Photometric studies of dwarf elliptical galaxies in the virgo cluster

In der vorliegenden Arbeit werden die Resultate photometrischer Untersuchungen an Zwergelliptischen
Galaxien im Virgo Haufen pr¨asentiert. Als Datenbasis dienten in erster Linie Beobachtungen, die am
Very Large Telescope (VLT) in B- bzw. R-Filtern durchgef¨uhrt wurden. Um eine genauere Untersuchung
der Farbeigenschaften zu erm¨oglichen, wurden diese Daten mit Beobachtungen im U-Filter,
durchgef¨uhrt am D¨anischen 1.5m-Teleskop, erg¨anzt. Die Arbeit besteht im Wesentlichen aus der Bestimmung
der grundlegenden photometrischen Eigenschaften, einer genauen Isophotenanalyse und der
Untersuchung der Farben der Zwerggalaxien.
Die Oberfl¨achenphotometrie, durchgef¨uhrt in allen drei Farbb¨andern, diente der Messung photometrischer
Parameter wie effektiver Radius, effektive Oberfl¨achenhelligkeit, totale scheinbare Helligkeit
usw. und zur Bestimmung der Oberfl¨achenhelligkeits-Profile. Diese Profile wurden anschliessend durch
S´ersic-Modelle (S´ersic 1968) gefittet. Ein Vergleich der gefundenen Modellparameter (zentrale Oberfl
¨achenhelligkeit, Skalenl¨ange, “shape”-Parameter) mit denjenigen von grossen Elliptischen Galaxien
ergibt einen fliessenden U¨ bergang zwischen Zwergen und Riesen, wenn die Daten gegen die absolute
Helligkeit aufgetragen werden. Einzig die meist schwachen Zwergellipsen der Lokalen Gruppe zeigen
oft Abweichungen von dieser Beziehung. In dieser Darstellung erscheinen die Zwerge somit als
Gegenst¨ucke der grossen Ellipsen bei kleineren Helligkeiten. Andererseits zeigt sich, dass die hellsten
Zwerge in unserer Stichprobe die gr¨ossten Abweichungen zwischen Profil und Modell zeigen und dass
diese Abweichungen vor allem in den zentralen Bereichen auftreten. Diese Tatsache deutet darauf hin,
dass zumindest die hellen Zwergellipsen eine komplexere Sternverteilung aufweisen als bisher angenommen. Als Teil der Isophotenanalyse wurden insbesondere die Abweichungen der Isophoten von der Ellipsenform
untersucht. Dabei konnten in vier Objekten Hinweise auf das Vorhandensein einer Scheibenkomponente
gefunden werden. Zusammen mit einem bereits fr¨uher entdeckten Spiralmuster in einer der
Galaxien (Jerjen et al. 2000), gibt es damit bereits f¨unf Zwergellipsen, die Anzeichen einer Scheibenkomponente
zeigen. Sollte der Anteil dieser Objekte in unserer Stichprobe repr¨asentativ sein f¨ur die ganze
Population von Zwergellipsen in Haufen, w¨are das Vorhandensein einer Scheibenstruktur ein h¨aufiges
Merkmal dieses Galaxientyps. Diese spezifische Art von Haufenzwergen k¨onnte ihren Ursprung in Prozessen
haben, bei denen Scheibengalaxien durch die Wechselwirkung mit dem Haufen als ganzem, aber
auch mit den einzelnen Galaxien, transformiert w¨urden (Moore et al. 1998). Solche Transformationsprozesse
k¨onnnen ablaufen, wenn eine Scheibengalaxie in einen Haufen st¨urzt. Die beobachteten Objekte
w¨aren somit transformierte Spiralgalaxien, bei denen ein Teil der Scheibe intakt blieb.
Da die meisten Zwergellipsen in unserer Stichprobe Kerne in ihren Zentren aufweisen, wurde untersucht
wie zentral diese Kerne sind, d.h. ob sie tats¨achlich genau im Zentrum der Lichtverteilung liegen.
Das Resultat best¨atigt das Ergebnis einer fr¨uheren Studie (Binggeli et al. 2000), wonach ein grosser Teil
der Kerne nicht im Zentrum der Lichtverteilung liegt, und dass die Gr¨osse des Abstandes mit abnehmender
Oberfl¨achenhelligkeit zunimmt. Desweiteren wurde die Ausrichtung der Isophoten anhand des Positionswinkels ihrer Hauptachse untersucht. Dabei wurde festgestellt, dass Isophoten vor allem bei runden
Objekten stark verdreht sein k¨onnen. Da dies immer von betr¨achtlichen Ver¨anderungen der Abflachung
begleitet wird, ist diese Beobachtung h¨ochstwahrscheinlich auf Projektionseffekte zur¨uckzuf¨uhren, was
wiederum darauf hindeutet, dass diese Zwergellipsen triaxiale Systeme sind. Im Rahmen der Untersuchung der Farbeigenschaften der Galaxien konnte ¨uberraschend eine Beziehung
zwischen der Abflachung und der Farbe der Objekte nachgewiesen werden: r¨undere Zwergellipsen
sind im Mittel r¨oter als flachere. Unter Einbezug von Daten aus der Literatur stellte sich dann heraus,
dass die gefundene Beziehung tats¨achlich die Metallizit¨at und die Abflachung verkn¨upft: r¨undere Zwergellipsen
sind metallreicher als flachere. Diese Eigenschaft kann im Zusammenhang mit galaktischen
Winden verstanden werden. Durchl¨auft das Zentrum einer Zwerggalaxie eine Periode starker Sternentstehung,
bildet sich aufgrund der stellaren Winde massereicher Sterne und der folgenden Supernova-
Explosionen ein galaktischer Wind, der angereichertes Material nach aussen bef¨ordert. Fr¨uhere Simulationen
zeigen, dass dies vorzugsweise in Richtung des st¨arksten Dichtegradienten, d.h. entlang der
kleinen Halbachse, geschieht (De Young & Heckman 1994). Verliert eine Zwerggalaxie angereichertes
Material aufgrund galaktischer Winde, wird dies also vor allem entlang der kleinen Halbachse geschehen
und die Menge des ausstr¨omenden Materials h¨angt von der L¨ange dieser Achse ab. In der gefundenen
Beziehung zwischen Metallizit¨at und Abflachung widerspiegeln sich daher die Auswirkungen fr¨uherer
Sternentstehungs Episoden. Im Weiteren wurde eine Beziehung zwischen dem Farbindex und dem Farbgradienten gefunden:
blauere Galaxien haben ein eher rotes Zentrum und werden blauer gegen Aussen; bei den r¨oteren Objekten
ist es genau umgekehrt. Der Effekt zeigt sich sowohl in U