A chromodynamical analysis of S0 galaxies with globular clusters and planetary nebulae

Abstract

Galaxias lenticulares são consideradas como uma fase de transição entre galáxias early-type e late-type, uma vez que apresentam características comuns a tanto um quanto ao outro tipo. Devido a isto, o estudo da evolução deste tipo morfológico de galáxia contribui para o entendimento da evolução de galáxias de forma global. Neste trabalho, estudamos a cinemática dos sistemas de aglomerados globulares (GCs) de três galáxias lenticulares: NGC 2768, NGC 3115 e NGC 7457, usando a cinemática obtida previamente de nebulosas planetárias (PNe). Aglomerados globulares são encontrados universalmente em galáxias luminosas e podem ser usados como tracadores dos seus históricos de formação, através de sua cinemática e parametros de populações estelares. PNe, por sua vez, podem ser usadas como tracadores discretos da cinemática da população estelar global de suas galáxias hospedeiras. O objetivo geral desta dissertação e inferir evidêcias dos processos que contribuíram para a formação e evolução destas galáxias. Específicamente, nosso principal objetivo e obter a cinemática dos GCs em seus respectivos componentes (disco e esferóide) através da cinemática inferida para as galáxias (obtidas previamente com PNe). O presente trabalho aplica o método desenvolvido em Cortesi et al. (2016) para estudar o sistema de GCs da galáxia lenticular NGC 1023. Aqui nos estendemos esta análise para mais três galáxias e usamos dados de PNe e GCs do PN.S (Douglas et al., 2002; Cortesi et al., 2016) e do survey SLUGGS (Pota et al., 2013; Brodie et al., 2014). O método consiste em decompor a luz de uma dada galáxia em seus componentes, esferóide e disco. Com esta decomposição, atribuímos probabilidades para os GCs pertencerem ao disco e esfer oide da galáxia hospedeira. Posteriormente, uma estimação por máxima verossimilhançaa (MLE) e aplicada para obtermos os estimadores mais verossímeis para um modelo gaussiano da distribuição de velocidade destes tracadores. Comparando os resultados obtidos para GCs com os previamente encontrados para PNe, em Cortesi et al. (2011, 2013b), recalculamos as probabilidades de cada GC pertencer a cada um dos componentes da galáxia. Associando cinemática as probabilidades previamente obtidas por fotometria, drasticamente reduzimos o impacto de vieses observacionais. Mostramos que todas as galáxias possuem GCs que podem ser encontrados no esferóide e no disco e a razão entre o movimento ordenado e aleatório nestes sistemas e menor do que os encontrados em galáxias espirais regulares. De maneira geral, encontramos grande variedade na cinemática dos sistemas de GCs para cada galáxia, demonstrando que a formação e o processo de evolução destas galáxias e também variado. No todo, nossos resultados indicam um cenário onde a formação das galáxias em nossa amostra envolveu fusões de galáxias de proporções desiguais, como sugerido na literatura.

Lenticular galaxies are proposed to be a transition phase between early-type and late-type galaxies, as they share properties that can be found in either one or the other type. Therefore, the study of the evolution of such galaxy morphology can shed light on the understating of galaxy evolution in a global way. In this work we study the kinematics of the globular cluster (GC) systems of three lenticular galaxies: NGC 2768, NGC 3115 and NGC 7457, using previously obtained kinematics from planetary nebulae (PNe). Globular clusters are ubiquitously found in luminous galaxies and can be used as tracers of their host galaxies' assembly histories through its kinematics and stellar population parameters. PNe, on the other hand, can be used as discrete kinematic tracers of the overall stellar population of their parent galaxies. The broad goal of this dissertation is to infer evidences on the processes that may have contributed to the formation and evolution of such galaxies. Speci cally, our main objective is to recover the kinematics of the GCs in their respective components (spheroid and disk) with the derived galaxy kinematics (previously obtained with PNe). The present work employs the method developed in Cortesi et al. (2016) to study the GC system of the lenticular galaxy NGC 1023. Here we extend the analysis to three more galaxies and use PNe and GC data from the PN.S (Douglas et al., 2002; Cortesi et al., 2011) and the SLUGGS Survey (Pota et al., 2013; Brodie et al., 2014). The method consists in decomposing the light of a given galaxy in its spheroid and disc components. With such decomposition, we assign probabilities for GCs to belong to the host galaxy disk or spheroid. Furthermore, a maximum likelihood estimation (MLE) is applied to obtain the best t estimators for the parameters of a gaussian model for the velocity distribution of such tracers. Comparing the results obtained for GCs with the ones previously found for PNe in Cortesi et al. (2011, 2013b), we recalculate the probabilities for each GC to belong to each of the galaxy's components. Associating kinematics to the probabilities previously obtained from photometry, we drastically reduce the impact from observational biases. We show that all galaxies have GCs that can be found in the spheroid and disc components and the ratio between ordered and random motions in those systems is lower than the ones found in regular spiral galaxies. Overall we nd that there is great variety in the kinematics of the GC systems in each galaxy, showcasing that the formation and evolutionary processes of these galaxies are also varied. In general, our results point towards a scenario where the assembly of our sample galaxies involved unequal mergers, as suggested in the literature (Bekki et al., 2005; Bournaud et al., 2005).