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Detectability of stellar-population dependent kinematics in extragalactic systems using IFU spectroscopy
Margit Schmid
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Astronomie
Betreuer*in
Prashin Jethwa
DOI
10.25365/thesis.79580
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-20395.71408.691590-0
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Die Erforschung der Galaxienentwicklung erfordert präzise Beobachtungen, sowohl der Sternpopulationen als auch der Kinematik, da diese Eigenschaften wesentliche Hinweise auf die Entstehungsgeschichte einer Galaxie liefern. Studien der Milchstraße zeigen beispielsweise eine deutliche Abhängigkeit der Geschwindigkeitsdispersion vom Alter der Sterne. Dies weist darauf hin, dass Sternpopulationen und Kinematik miteinander verknüpft sind. Beobachtungen mittels Integralfeldspektroskopie (IFS) bzw. Integralfeldeinheiten (engl: integral field units, kurz IFUs), werden als dreidimensionale Spektraldaten (IFU-Data Cubes) bereitgestellt, welche eine räumlich aufgelöste Untersuchung dieser Eigenschaften in unterschiedlichen Galaxien ermöglichen. Häufig werden spektrale Fitting-Methoden auf diese IFU-Data Cubes angewendet, um die physikalischen Eigenschaften von Galaxien aus den Beobachtungen abzuleiten. Ein gängiger Ansatz dazu ist das Full-Spectral-Fitting, bei dem üblicherweise angenommen wird, dass alle Sternpopulationen an einem gegebenen Ort die gleiche Geschwindigkeitsverteilung besitzen. Infolgedessen können wichtige physikalische Korrelationen zwischen Sternpopulationen und Kinematik unberücksichtigt bleiben. In dieser Arbeit untersuchen wir die Möglichkeit, Abhängigkeiten zwischen Sternpopulationen und Kinematik mithilfe von IFU-Daten zu erkennen. Wir modellieren sowohl populations-kinematisch abhängige als auch unabhängige Data Cubes auf Grundlage von Simulationsdaten. Dadurch soll untersucht werden, welche Auswirkungen die von der Fitting-Methode verwendete Vereinfachung hat. Anschließend wenden wir Penalized PixelFitting (pPXF) auf die modellierten Data Cubes an und analysieren die Residuen (den Unterschied zwischen den modellierten Data Cubes und dem besten Fit) über verschiedene Wellenlängenbereiche hinweg. Ziel ist es zu prüfen, ob diese Residuen messbare Informationen über Abhängigkeiten zwischen Sternpopulationen und Kinematik beinhalten und ob sie zur Unterstützung von Beobachtungsstudien genutzt werden können. Obwohl die Residuen der mit pPXF erstellten Data Cubes im messbaren Bereich liegen, ist diese Methode laut unseren Ergebnissen für reale Beobachtungsdaten nicht anwendbar.
Abstract
(Englisch)
Understanding galaxy evolution requires accurate measurements of both stellar populations and kinematics, as these properties are tracers of a galaxy’s formation history. For instance, observations of the Milky Way show a clear dependence of velocity dispersion on stellar age, illustrating how stellar populations and kinematics are linked. Integral field spectroscopy (IFS) observations performed with integral field units (IFUs) provide collections of 3D spectroscopic data cubes, enabling spatially resolved studies of these properties across different galaxies. Spectral fitting methods, applied to the resulting IFU data cubes, are commonly used to derive the galaxy properties from observations. A widely used approach is full spectral fitting which typically assumes that all stellar populations at a given location share the same velocity distribution. As a result, spectral fitting methods may miss important physical correlations between stellar populations and kinematics. In this study, we investigate the feasibility of detecting population-kinematic dependencies with IFU data. We model population-kinematic dependent and independent data cubes from simulation data to quantify the simplification made by fitting methods. We then apply Penalized Pixel-Fitting (pPXF) to the modelled galaxy data cubes and analyze the residuals - the difference between the modelled data cubes and the best fit - across different wavelength regions. Our goal is to investigate whether these residuals reveal measurable information about population-dependent kinematics and assess if they can be used to support observational studies. Although we obtain residuals of measurable magnitude from the data cubes created with pPXF, our results do not allow us to draw reliable conclusions for the application of our method to real observational data.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Integral field spectroscopy /IFS pPXF Penalized Pixel-Fitting Single-component fitting Population-kinematic independence mock-up data cubes
Schlagwörter
(Englisch)
Integralfeldspektroskopie IFS pPXF Penalisiertes Pixel-Fitting Ein-Komponenten-Fitting Populations-kinematische Unabhängigkeit
Autor*innen
Margit Schmid
Haupttitel (Englisch)
Detectability of stellar-population dependent kinematics in extragalactic systems using IFU spectroscopy
Publikationsjahr
2025
Umfangsangabe
xiii, 59 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Prashin Jethwa
Klassifikation
39 Astronomie > 39.41 Extragalaktische Systeme. Galaxien
AC Nummer
AC17701049
Utheses ID
77300
Studienkennzahl
UA | 066 | 861 | |