Strong damped Lyman alpha absorption (DLA) lines seen spectra of
distant quasar are believed to arise when the sight line to the
quasar goes trough the disc of a galaxy or a proto galaxy. Most of
the neutral matter in the universe is contained in these clouds of
neutral hydrogen that cause the absorption lines. Hence these DLAs
are reservoirs for the formation of stars and galaxies throughout the
universe. Despite intensive efforts over more than two decades only
few galaxies responsible for the DLAs have been found. The problem
is that the galaxies that harbour the neutral clouds are not
necessarily bright, and selecting galaxies based on absorption lines
could well select different types of galaxies than found in large
surveys. If we are to understand how galaxies form out of neutral gas
clouds it is essential to locate the galaxies in which DLAs reside.
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This thesis explores the use of integral field spectroscopy (IFS) to
observe quasars known to have strong absorption lines in their
spectra. IFS allows us to obtain a spectrum at many spatial points
close to the quasar, thus providing images and spectroscopy
simultaneously. From the imaging part, we can directly identify
objects, and from the spectroscopy we can calculate the distances to
the objects. When the distance of the object found in emission
matches the distance to the object that cause the DLA line, we have
identified the absorbing galaxy. <br><br>
Using this technique, we have showed that we can successfully recover
a few DLA galaxies known previously from the literature. In a survey
aimed to increase the number of DLA galaxies we have identified eight
new candidate DLA galaxies. The projected distances from the
candidates to the quasar sight lines indicate that the DLA galaxies
have sizes similar to local disc galaxies. Hence our results suggest
that large discs may be present when the universe was just 2 billion
years old. We furthermore find no differences between the sizes of
the very distant DLA galaxies and those that are not so distant. The
large sizes imply that their neutral hydrogen masses are also similar
to those in local galaxies, but we argue that the DLA galaxies are
not necessarily as luminous as the present day disc galaxies. <br><br>
Taking advantage of the three-dimensional view provided by the IFS
data, the second part of this thesis investigates extended emission
line regions arising in the quasar neighborhood. We find that
extended emission line nebulae are common around quasars, and explore
the effects that may be the cause. Some quasars are known to be
powerful radio emitters while others are not detected at radio
wavelengths. We find that significantly larger and brighter emission
line nebulae are found around the quasars which have the brightest
radio emission, and in particular those that have large radio
jets. The existence of the nebulae can be interpreted as an
interaction of the radio jet with the surrounding medium, but we can
not rule out a scenario where there are density or temperature
differences in the surrounding environment. Only for the brightest
object, where additional velocity information can be derived from the
IFS data, can we argue for an interaction.
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In conclusion the use of IFS to search for faint emission lines, both
from point sources and extended nebulae provides exciting new results
within the scientific areas studied here. / Man glaubt, daß starke gedämpfte Lyman alpha Absorptionslinien (damped
Lyman alpha lines, DLA lines) in den Spektren entfernter Quasare
entstehen, wenn die Sichtlinie zu dem Quasar durch eine Galaxie oder
eine Proto-Galaxie geht. Die meiste neutrale Materie des Universums
ist in diesen Wolken aus neutralem Wasserstoff enthalten, die die
Absorptionslinien verursachen. Daher sind diese DLAs Reservoire für
die Bildung von Sternen und Galaxien im gesamten Universum. Trotz
intensiver Anstrengungen seit mehr als zwei Jahrzehnten konnten nur
wenige Galaxien gefunden werden, die für DLAs verantwortlich sind. Das
Problem ist, daß die Galaxien, die die neutralen Wolken beherbergen,
nicht notwendigerweise hell sind, und Galaxien basierend auf
Absorptionslinien zu selektieren, könnte leicht andere Typen von
Galaxien selektieren, als diejenigen, die in großen Durchmusterungen
gefunden werden. Wenn wir verstehen wollen wie Galaxien aus neutralen
Gaswolken entstehen, ist es entscheidend, die Galaxien ausfindig zu
machen, in denen DLAs liegen.
