In dit proefschrift heb ik de verschillende aspecten van het functioneren van A-MKID en JWST ge¨evalueerd en heb ik de stervormingssnelheid
Figuur 7.4: Artist impression van JWST. Credits: NASA
en stellaire massa van een verzameling van sterrenstelsels op z< 33 bestudeerd. Deze verzameling kan worden uitgebreid naar hogere roodverschuiving met JWST. Dit zijn de voornaamste hoogtepunten en conclusies van dit proefschrift.
•De voornaamste kracht van A-MKID is zijn grote blikveld als gevolg van het grote aantal pixels. Dit grote aantal pixels is echter ook een uitdaging omdat het gebruik van traditionele kalibratiemethodes een erg lange tijd vereist om de gehele collectie te kalibreren. Om deze reden heb ik in hoofdstuk 2 een alternatieve kalibratiemethode voorgesteld en getest, om vervolgens de geschiktheid te demonstreren aan de hand van een vergelijking met een traditionele kalibratiemethode in het lab. De nieuwe methode is snel genoeg om gebruikt te worden voor de kalibratie van de grote MKID arrays en is gebaseerd op al beschikbare data, waardoor de methode ideaal is voor A-MKID.
In een MKID array kunnen sommige pixels, doordat ze te dicht bij elkaar liggen met hun frequentie, gekoppeld zijn aan elkaar, zodat wanneer een foton door een detector wordt geabsorbeerd alle pixels die aan deze detector gekoppeld zijn op ditzelfde signaalreageren. Dit effect heet ”crosstalk¨en het kan alleen geminimaliseerd worden met een zorgvuldig ontwerp van de array. In hoofdstuk 3 heb ik de crosstalkeffecten geanalyseerd bij een array van 880 pixels en gevonden dat de meerderheid
van pixels gekoppeld zijn aan tenminste ´e´en andere pixel, door een onecht signaal van meer dan 0.1% boven de maximale respons aan te tonen. Daarom heb ik de gekoppelde detectoren ge¨ıdentificeerd en hun bijdrage van het originele beeld afgetrokken, daarmee aantonend dat het mogelijk is om sterrenkundige beelden na afloop te corrigeren voor het effect van crosstalk.
•In hoofdstukken 3 en 4 heb ik de waarnemingen van sterrenstelsels tot aan z=10 (∼13 miljard jaar geleden) met JWST/NIRCam en MIRI filters gesimuleerd met als doel om de beste combinatie van JWST breedbandfilters om de eigenschappen van sterrenstelsels, bijvoorbeeld roodverschuiiving en stellaire massa, te begrijpen. Ik heb gevonden dat de hulpwaarnemingen op kortere golflengtes dan die gebruikt zullen worden door JWST (bijvoorbeeld Hubble Space Telescope banden) noodzakelijk zijn om de roodverschuiving van sterrenstelsels op z<7 te reconstrueren. Op z=7-9 zullen de NIRCam breedbandfilters voldoende zijn om de sterrenstelseleigenschappen te achterhalen voor de meerderheid van sterrenstelsels, zo lang het signaal tenminste 10 keer sterker is dan het ruisniveau (S/N>10). Op z=10 zijn echter zowel de NIRCam als MIRI breedbanden nodig om zowel de roodverschuiving als de stellaire massa te achterhalen. Voor sommige specifieke type sterrenstelsels (oftewel sterrenstelsels met emissielijnen geproduceerd in nevels) op z=7-10 zal het echter lastig zijn om sterrenstelseleigenschappen te bepalen met elke combinatie van JWST breedband filters. De frequentie en het belang van dit type sterrenstelsels zal duidelijk worden met de eerste JWST observaties. Al deze testen zijn nuttige referenties om toekomstige JWST observaties te plannen.
•Stervormingssnelheden (Star formation rates in het Engels, hierna SFR) en stellaire massa’s zijn twee fundamentele grootheden om sterren- stelselevolutie en de samenkomst van massa op verschillende kosmische tijden te bestuderen. De meerderheid van sterrenstelsels laat een nauwe relatie zien tussen deze twee grootheden, de zogenaamde hoofdreeks, die wordt verklaard met een langdurende, stabiele manier van stervorming. Hier tegenover staat dat sommige sterrenstelsels, ook wel zogenaamde “starbursts”genoemd, hogere stervormingsnelheden laten zien dan verwacht aan de hand van hun stellaire massa, terwijl andere sterrenstelsels, kalme stelsels genoemd, erg lage stervormingsnelheden laten zien voor hun stellaire massa. In hoofdstuk 6 heb ik de SFR en stellaire massa van een verzameling sterrenstelsels op z=0.5-4 geanalyseerd om de fractie te bepalen van elke modus van stervorming voor verschillende stellaire massa’s en roodverschuivingen. Ik heb gevonden dat de fractie van starburststelsels toeneemt met toenemende roodverschuiving
en afnemende stellaire massa, wat verklaard kan worden door een toenemende frequentie van samensmeltende sterrenstelsels bij lagere massa sterrenstelsels en hogere roodverschuiving. De fractie van kalme sterrenstelsels neemt daarentegen toe met toenemende stellaire massa en afnemende roodverschuiving. Dit type analyse kan in de toekomst met JWST worden uitgebreid naar hogere roodverschuiving om te begrijpen of de fractie van starburststelsels blijft toenemen met roodverschuiving en wat the bijdrage van starbursts is aan de kosmische stervorminggeschiedenis.
