Stellar populations in dwarf elliptical galaxies

• Auteur / Autrice : Mina V. Koleva
• Direction : Philippe Prugniel, Valeri k. Golev
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astrophysique
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Lyon 1 en cotutelle avec Sofijski universitet Sv. Kliment Ohridski
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Physique et Astrophysique de Lyon (1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Centre de Recherche Astrophysique de Lyon (1995-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Astronomie

Galaxies -- Catalogues

Cosmologie

Étoiles naines

Mots clés libres

Galaxie

Résumé

Le passé des galaxies est inscrit dans leurs populations stellaires. Les galaxies les plus nombreuses sont les naines elliptiques (dEs), survivantes de la construction hiérarchique des structures. Par conséquent, l’évolution de l’Univers peut être lue dans les populations de ces galaxies. Dans cette thèse, je présente et je valide une méthode efficace et précise pour étudier l’histoire de la formation stellaire et de l’enrichissement en métaux des systèmes stellaires en se servant de spectres intégrés le long de la ligne de visée. La méthode a été testée de manière extensive avec des spectres de 40 amas globulaires Galactiques et elle a été appliquée à un échantillon de 16 galaxies elliptiques naines d’amas et de groupes et à NGC 205. La comparaison entre les mesures des spectres intégrés et celles obtenues au moyen de diagrammes couleur-magnitude et de spectroscopie d’étoiles résolues montrent que: (1) Les mesures de métallicité faites sur des spectres intégrés ont une précision de 0. 15 dex; (2) Les modèles spectroscopiques doivent être améliorés afin de prendre en compte les branches horizontales bleues et les vagabonds bleus, mais nous avons résolu ce problème en ajoutant des étoiles bleues ad hoc ; (3) Les différents modèles de spectres de population sont tr`es comparables du moment qu’ils utilisent des grandes bibliothèques stellaires. Encouragée, et rassurée, par les bons résultats j’ai étudié les populations de galaxies observées avec FORS au VLT. Les résultats les plus marquant sont: (1) Les premières étoiles des galaxies naines se sont formées dans l’Univers précoce (elles sont contemporaines des vieilles étoiles des amas globulaires) et la formation des galaxies naines est compatible avec le scenario de down-sizing pour la formation des galaxies. 40% de la masse stellaire des dEs s’est formée avant z=1; (2) les galaxies naines présentent généralement un gradient décroissant de la métallicité du centre vers l’extérieur. La métallicité décroit typiquement de 0. 5 dex dans un rayon effectif. Ces gradients existent déjà dans la population vieille. Les simulations numériques les prédisent mais requièrent un temps plus long pour les établir, et les nouvelles observations vont permettre d’améliorer les modèles. L’étude de NGC 205, galaxie du Groupe Local de masse comparable, indique les mêmes caractéristiques, qui donc ne dépendent pas de l’environnement

The past of the galaxies is imprinted in their stellar populations. The most numerous galaxies in the Universe are the dwarf ellipticals (dEs), left-over of the hierarchical mass-assembly. Consequently, the evolution of the Universe can be read from the stellar populations of the dwarf elliptical galaxies. In this thesis I present and validate an accurate and efficient method to study the age and metallicity evolution in stellar systems using spectra integrated along the line-ofsight. It was extensively tested and validated on a library of 40 Galactic globular clusters and applied to a sample of 16 dwarf elliptical galaxies in cluster and group environments and to NGC 205. The comparison between the integrated light measurement and CMD estimates of the clusters age and metallicity shows that : (1) The metallicity estimations of the old stellar populations are accurate up to 0. 15 dex ; (2) the models have to be improved to account for the blue-horizontal branchs and the blue stragglers stars, but this problem can be presently solved by adding ad’hoc blue stars to the models ; (3) the different synthesis models give similar results providing large libraries are used for the synthesis. Further, encouraged by the good results, I applied the full spectrum fitting to dwarf elliptical galaxies observed with FORS at the VLT. The most striking results are : (1) The small galaxies start to form stars in the early Universe (at similar ages like the ages of Galactic globular clusters) and their star formation history is in agreement with the down-sizing scenario of galaxy evolution. 40% of the stellar mass of dEs was formed before z=1 ; (2) The dwarf ellipticals have in general decreasing metallicity from the centre by typically 0. 5 dex in one halflight radius. These gradients are already present in the old population. The numerical simulations predict them, but need a longer time to construct them. The new observations will allow to improve the models. The study of NGC 205, galaxy of the Local Group of a similar mass, indicate similar characteristics, suggesting that they do not depend on the environment