Stellar population synthesis: the effect of improved Asymptotic Giant Branch models and of interstellar dust on mass-to-light–color relations

Teoreettisen populaatiosynteesin avulla voidaan mallintaa tähtijoukkojen ja galaksien fotometrisiä ominaisuuksia yhdistämällä yksittäisten tähtien tuottama säteily, joka saadaan teoreettisista tähtien kehitysmalleista. Valitsemalla sopiva massajakauma syntyville tähdille voidaan muodostaa yksinkertainen tähtipopulaatio, joka koostuu saman ikäisistä ja kemialliselta koostumukseltaan yhtenäisistä tähdistä. Monimutkaisempia tähtipopulaatioita voidaan muodostaa konvoloimalla yksinkertaisten tähtipopulaatioiden luminositeetti jonkin valitun tähtienmuodostushistorian kanssa sekä yhdistämällä näin muodostettuja populaatioita. Tässä työssä tarkastellaan asymptoottisen jättiläishaaran (AGB) tähtien uusien, tarkentuneiden evoluutiomallien vaikutusta populaatiosynteesin tuloksiin niin yksinkertaisten tähtipopulaatioiden kuin galaksien mallinnukseen soveltuvien monimutkaisempien tähtipopulaatioiden kohdalla. Työn päätarkoitus on tuottaa uudistuneisiin malleihin perustuvat populaation massa-luminositeetti -suhteen ja värin väliset relaatiot (MLC-relaatiot). MLC-relaatioita voidaan käyttää populaation massan määrittämiseen sen fotometristen ominaisuuksien (väri, luminositeetti) perusteella. Lisäksi tutkitaan tähtienvälisen pölyn vaikutusta yksinkertaisen spiraaligalaksimallin MLC-relaatioihin. Työssä käytetyt tähtien kehitysmallit perustuvat julkaisuun Marigo et al. (Astronomy & Astrophysics 482, 2008). Havaitaan, että AGB-tähtien vaikutus populaation integroituun luminositeettiin on pieni näkyvillä aallonpituuksilla, mutta merkittävä lähi-infrapuna-alueella. Vaikutus MLC-relaatioihin on vastaavasti merkittävä tarkkailtaessa luminositeettia lähi-infrapunassa sekä käytettäessä värejä, joissa yhdistetään optisia ja lähi-infrapunan kaistoja. Todetaan, että MLC-relaatioiden käyttö lähi-infrapunassa edellyttää tarkentuneen AGB-vaiheen sisällyttämistä populaatiosynteesin malleihin. Tähtienvälisen pölyn vaikutus MLC-relaatioihin todetaan riippuvan käytetystä kaistasta ja väristä, mutta vaikutuksen havaitaan olevan suurin optisen ja lähi-infrapunan väriyhdistelmillä.

Evolution and Stellar Content of AGN Host Galaxies

In this dissertation, Active Galactic Nuclei (AGN) and their host galaxies are discussed. Together with transitional events, such as supernovae and gamma-ray bursts, AGN are the most energetic phenomena in the Universe. The dominant fraction of their luminosity originates from the center of a galaxy, where accreting gas falls into a supermassive black hole, converting gravitational energy to radiation. AGN have a wide range of observed properties: e.g. in their emission lines, radio emission, and variability. Most likely, these properties depend significantly on their orientation to our line-of-sight, and to unify AGN into physical classes it is crucial to observe their orientation-independent properties, such as the host galaxies. Furthermore, host galaxy studies are essential to understand the formation and co-evolution of galactic bulges and supermassive black holes. In this thesis, the main focus is on observationally characterizing AGN host galaxies using optical and near-infrared imaging and spectroscopy. BL Lac objects are a class of AGN characterized by rapidly variable and polarized continuum emission across the electromagnetic spectrum, and coredominated radio emission. The near-infrared properties of intermediate redshift BL Lac host galaxies are studied in Paper I. They are found to be large elliptical galaxies that are more luminous than their low redshift counterparts suggesting a strong luminosity evolution, and a contribution from a recent star formation episode. To analyze the stellar content of galaxies in more detail multicolor data, especially observations at blue wavelengths, are essential. In Paper III, optical - near-infrared colors and color gradients are derived for low redshift BL Lac host galaxies. They show bluer colors and steeper color gradients than inactive ellipticals which, most likely, are caused by a relatively young stellar population indicating a different evolutionary stage between AGN hosts and inactive ellipticals. In Paper II, near-infrared imaging of intermediate redshift radio-quiet quasar hosts is used to study their luminosity evolution. The hosts are large elliptical galaxies, but they are systematically fainter than the hosts of radio-loud quasars at similar redshifts, suggesting a link between the luminosity of the host galaxies and the radio properties of AGN. In Paper IV, the characteristics of near-infrared stellar absorption features of low redshift radio galaxies are compared with those of inactive early-type galaxies. The comparison suggests that early-type galaxies with AGN are in a different evolutionary stage than their inactive counterparts. Moreover, radio galaxies are found to contain stellar populations containing both old and intermediate age components.