Photometry of Resolved Stellar Populations in Local Group Galaxies

Abstract: 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.