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Orbital decomposition of the nuclear star cluster in the early-type galaxy FCC047
Julia Lamprecht
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Astronomy
Betreuer*in
Anja Krause
DOI
10.25365/thesis.78735
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-13541.86360.684352-8
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Kernsternhaufen zählen zu den dichtesten stellaren Systemen im Universum und treten häufig gemeinsam mit supermassereichen Schwarzen Löchern im Zentrum von Galaxien auf. Während sich die Entstehungsgeschichte eines supermassereichen Schwarzen Lochs nicht mehr rekonstruieren lässt, bewahren Kernsternhaufen die Informationen zu ihrer Entwicklung in ihren Sternpopulationen und deren Dynamik. Letzteres reflektiert die kumulativen Effekte von Verschmelzungen, Akkretion und interner dynamischer Entwicklung. Trotz ihrer weiten Verbreitung sind die Entstehungs- und Entwicklungspfade von Kernsternhaufen bislang nur unzureichend verstanden. Dynamische Modellierungen wurden vielfach eingesetzt, um die Massen von Kernsternhaufen und supermassereichen Schwarzen Löchern zu messen. Die zugrundeliegende Verteilung stellarer Umlaufbahnen – charakterisiert durch ihren Drehimpuls – wurde jedoch bisher in externen Galaxien kaum untersucht. In dieser Arbeit präsentiere ich neue Ergebnisse basierend auf Schwarzschild-Modellierungen mit DYNAMITE, um die Umlaufbahnstruktur des außergewöhnlich großen Kernsternhaufen (effektiver Radius = 66.5 pc) in der Galaxie FCC047 zu untersuchen. Dieser Kernsternhaufen bildet einen kinematisch entkoppelten Kern, der sich entgegen der Gesamtrotation der Galaxie bewegt. Basierend auf VLT/MUSE Daten extrahiere ich die Geschwindigkeitsverteilung entlang der Sichtlinie mithilfe der Bayes-LOSVD-Methode, die sich besonders für komplexe Systeme mit mehreren dynamischen Komponenten eignet. Im Zentrum beobachte ich dreifach ausgeprägte Geschwindigkeitsverteilungen, was auf eine hochkomplexe dynamische Struktur hinweist. Die Zerlegung in dynamisch unterschiedliche Komponenten, basierend auf dem Drehimpuls der Sternumlaufbahnen um die kleinste Achse, liefert Einblick in eine hierarchische Entwicklung: Eine dynamisch heiße, druckgestützte Komponente im Zentrum weist auf die frühe Akkretion eines externen Sternhaufens hin. Eine warme, gegenrotierende Struktur deutet auf ein Zusammenspiel mit einer inneren, gegenrotierenden kalten Scheibe und der umgebenden Sternpopulation hin.
Abstract
(Englisch)
Nuclear star clusters (NSCs) are among the densest stellar systems in the Universe and often coexist with supermassive black holes (SMBHs) at galaxy centres. While the formation history of a SMBH is essentially lost, NSCs preserve imprints of their evolution in their stellar populations and kinematics, with the latter reflecting cumulative effects of mergers, accretion, and internal dynamical evolution. Despite their ubiquity, the formation and evolutionary pathways of NSCs remain poorly understood. Dynamical modelling has been used multiple times to determine the masses of both NSCs and SMBHs, but so far, the orbital distribution of stars in NSCs has not yet been explored in depth in external galaxies. In this thesis, I present new results using DYNAMITE Schwarzschild orbit-superposition modelling to investigate the orbital structure of the unusually large NSC (effective radius = 66.5 pc) in the early-type galaxy FCC047. The models are constrained using VLT/MUSE IFU data, from which I extract the line-of-sight velocity distribution (LOSVD) via the Bayes-LOSVD approach. I decompose the models into hot (low angular momentum), cold (high angular momentum), warm (moderate angular momentum), and counter-rotating orbits. At the nucleus, I detect triple-peaked LOSVDs, revealing a highly complex dynamical structure. This NSC forms a counter-rotating kinematically decoupled core, rotating nearly orthogonal to the galaxy’s minor axis. Decomposing the system into its dynamically distinct components reveals a compelling snapshot of hierarchical galaxy evolution. The presence of a dynamically hot, pressure-supported component in the nucleus suggests that a star cluster was accreted early on. The detection of a warm, counter-rotating structure hints at a complex interplay between an inner counter-rotating cold disk and the surrounding stellar population, shaped by past accretion and angular momentum redistribution. The disk might represent a later-formed, strongly rotating, high-angular-momentum component, possibly originating from in-situ star formation fueled by gas inflows that retained the angular momentum of the initially accreted stellar system.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Galaxienentwicklung Galaxienentstehung Kernsternhaufen Schwarzes Loch Spektroskopie Dynamische Zerlegung DYNAMITE
Schlagwörter
(Englisch)
Galaxy Evolution Galactic Dynamics Decomposition of a Galaxy Nuclear Star Cluster Black Hole Integral Field Spectroscopy DYNAMITE MUSE Galaxy Formation
Autor*innen
Julia Lamprecht
Haupttitel (Englisch)
Orbital decomposition of the nuclear star cluster in the early-type galaxy FCC047
Publikationsjahr
2025
Umfangsangabe
xii, 90 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Anja Krause
Klassifikation
39 Astronomie > 39.41 Extragalaktische Systeme. Galaxien
AC Nummer
AC17588934
Utheses ID
75537
Studienkennzahl
UA | 066 | 861 | |