German Title: Die Auswirkung von Verschmelzungen auf die Entstehung von Galaxien

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Abstract

This thesis explores the effect of galaxy mergers on the evolution of galaxies over the last 8 billion years using the merger trees from a semi-analytic model (SAM) of galaxy formation. The SAM produces reasonable agreement with the distribution of mass, luminosity and colour at low redshifts, as well as the observed merger fractions. I revisit two apparent contradictions between the standard hierarchical model of galaxy formation and observations of early-type galaxies, using the galaxy merger trees as the basis for further modelling. The observed colour--magnitude relation from the Sloan Digital Sky Survey has a change in slope and smaller scatter at the bright end. A simple toy model shows that dry mergers produce similar characteristics. Contrary to previous claims, the small scatter in the observed CMR thus cannot be used to constrain the amount of dry merging. I incorporate stellar population synthesis modelling into this framework to explore the evolution of early-type galaxies since z=1. There is strong evolution in colour and magnitude if no mergers occur after this time. Dry mergers and the recent addition of younger populations onto the red sequence reduce the evolution, mimicking that of an ancient passively-evolving population. Early-type galaxies can therefore appear to have evolved passively even though significant merging activity continues to recent times.

Translation of abstract (German)

Diese Arbeit untersucht die Auswirkungen des Verschmelzens von Galaxien auf die Evolution der Galaxien in den vergangenen 8 Milliarden Jahren unter Zuhilfenahme von merger trees (die baumartige Struktur, die das Verschmelzen innerhalb einer Anzahl Galaxien beschreibt) aus einem halbanalytischen Modell (semi-analytic model, SAM) der Galaxienentstehung. Dieses Modell stimmt gut mit der Verteilung von Masse, Leuchtkraft und Farbe bei niedriger Rotverschiebung, so wie auch mit dem beobachteten Anteil an Verschmelzungen, überein. Die merger trees werden im folgenden als Basis für weitere Modelle benutzt, um zwei scheinbare Widersprüche zwischen dem hierarchischen Standardmodell der Galaxienenstehung und den Beobachtungen früher Galaxientypen neu zu beleuchten. Die gemessene Farb-Helligkeitsbeziehung aus dem Sloan Digital Sky Survey verändert am hellen Ende ihre Steigung und hat dort eine geringere Streuung. Mit einem einfachen Sandkastenmodell kann ich demonstrieren, dass sogenannte dry merger (Verschmelzungen von Galaxien, die kein Gas enthalten) ähnliche Merkmale im Farb-Helligkeitsdiagramm erzeugen. Im Gegensatz zu früheren Behauptungen, kann die beobachtete geringe Streuung des Farb-Helligkeitsdiagramms nicht benutzt werden, um die Zahl der dry mergers festzulegen. Um die Entwicklung früher Galaxientypen ab einer Rotverschiebung z=1 zu untersuchen, binde ich Sternpopulationssynthese-Modelle in diesen Rahmen ein. Ohne Verschmelzungen später als z=1 findet man eine starke Entwicklung der Galaxien in Farbe und Leuchtkraft. Dry mergers und das kürzliche Hinzufügen jüngerer Populationen zur red sequence verlangsamen die Entwicklung, und ahmen so eine sich passiv entwickelnde, ältere Population nach. Frühe Typen können daher erscheinen, als hätten sie sich passiv entwickelt, obwohl Verschmelzen bis in die jüngste Vergangenheit stattgefunden hat.