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Velocity Dispersion Measurements of Milky Way Globular Clusters with VLT/X-shooter Spectroscopy

Schönebeck, Frederik

German Title: Geschwindigkeitsdispersionsmessungen von Kugelsternhaufen in der Milchstraße mit VLT/X-shooter Spektroskopie

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Abstract

We have observed 29 globular clusters in the Magellanic Clouds and the Milky Way with VLT/X-shooter, a spectrograph with an exceptionally large spectral range from the ultraviolet to the near-infrared at moderately high resolution. The observations have been performed in drift-scan mode, where the telescope is slewed across the cluster during integration. Our comprehensive cascade of reduction steps allows for an uncertainty less than 10% in the absolute flux calibration and less than 0.02 angstrom in the wavelength calibration of the reduced spectra. For a subset of eleven clusters, for which accurate Hubble Space Telescope photometry is available, we construct detailed synthetic composite spectra based on their stellar populations, and subsequently use them as spectral templates to measure the velocity dispersion profile and radial velocity profile for each cluster. The obtained radial velocities indicate ordered rotation of some clusters. We use the central velocity dispersions to compute the dynamical masses and mass-to-light ratios for our sample. The sample median mass-to-light ratio is 1.7 M_sun / L_sun and fully consistent with a cluster mass that is entirely made up of stars and their remnants. In conjunction with our kinematic results follow-up numerical simulations will help to constrain the cluster mass profiles.

Translation of abstract (German)

Wir haben 29 Kugelsternhaufen in den Magellanschen Wolken und der Milchstraße mit VLT/X-shooter beobachtet, einem Spektrograph mit einer relativ hohen Auflösung und einem außergewöhnlich großem spektralen Bereich vom Ultravioletten bis hin zum nahen Infraroten. Die Beobachtungen wurden im Driftmodus durchgeführt, in dem das Teleskop während der Integration über den Haufen bewegt wird. Unsere umfangreiche Datenreduktion ermöglicht eine Ungenauigkeit kleiner als 10% in der absoluten Flusskalibration und kleiner als 0.02 Angström in der Wellenlängenkalibration der reduzierten Spektren. Für elf Haufen ist präzise Photometrie des Hubble Weltraumteleskops verfügbar, welche benutzt wird um detaillierte synthetische zusammengesetzte Spektren zu konstruieren, die die zugrunde liegenden stellaren Populationen widerspiegeln. Diese Spektren werden als Vorlage benutzt um für jeden Haufen das Geschwindigkeitsdispersionsprofil und das Radialgeschwindigkeitsprofil zu messen. Die Radialgeschwindigkeitsmesswerte weisen auf eine geordnete Rotation von einigen Sternhaufen hin. Wir benutzen die zentralen Geschwindigkeitsdispersionen um die dynamischen Massen und Masse-zu-Leuchtkraft Verhältnisse für unsere Stichprobe zu berechnen. Der Median der Masse-zu-Leuchtkraft Verhältnisse unserer Stichprobe ist 1.7 M_sun / L_sun und damit konsistent mit einer Sternhaufenmasse die sich ausschließlich aus Sternen und ihren Überresten zusammensetzt. In Verbindung mit unseren Ergebnissen sollte es zukünftigen numerischen Simulationen möglich sein Aussagen über die Massenprofile der Sternhaufen zu treffen.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Grebel, Prof. Dr. Eva K.
Date of thesis defense: 23 July 2015
Date Deposited: 15 Oct 2015 08:22
Date: 2015
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Dekanat der Fakultät für Physik und Astronomie
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