halo size for SiIII is ∼ 160 kpc for L = 0.05L∗ galaxies. We test the plausibility of this result by searching for known galaxies close to the QSO sightlines and at similar redshifts as the absorbers. We find that more than 34% of the measured SiIII absorbers have galaxies associated with them, with the majority of the absorbers indeed being at impact parameters ρ ≤160 kpc. N2 - Galaxien bestehen nicht nur aus Planeten und Sternen, sondern sind u.a. auch von einer Hülle aus Gas und Staub, dem Halo, umgeben. Dieser Halo spielt für die Entwicklung der Galaxie eine zentrale Rolle, da er mit der galaktischen Scheibe wechselwirken kann. Für das Verständnis des galaktischen Materiekreislaufs ist es daher entscheidend, die Prozesse und Vorgänge sowie das Zusammenspiel der verschiedenen Gasphasen in diesem Übergangsbereich zum intergalaktischen Medium charakterisieren und verstehen zu können. In der vorliegenden Arbeit werden lokale Phänomene, die sogenannten Hochgeschwindigkeitswolken (HVCs), im Halo der Milchstraße mit Hilfe des Hubble-Weltraumteleskops analysiert und ausgewertet. Im Gegensatz zu dem normalen Halo Gas bewegen sich diese HVCs mit ungewöhnlich hohen Geschwindigkeiten durch die ̈ äußeren Bereiche der Milchstraße. Sie passen daher nicht in das Galaktische Ge- schwindigkeitsmodell und stellen eine eigene, wichtige Klasse von Objekten dar, welche mit der Galaxie wechselwirken und diese beeinflussen. Für die Analyse dieser HVCs werden mehr als 40 Spektren von extragalaktischen Hintergrundquellen statistisch untersucht, um u.a. den Bedeckungsanteil von verschiedenen niedrig-/mittel- und hochionisierten Metallen zu ermitteln. Wegen der Ähnlichkeit der Ionisationsparameter von einfach ionisiertem Silizium, SiII, und einfach ionisiertem Magnesium, MgII, ist es möglich, den Beitrag von HVCs zum Wirkungsquerschnitt von starken MgII Absorbern im lokalen Universum zu bestimmen. Es stellt sich heraus, dass, würde man von außen auf die Milchstraße schauen, Galaktische HVCs etwa 52 % zum totalen Wirkungsquerschnitt von starken MgII Absorptionssystemen in der Milchstraße beitragen. Weiterhin ergibt sich, dass nur etwa ein Drittel der starken MgII Absorptionssysteme in der Umgebung von Milchstraßen-ähnlichen Galaxien als HVC Gegenstücke identifziert werden kann. Betrachtet man die große Anzahl an bekannten MgII Absorptionssystemen folgt daraus, dass das HVC-Phänomen nicht alleine auf unsere Galaxie beschränkt ist, sondern im Gegenteil, weit verbreitet zu sein scheint. Weiterhin werden die Eigenschaften von Metallsystemen bei niedriger Rotverschiebung in Quasarspektren analysiert. Die Suche nach extragalaktischen Metallsystemen in einer Vielzahl von Spektren und deren statistische Auswertung bezogen auf ihre Ursprungsgalaxien ermöglicht es, neue Erkenntnisse über die typische Struktur von Halos Milchstraßen-ähnlicher Galaxien zu erlangen. Eine der Hauptfragestellungen ist die Identifizierung von entfernten Metallsystemen als HVC-Analoga. Dazu wurden weitere Quasarspektren des Hubble-Teleskops ausgewertet und mit den Ergebnissen über Galaktische HVCs verglichen. Es zeigt sich hierbei, dass z.B. in der Säulendichteverteilung von neutralem Wasserstoff eine deutliche zweikomponentige Struktur zu erkennen ist. Diese könnte das Resultat von zwei verschiedenen Absorber Populationen sein, wobei eine HVC-ähnliche Eigenschaften aufweist. Diese Absorptionssysteme besitzen im Mittel sehr ähnliche Eigenschaften wie Galaktische Absorber, z.B. in Bezug auf die Eigenschaften des Gases oder dessen Zusammensetzung. Das impliziert u.a., dass sich auch dazugehörige Galaxien innerhalb eines bestimmten Abstandes um diese Absorber befinden sollten. Diese Vermutung wird anhand der Daten exemplarisch für zweichfach ionisiertes Silizium, SiII, untersucht. Es stellt sich heraus, dass sich in mehr als 34 % der Fälle zugehörige Galaxien bei SiIII Absorbern befinden, wobei die Mehrheit sogar innerhalb des von uns ermittelten mittleren Detektionsradius von 160 kpc zu finden ist. Allgemein können wir viele Hinweise darauf finden, dass das HVC-Phänomen nicht nur auf die Milchstraße beschränkt, sondern weit verbreitet ist. Zusätzlich scheinen Metallsysteme in Quasarspektren gute Indikatoren für HVC-Analoga in der Umgebung von anderen entfernten Galaxien zu sein. KW - Halo KW - Hochgeschwindigkeitswolken KW - Galaxien KW - Spektroskopie KW - halo KW - high-velocity-clouds KW - galaxies KW - spectroscopy Y1 - 2014 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-70513 ER - TY - JOUR A1 - Herenz, Peter A1 - Richter, Philipp A1 - Charlton, Jane C. A1 - Masiero, Joseph R. T1 - The milky way halo as a QSO absorption-line system new results from an HST/STIS absorption-line catalogue of galactic