Advanced

Leo II: a distant dwarf spheroidal galaxy

Olsson, Tim (2017) In Lund Observatory Examensarbeten ASTM31 20171
Lund Observatory
Department of Astronomy and Theoretical Physics
Abstract
In this project aperture photometry has been performed for stars in the direction of the dwarf spheroidal galaxy Leo II. The observations were carried out using the Stro ̈mgren filters v, b and y, during three consecutive nights in 2003, out of which all but the first one turned out to be non-photometric. The data was reduced and calibrated (using the metallicity calibration of Calamida et al. (2007)) to yield magnitudes and metallicities for in total 2364 stars. Errors were estimated by means of Monte Carlo simulations. 152 stars correlate with stars observed in spectroscopic surveys, and are confirmed members of Leo II based on their radial velocity. We find an asymmetric metallicity distribution function, which extends towards lower... (More)
In this project aperture photometry has been performed for stars in the direction of the dwarf spheroidal galaxy Leo II. The observations were carried out using the Stro ̈mgren filters v, b and y, during three consecutive nights in 2003, out of which all but the first one turned out to be non-photometric. The data was reduced and calibrated (using the metallicity calibration of Calamida et al. (2007)) to yield magnitudes and metallicities for in total 2364 stars. Errors were estimated by means of Monte Carlo simulations. 152 stars correlate with stars observed in spectroscopic surveys, and are confirmed members of Leo II based on their radial velocity. We find an asymmetric metallicity distribution function, which extends towards lower metallicities, peaks at [Fe/H] = −2.4 dex, and has a spread of 1 dex. We also find signs of metallicity-dependent substructure within the galaxy, and a radial metallicity gradient of −0.220 ± 0.016 dex/rc. We generally find fainter magnitudes and lower metallicities for the stars in the galaxy than previous studies have done. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Vi bor i Vintergatan, en av Universums många galaxer. Men hur bildades den, och alla andra galaxer vi kan se genom våra teleskop? Rådande teorier hävdar att för många miljarder år sedan, när Universum var ungt, bildades först små dvärggalaxer, som sedan slogs ihop till att bilda stora galaxer såsom Vintergatan. Men många detaljer i den här processen är fortfarande oklara. Därför vill vi titta på stjärnorna i de dvärggalaxer som finns kvar idag, och jämföra med stjärnorna vi ser omkring oss i vår egen galax, för att få ledtrådar till vad som hänt genom galaxernas historia.
En sådan dvärggalax är Leo II. Observationer av stjärnorna i denna galax gjordes under tre nätter i februari–mars 2003. I det här projektet har dessa data analyserats i... (More)
Vi bor i Vintergatan, en av Universums många galaxer. Men hur bildades den, och alla andra galaxer vi kan se genom våra teleskop? Rådande teorier hävdar att för många miljarder år sedan, när Universum var ungt, bildades först små dvärggalaxer, som sedan slogs ihop till att bilda stora galaxer såsom Vintergatan. Men många detaljer i den här processen är fortfarande oklara. Därför vill vi titta på stjärnorna i de dvärggalaxer som finns kvar idag, och jämföra med stjärnorna vi ser omkring oss i vår egen galax, för att få ledtrådar till vad som hänt genom galaxernas historia.
En sådan dvärggalax är Leo II. Observationer av stjärnorna i denna galax gjordes under tre nätter i februari–mars 2003. I det här projektet har dessa data analyserats i hopp om att karaktärisera stjärnorna i Leo II. Den metod som använts i observationerna kallas för Strömgrenfotometri. Under fotometri placeras ett antal filter (ett i taget) som släpper igenom ljus av olika färg framför teleskopets detektor. Genom att räkna hur mycket ljus som kommer från en stjärna i varje given färg går det att bestämma t.ex. stjärnans temperatur och vad den består av. Om detta görs för många stjärnor i en galax kan det i sin tur ge indikationer om hur galaxens historia har sett ut.
Under analysen blev det uppenbart att under två av obervationsnätterna hade vädret varit för dåligt för att datan skulle vara användbar. Alla resultat i den här studien är därför baserade på observationer från enbart en natt, vilket innebär att de inte kommer att vara lika statistiskt säkra som de annars hade kunnat vara. Vi får ändå fram mätvärden för totalt 2364 stjärnor.
Vi konstaterar att stjärnorna i Leo II tycks vara mycket metallfattiga (’metaller’ betyder inom astronomin alla grundämnen förutom väte och helium), och att äaven de yngsta tycks vara minst 6 miljarder år gamla. Fördelningen av stjärnor och deras metallhalter tycks inte vara uniform över galaxens yta, utan där tycks finnas en trend där metallrikare stjärnor finns närmre galaxens centrum. Detta skulle kunna betyda att stjärnbildningen längst ut mot galaxens kanter slutade för mycket länge sedan, medan stjärnor fortsatte att bildas i en eller flera omgångar närmre dess centrum.
Genom enbart våra observationer kan vi inte vara säkra på vilka av stjärnorna vi har observerat som tillhör Leo II, och vilka som är förgrundsstjärnor som tillhör Vintergatan. Därför har vi jämfört våra resultat med andra studier som har kunnat mäta huruvida stjärnorna tillhör dvärggalaxen, och hittar 152 stjärnor bland våra som säkert tillhör Leo II. När vi jämför våra mätvärden med tidigare studier konstaterar vi att våra resultat ger konsekvent ljussvagare och metallfattigare stjärnor. Därför rekommenderar vi en uppföljningsstudie som tittar närmre på metallbestämningen. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Olsson, Tim
supervisor
organization
course
ASTM31 20171
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
keywords
dwarf spheroidal galaxy strömgren photometry
publication/series
Lund Observatory Examensarbeten
report number
2017-EXA127
language
English
id
8923960
date added to LUP
2017-09-28 09:26:08
date last changed
2017-09-28 09:26:08
@misc{8923960,
  abstract     = {In this project aperture photometry has been performed for stars in the direction of the dwarf spheroidal galaxy Leo II. The observations were carried out using the Stro ̈mgren filters v, b and y, during three consecutive nights in 2003, out of which all but the first one turned out to be non-photometric. The data was reduced and calibrated (using the metallicity calibration of Calamida et al. (2007)) to yield magnitudes and metallicities for in total 2364 stars. Errors were estimated by means of Monte Carlo simulations. 152 stars correlate with stars observed in spectroscopic surveys, and are confirmed members of Leo II based on their radial velocity. We find an asymmetric metallicity distribution function, which extends towards lower metallicities, peaks at [Fe/H] = −2.4 dex, and has a spread of 1 dex. We also find signs of metallicity-dependent substructure within the galaxy, and a radial metallicity gradient of −0.220 ± 0.016 dex/rc. We generally find fainter magnitudes and lower metallicities for the stars in the galaxy than previous studies have done.},
  author       = {Olsson, Tim},
  keyword      = {dwarf spheroidal galaxy strömgren photometry},
  language     = {eng},
  note         = {Student Paper},
  series       = {Lund Observatory Examensarbeten},
  title        = {Leo II: a distant dwarf spheroidal galaxy},
  year         = {2017},
}