Photometry of Resolved Stellar Populations in Local Group Galaxies

Abstract:
This thesis presents results from two projects using photometric



observations to investigate stellar populations in Local Group



galaxies.



In the first project, Strömgren photometry is used to study stellar



populations in dwarf spheroidal galaxies. It is demonstrated that the



Strömgren c1 and m1 colour indices can be efficiently used to



identify RGB members in dwarf spheroidal galaxies, and derive



accurate, age-independent, metallicities for individual stars. The



method is applied on the Draco dwarf spheroidal galaxy. The metallicity



distribution function is presented and spatial metallicity gradients are



studied.



In the second project, deep HST/ACS observations are used to



investigate the nature of several substructures in the outer regions



of M31. The individual colour-magnitude diagrams for five



substructures are presented and compared. A detailed investigation of



one of the substructures, the G1 clump, is performed and stellar ages and



metallicities are derived. Possible scenarios for the origin of the G1



clump are discussed based on these results.

Popular Abstract in Swedish

En viktig fråga inom modern astrofysik är hur galaxer bildas och



utvecklas. Under de senaste decennierna har flera teorier för hur



detta sker lagts fram, vilket har lett till att de flesta astronomer



idag tror på en modell i vilken större galaxer, så som vår



egen Vintergata, bildas genom sammanslagning av mindre galaxer. Trots



att modellen rönt stor framgång återstår många obesvarade



frågor och ett ständigt samspel mellan teoretiker och



observatörer pågår för att besvara dessa. Nya förfinade



modeller baserade på observationell data presenteras kontinuerligt



medan andra ideer förkastas eller bekräftas av nya observationer.



I den här avhandlingen presenteras två observationella



forskningsprojekt som i slutändan syftar till att öka



förståelsen för hur galaxer bildas och utvecklas. Tanken är



att man genom att studera egenskaper hos stjärnor i olika galaxer i



vår närhet kan skapa en bild av dessa galaxers historia.



Stjärnornas egenskaper, till exempel åldrar och halter av tyngre



grundämnen (metalliciteter), bestäms genom mätningar av



ljusstyrkor och färger, så kallade fotometriska mätningar.



Det är inte trivialt att se skillnad på variationer i ålder och



metallicitet hos stjärnor. Till exempel leder både hög ålder



och hög metallicitet till att en stjärna får rödare färg.



För att kringgå problemet kan man använda sofistikerade



fotometriska system. Ett exempel är Strömgrensystemet i vilket



ljusstyrkan hos stjärnor mäts i fyra olika färgfilter speciellt



designade för ändamålet.



I det första projektet som beskrivs använder vi



Strömgrensystemet för att studera dvärggalaxer i



Vintergatans närhet. Dvärggalaxer är av särskilt



intresse av många anledningar, bland annat för att de



möjligen utgör de fundamentala byggstenarna som större



galaxer skapats från, enligt modellerna för galaxbildning. Vi



visar att Strömgrensystemet är ett utmärkt redskap för



att identifiera medlemsstjärnor i dvärggalaxer och för att



bestämma metalliciteter. Vi applicerar sedan metoden på



ett antal dvärggalaxer i Vintergatans omgivning. I avhandlingen presenteras



till exempel en katalog med medlemsstjärnor i dvärggalaxen



Draco, samt en undersökning av metallicitetesfördelningen inom



galaxen.



I det andra projektet studerar vi Andromedagalaxen. Andromeda är i



många avseenden Vintergatans systergalax. Den är ungefär lika



stor, innehåller ungefär lika många stjärnor, och har



ungefär samma spiralstruktur. I projektet använder vi bilder tagna



med rymdteleskopet Hubble för att bestämma åldrar och



metallicititeter för stjärnor i de yttre delarna av Andromeda. Av



olika anledningar är det i de yttre delarna man förväntar sig



att se de starkaste bevisen for hur galaxen har bildats. På grund av



att Andromedagalaxen ligger mycket längre bort än de dvärggalaxer



som nämnts ovan är det inte praktiskt att använda



Strömgrensystemet som kräver relativt ljusstarka



stjärnor. Istället observerar vi tiotusentals stjärnor och



utnyttjar det stora antalet för att bestämma åldrar och



metalliciteter. Projektet har visat att situationen i de yttre delarna



är mycket mer komplicerad än man först trodde. Resultat som



presenteras här utgör dock ett steg på vägen mot att



begränsa modellerna för galaxbildning.