high-velocity clouds JF - Astronomy and astrophysics : an international weekly journal N2 - We use archival UV absorption-line data from HST/STIS to statistically analyse the absorption characteristics of the high-velocity clouds (HVCs) in the Galactic halo towards more than 40 extragalactic background sources. We determine absorption covering fractions of low-and intermediate ions (Oi, Cii, Si ii, Mgii, Feii, Si iii, Civ, and Si iv) in the range f(c) = 0.20-0.70. For detailed analysis we concentrate on Si ii absorption components in HVCs, for which we investigate the distribution of column densities, b-values, and radial velocities. Combining information for Si ii and Mg II, and using a geometrical HVC model we investigate the contribution of HVCs to the absorption cross section of strong Mg ii absorbers in the local Universe. We estimate that the Galactic HVCs would contribute on average similar to 52 percent to the total strong Mg ii cross section of the Milky Way, if our Galaxy were to be observed from an exterior vantage point. We further estimate that the mean projected covering fraction of strong Mg ii absorption in the Milky Way halo and disc from an exterior vantage point is < f(c,sMgII)> = 0.31 for a halo radius of R = 61 kpc. These numbers, together with the observed number density of strong Mg ii absorbers at low redshift, indicate that the contribution of infalling gas clouds (i.e., HVC analogues) in the halos of Milky Way-type galaxies to the cross section of strong Mgii absorbers is < 34 percent. These findings are in line with the idea that outflowing gas (e. g., produced by galactic winds) in the halos of more actively star-forming galaxies dominate the absorption-cross section of strong Mgii absorbers in the local Universe. KW - ISM: structure KW - Galaxy: halo KW - galaxies: halos Y1 - 2013 U6 - https://doi.org/10.1051/0004-6361/201220531 SN - 0004-6361 VL - 550 PB - EDP Sciences CY - Les Ulis ER - TY - JOUR A1 - Richter, Philipp A1 - Wakker, Bart P. A1 - Fechner, Cora A1 - Herenz, Peter A1 - Tepper-Garcia, T. A1 - Fox, Andrew J. T1 - An HST/COS legacy survey of intervening Si III absorption in the extended gaseous halos of low-redshift galaxies JF - Climate : open access journal N2 - Aims. Doubly ionized silicon (Si III) is a powerful tracer of diffuse ionized gas inside and outside of galaxies. It can be observed in the local Universe in ultraviolet (UV) absorption against bright extragalactic background sources. We here present an extensive study of intervening Si III-selected absorbers and study the properties of the warm circumgalactic medium (CGM) around low-redshift (z <= 0.1) galaxies. Methods. We analyzed the UV absorption spectra of 303 extragalactic background sources, as obtained with the Cosmic Origins Spectrograph (COS) on-board the Hubble Space Telescope (HST). We developed a geometrical model for the absorption-cross section of the CGM around the local galaxy population and compared the observed Si III absorption statistics with predictions provided by the model. We also compared redshifts and positions of the absorbers with those of similar to 64 000 galaxies using archival galaxy-survey data to investigate the relation between intervening Si III absorbers and the CGM. Results. Along a total redshift path of Delta z approximate to 24, we identify 69 intervening Si III systems that all show associated absorption from other low and high ions (e.g., H I, Si II, Si IV, C II, C IV). We derive a bias-corrected number density of dN/dz(Si III) = 2.5 +/- 0.4 for absorbers with column densities log N(Si III) > 12.2, which is similar to 3 times the number density of strong Mg II systems at z = 0. This number density matches the expected cross section of a Si III absorbing CGM around the local galaxy population with a mean covering fraction of < f(c)> = 0.69. For the majority (similar to 60 percent) of the absorbers, we identify possible host galaxies within 300 km s(-1) of the absorbers and derive impact parameters rho < 200 kpc, demonstrating that the spatial distributions of Si III absorbers and galaxies are highly correlated. Conclusions. Our study indicates that the majority of Si III-selected absorbers in our sample trace the CGM of nearby galaxies within their virial radii at a typical covering fraction of similar to 70 percent. We estimate that diffuse gas in the CGM around galaxies, as traced by Si III, contains substantially more (more than twice as much) baryonic mass than their neutral interstellar medium. KW - galaxies: halos KW - galaxies: formation KW - intergalactic medium KW - quasars: absorption lines Y1 - 2016 U6 - https://doi.org/10.1051/0004-6361/201527038 SN - 1432-0746 VL - 590 PB - EDP Sciences CY - Les Ulis ER -