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Diese Doktorarbeit erforscht die Nutzung der Ganzfeldspektroskopie
(integral field spectroscopy, IFS), um Quasare zu beobachten, die
bekanntermaßen starke Absorptionslinien in ihren Spektren haben. IFS
erlaubt uns, ein Spektrum an vielen räumlichen Punkten nahe des
Quasars zu erhalten, somit Bilder und Spekroskopie gleichzeitig zu
liefern. Aus den Bildern können wir direkt Objekte identifizieren und
aus der Spektroskopie können wir die Entfernungen zu den Objekten
berechnen. Wenn die Entfernung zum gefundenen Objekt mit der
Entfernung zu einer DLA-Linie übereinstimmt, dann haben wir die
absorbierende Galaxie gefunden.
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Diese Methode anwendend, können wir zeigen, daß wir erfolgreich einige
wenige schon aus der Literatur bekannte DLA-Galaxien wiederentdecken
können. In einer auf Erhöhung der Zahl von DLA-Galaxien abzielenden
Duchmusterung haben wir acht neue DLA-Galaxienkandidaten
identifiziert. Die projizierten Entfernungen von den Kandidaten zu den
Quasarsichtlinien lassen erkennen, daß die DLA-Galaxien ähnliche
Größen haben, wie nahe Scheibengalaxien. Daher lassen unsere Resultate
darauf schließen, daß es große Scheibengalaxien gegeben haben könnte,
als das Universum gerade zwei Milliarden Jahre alt war. Außerdem
finden wir keine Unterschiede zwischen den Größen der sehr weit
entfernten DLA-Galaxien und jenen, die nicht so weit entfernt
sind. Die Größen implizieren, daß ihre Massen gebunden in neutralem
Wasserstoff auch ähnlich sind zu jenen in lokalen Galaxien, aber wir
vertreten die Ansicht, daß DLA-Galaxien nicht notwendigerweise so
leuchtkräftig sind wie heutige Scheibengalaxien.
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Den dreidimensionalen Blick ermöglicht durch die IFS-Daten ausnutzend,
untersucht der zweite Teil dieser Doktorarbeit ausgedehnte
Emissionslinienregionen, die in der Nachbarschaft der Quasare
entstehen. Wir finden heraus, daß ausgedehnte Emissionsliniennebel um
Quasare häufig sind und erforschen die ihnen zugrundeliegenden
Effekte. Einige Quasare sind bekannte starke Radioquellen, während
andere nicht im Radiobereich entdeckt werden. Wir zeigen, daß
bedeutend größere und hellere Emissionsliniennebel um Quasare gefunden
werden, welche die stärkste Radioemission, insbesondere große
Radiojets, aufweisen. Die Existenz der Nebel kann interpretiert werden
als eine Wechselwirkung der Radiojets mit dem umgebenden Medium, aber
wir können nicht ausschließen, daß es Dichte- oder
Temperaturunterschiede in der Umgebung gibt. Nur für die hellsten
Objekte, für die zusätzliche Geschwindigkeitsinformation aus den
IFS-Daten abgeleitet werden kann, vertreten wir die Ansicht der
Wechselwirkung.
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Die Nutzung der IFS bei der Suche nach schwachen Emissionslinien von
Punktquellen wie auch ausgedehnten Nebeln bietet spannende neue
Ergebnisse in den hier studierten wissenschaftlichen Gebieten.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:Potsdam/oai:kobv.de-opus-ubp:584 |
| Date | January 2005 |
| Creators | Christensen, Lise Bech |
| Publisher | Universität Potsdam, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät. Institut für Physik und Astronomie |
| Source Sets | Potsdam University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Text.Thesis.Doctoral |
| Format | application/pdf |
| Rights | http://opus.kobv.de/ubp/doku/urheberrecht.php |
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