ACKNOWLEDGEMENTS
A bit more than four years ago I applied for a PhD position just after searching on Google Maps the location of the city, unknown at that time to me, of Groningen. I did not know anything about the Netherlands, Groningen or the Kapteyn Institute and, now that I am finished, I can say that I have been extremely lucky. I am happy of these years spent at the Kapteyn, of my PhD project, of the work that I did and, in general, of all the experiences I had here. Therefore, I will briefly thank all those people that helped me to finish this PhD thesis or shared some of their time with me. My memory is known for being quite full of holes, so I ask in advance for forgiveness to everyone who should be in these acknowledgements but I forgot to include.
First of all, I would like to thank Karina for supporting and guiding me during these four years. Working with you has been extremely smooth and stimulating, and I am grateful you had a nice plan B when it was sure that A-MKID would not start to operate before the end of my PhD thesis. Moreover, thanks for always giving me nice advices both at work and outside the working environment.
The part of this PhD thesis related to engineering was particularly difficult for me, so I thank Andrey for assisting me in the first steps of my project. Moreover, I would like to thank Stephen for his patience
in explaining to me the “black magic” behind KID technology all those (numerous) times when Andrey was not available, and for showing me all the work done in the lab.
Paul, we did not interact too much during my PhD, but I would like to thank you for always being available when I needed you.
I am also very grateful to the reading committee of this thesis, Paolo, Herv`e, and even more to Scott for his patience in correcting my English.
I would like to thank all secretaries of both Kapteyn and SRON, as well as both computer groups, who helped me several times during these four years.
During these years working both at Kapteyn and at SRON I met numerous friendly people, who made me feel comfortable, built a nice work environment and shared with me their free time.
I would like to thank my officemates, Cristiana, Olmo, Niels and Johan, for all the funny moments and numerous chats about tv series, Dutch and Italian traditions, pictures of cute little girls or crochet and, even more, for supporting and cheering up each other during these years. I would also like to thank our moka for making a good (Italian) coffee.
Wouter, Soh, Will and Smaran, thanks for all the useful discussion during our group meetings and for the gossips/chats outside. Wouter, thank you also a lot for translating my Summary in Dutch.
Thanks to all my football teammates, too many to be listed here individually, who allow me to play one more time my favourite sport and did not comment on my scarce skills.
One of my favourite hobby is role play gaming, therefore I would like to thank all the players that in these years shared with me fantastic adventures with dragons, orcs and wizards: Wouter (again), Mustafa, Nadine, Davide (Poppo), Enrico, Cristiana, Lorenzo, Crescenzo, Alessandro e Olmo. Moreover, thanks to everyone who was so brave to try the live role play games organised by Antonino and me, becoming first politicians in the ‘30 and then cowboys. So thanks (again, for some) to Mustafa, Tugba, Wouter, Anastasia, Cristiana, Davide M., Mery, Manolis, Davide P., Lorenzo, Enrico, Katia, Hanna. I hope I am not forgetting anyone and that we will play together again.
Grazie anche a tutti gli italiani, Davide M. e P., Crescenzo, Lorenzo, Olmo, Enrico, Cristiana, Alessandro, Marisa, Francesco e Filippo, per aver in generale sopportato la mia acidit`a verso l’Olanda (alla fine non `e proprio cos`ı male) e per aver condiviso con me serate o pause caff`e in compagnia, piene di cibo, chiacchiere e allegria.
Anastasia, thanks for convincing Antonino to be stubborn and for all the chats and the wine/tequila evenings.
And thanks, in general, to all persons who shared funny evenings and nice moments with me at work or in their free time.
Grazie alla mia amata Compagnia del dente d’avorio e affiliati, Peo, Seba, Igor, Erica, Mirko, Emmanuele e Elena, per continuare a litigare con skype e la connessione internet pur di sentirmi e giocare assieme.
Infine grazie Antonino “semplicemente” per essere al mio fianco, perch`e mi supporti e sopporti in tutto quello che faccio, perch`e mi calmi e rallegri nei momenti pi`u tesi e in generale perch`e stai divedendo con me il tuo tempo.
Grazie a tutta la mia famiglia, mamma, pap`a, Ele, Polipa e Tommaso il mio biondo preferito, per avermi incoraggiato e accompagnato in tutti questi anni. Ve vojo ben e speteme che prima o poi torno casa da voialtri!