Structure, Abundances, and Reddening of the Magellanic Clouds from its Variable Stars Raoul ...

216 Pages·2012·38.47 MB·English

Structure, Abundances, and Reddening
of the Magellanic Clouds
from its Variable Stars
Raoul Haschke

Dissertation
submitted to the
Combined Faculties of the Natural Sciences and Mathematics
of the Ruperto-Carola-University of Heidelberg, Germany
for the degree of
Doctor of Natural Sciences
Put forward by
Raoul Haschke
born in: Frankfurt am Main, Germany
Oral examination: 2nd May, 2012

Structure, Abundances, and Reddening
of the Magellanic Clouds
from its Variable Stars
Referees: Prof. Dr. E. K. Grebel
Prof. Dr. N. Christlieb

A
Structure,Abundances,andReddeningoftheMagellanicCloudsfromitsvariablestars
Using the data obtained by the Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE) we investigate the
properties oftheoldpopulation oftheMagellanic Clouds(MCs)usingthevariableRRLyraestarsand
oftheyoungpopulation tracedbyCepheids.
Withourownreddeningestimates,wededucedistancestotheRRLyraestarsandCepheids. Thesedis-
tances areusedtodetermine structural parameters, such asscaleheight, position angle andinclination
of the Large Magellanic Cloud (LMC) and Small Magellanic Cloud (SMC). The depth extent of the
SMCis significantly higher than for the LMC.Forthe SMCa quite different orientation of the young
Cepheids is found in comparison to the old RRLyrae stars. One of the most interesting results is the
off-centerbaroftheLMC,whichextendsforupto 5kpcinbothpopulations outofthedisk.
∼
We determine metallicities for single RRLyrae stars and the metallicity distribution functions reveal
significant differences between the LMC and SMC. The mean metallicity of the SMC is 0.2dex
∼
lower. Thisleadstotheconclusion ofadifferentearlyenrichment historyoftheMCs.
Investigating RRLyrae stars in the OGLE field towards the Galactic bulge, we obtain reddening esti-
mates,metallicities anddistances tothebulgeandtoasmallpartoftheSagittariusstream. Thestream
hasasignificantly lowermetallicityandseemstobeinclined.
Performing a spectroscopic analysis of individual element abundances of nine very metal-poor candi-
dateRRLyraestars,wefindthemostmetal-poorstar([Fe/H]= 2.7dex)yetdetectedintheMCs. The
−
other very metal-poor stars have abundances leading to the conclusion that a build-up of the Galactic
halofromamergerwithaMC-typegalaxyisplausible.
Z
Struktur,ElementhäufigkeitenundVerfärbungderMagellanischen Wolkenvonihrenvariablen
Sternen
MitHilfevonDatendesOpticalGravitationalLensingExperimentwerdendieEigenschaftenderMag-
ellanischen Wolken untersucht. Für die alte Population werden RRLyrae Sternen genutzt und für die
jungePopulationCepheiden.
DieMessungderEntfernungenvonRRLyraeSternenundCepheidenwerdenmitunsereneigenenVer-
färbungskarten korrigiert. MitdiesenEntfernungenerrechnenwirdieSkalenhöhe,derPositionswinkel
und die Inklination der Großen und Kleinen Magellanischen Wolke (G/KMW). Die Skalenhöhe der
KMWistsignifikant höheralsdiederGMW.DiejungenCepheiden derKMWhabeneineandereOri-
entierung als die alten RRLyrae Sterne. Eines der interessantesten Resultate ist der versetzte Balken
derGMW,welcher, inbeidenPopulationen, biszu 5kpcausderScheibeherausragt.
∼
Die Metallizitätsverteilungfunktion wird aus Metallizitäten einzelner RRLyrae Sterne bestimmt und
zeigt signifikante Unterschiede zwischen GMWandKMW.Diemittlere Metallizität derKMWistum
0.2dexniedriger. DiesisteinHinweisaufeineunterschiedliche Anreicherungsgeschichte derfrühen
∼
Wolken.
Die Untersuchung der RRLyrae Sterne in den OGLE Feldern des Galaktischen Bulge erlaubt es Ver-
färbungen, Metallizitäten und Entfernungen zu RRLyrae Sternen im Bulge und in einem kleinen Teil
desSagittariusStromszubestimmen. DerStromhateinesignifikantniedrigereMetallizitätundscheint
geneigtzusein.
MitHilfeeinerspectroskopischen AnalysevonindividuellenElementhäufigkeitenvonneunmöglichen
metallarmen RRLyrae Sternen, finden wir den bisher metallärmsten Stern ([Fe/H] = 2.7dex) in
−
den Magellanischen Wolken überhaupt. Die Elementhäufigkeiten der anderen Sterne ermöglichen die
Schlußfolgerung, dass der Galaktische Halo durch die Akkretion einer Galaxie von Magellanischem
Typusentstanden seinkönnte.

Für meine Eltern und für Katharina,
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"Handleso,
dassdieMaximedeinesWillens
jederzeit zugleich
alsPrinzipeinerallgemeinen Gesetzgebung geltenkönne."
ImmanuelKant
§7Grundgesetz derreinenpraktischen VernunftinderKritikderpraktischen Vernunft