Probing the Milk Way's Building Blocks: The Galactic Bulge, Stellar Halo, and Kepler Field-of-View

De Gaia ruimtemissie die momenteel operationeel is, werd speciaal ontworpen om de structuur van de Melkweg in beeld te brengen door het opmeten van meer dan 1 miljard sterren. De Gaia data zullen ons toelaten enkele van de meest fundamentale vragen over galactische vorming en evolutie te beantwoorden in de nabije toekomst. Deze doctoraatsthesis richt zich op de voorbereiding van de wetenschappelijke exploitatie van de grootste en meest diverse astromomische dataset ooit. De thesis bestaat uit twee delen: het onderzoek van de metalliciteitsverdeling in de galactische Bulge, en de ontwikkeling, implementatie en evaluatie van een methode voor de detectie van clustering in multi-dimensionele parameter ruimte.

In het eerste deel werd een belangrijke bijdrage aan de huidige theorieën voor galactische vorming en evolutie geleverd door middel van de detectie van metalliciteitsgradienten in de OGLE-III RR Lyrae populatie van de galactische Bulge. De significantie en ruimtelijke variatie van deze metalliciteitsgradienten werden onderzocht gebruik makend van de OGLE-III fotometrische data. Hierbij werden observationele onzekerheden en systematische fouten in rekening gebracht door middel van een Monte-Carlo simulatie. De resultaten tonen de aanwezigheid van een kleine maar statistisch significante metalliciteitsgradient, hiermee werd extra bewijs geleverd voor de hypothese dat de galactische Bulge op hierarchische wijze gevormd zou zijn.

In het tweede deel wordt een belangrijke bijdrage geleverd aan de toekomstige exploitatie van de Gaia dataset, welke een schat aan informatie zal opleveren over galactische vorming en evolutie, door de implementatie en evaluatie van het OPTICS algoritme en de sterk gerelateerde variant FOPTICS, voor het detecteren van clusters in grote multi-dimensionele datasets. Beide methodes werden geëvalueerd aan de hand van twee test-datasets, representatief voor de toekomstige Gaia data en data van toekomstige ruimtemissies zoals TESS en PLATO. Het grote potentieel van OPTICS/FOPTICS als detectie methode voor substructuren in de stellaire halo en als niet-gesuperviseerde classificatie methode voor variabele sterren, werd aangetoond door toepassing op de gesimuleerde stellaire halo van Bullock en Johnston (2005) en op de fotometrische tijdreeksen van sterren opgemeten door de NASA Kepler missie. Bij de implementatie van OPTICS/FOPTICS werd bovendien speciale aandacht besteed aan optimalisatie: de bekomen nagenoeg lineaire tijdscomplexiteit maakt toepassing op grote datasets mogelijk.