Distances and Stellar Population properties using the SBF method

We present some results on the study of stellar population properties and distances of galaxies using the SBF technique. The applications summarized here show that the Surface Brightness Fluctuations (SBF) method is able to i) provide accurate distances of resolved and unresolved stellar systems from ~10 Kpc to ~150 Mpc, and ii) to reliably constrain the physical properties (e.g. age and metallicity) of unresolved stellar systems.Comment: 4 page

Observational Properties of SNe Ia Progenitors Close to the Explosion

We determine the expected signal in various observational bands of Supernovae Ia progenitors just before the explosion by assuming the rotating Double Degenerate scenario. Our results are valid also for all the evolutionary scenarios invoking rotation as the driving mechanism of the accretion process as well as the evolution up to the explosion. We find that the observational properties depend mainly on the mass of the exploding object, even if the angular momentum evolution after the end of the mass accretion phase and before the onset of C-burning plays a non-negligible role. Just before the explosion the magnitude M_V ranges between 9 and 11 mag, while the colour (F225W-F555W) is about -1.64 mag. The photometric properties remain constant for a few decades before the explosion. During the last few months the luminosity decreases very rapidly. The corresponding decline in the optical bands varies from few hundredths up to one magnitude, the exact value depending on both the WD total mass and the braking efficiency at the end of the mass transfer. This feature is related to the exponentially increasing energy production which drives the formation of a convective core rapidly extending over a large part of the exploding object. Also a drop in the angular velocity occurs. We find that observations in the soft X band (0.5 -2 keV) may be used to check if the SNe Ia progenitors evolution up to explosion is driven by rotation and, hence, to discriminate among different progenitor scenarios.Comment: 8 pages, 6 figures, 2 tables. Accepted for the publication on MNRA

Disentangling age and metallicity in distant unresolved stellar systems

We present some results of an observational and theoretical study on unresolved stellar systems based on the Surface Brightness Fluctuations (SBF) technique. It is shown that SBF magnitudes are a valuable tracer of stellar population properties, and a reliable distance indicator. SBF magnitudes, SBF-colors, and SBF-gradients can help to constrain within relatively narrow limits the metallicity and age of the dominant stellar component in distant stellar systems, especially if coupled with other spectro-photometric indicators.Comment: A contributed paper to the Cefalu' (Italy) "Probing Stellar Populations out to the Distant Universe", 4 pages. To appear as an AIP Conference Proceedin

Core collapse and horizontal-branch morphology in galactic globular clusters

Context. Stellar collision rates in globular clusters (GCs) do not appear to correlate with horizontal branch (HB) morphology, sug- gesting that dynamics does not play a role in the second-parameter problem. However, core densities and collision rates derived from surface-brightness may be significantly underestimated as the surface-brightness profile of GCs is not necessarily a good indicator of the dynamical state of GC cores. Core-collapse may go unnoticed if high central densities of dark remnants are present. Aims. We test whether GC HB morphology data supports a dynamical contribution to the so-called second-parameter effect. Methods. To remove first-parameter dependence we fitted the maximum effective temperature along the HB as a function of metal- licity in a sample of 54 Milky Way GCs. We plotted the residuals to the fit as a function of second-parameter candidates, namely dynamical age and total luminosity. We considered dynamical age (i.e. the ratio between age and half-light relaxation time) among possible second-parameters. We used a set of direct N-body simulations, including ones with dark remnants to illustrate how core density peaks, due to core collapse, in a dynamical-age range similar to that in which blue HBs are overabundant with respect to the metallicity expectation, especially for low-concentration initial conditions. Results. GC total luminosity shows nonlinear behavior compatible with the self-enrichment picture. However, the data are amenable to a different interpretation based on a dynamical origin of the second-parameter effect. Enhanced mass-stripping in the late red-giant- branch phase due to stellar interactions in collapsing cores is a viable candidate mechanism. In this picture, GCs with HBs bluer than expected based on metallicity are those undergoing core-collapse.Comment: 7 pages, 7 figures, A&A accepte

A minimal-invasive method to retrieve and identify entheseal tissue from psoriatic arthritis patients

1.1 Hintergrund und Ziele Die Enthese ist eine spezialisierte Grenzfläche, die aus dichten Bindegewebsfasern besteht und den Ansatz von Sehnen und Bändern am Knochen vermittelt. Die Enthesitis, definiert als Entzündung dieser Ansatzstellen, ist ein charakteristisches Merkmal der Spondyloarthritis (SpA), einschließlich der Psoriasis-Arthritis (PsA). Sie tritt bei etwa 30 % der PsA-Patienten auf und gilt als frühes primäres Ereignis in der Pathogenese der Krankheit. Daten zur Enthesitis bei PsA stammen aus MRT- oder Ultraschallstudien, die für die Formulierung der Diagnose, die Abschätzung der Gewebeschäden und die Beurteilung des Ansprechens auf die Behandlung von entscheidender Bedeutung sind. Trotz dieser Beiträge sind die molekularen Mechanismen, die der Enthesitis zugrunde liegen, noch immer nicht vollständig verstanden. Eine qualitativ hochwertige Entnahme von menschlichem Gewebe hat entscheidend zum besseren Verständnis von Arthritiden wie der rheumatoiden Arthritis (RA) beigetragen. Tatsächlich wird die minimalinvasive, Ultraschall (US)-geführte Entnahme von Synovialgewebe routinemäßig sowohl für diagnostische Ansätze als auch für Forschungszwecke eingesetzt, um die pathophysiologischen Mechanismen der Krankheit zu klären und neue therapeutische Ziele zu ermitteln. Synovialgewebe ist jedoch leicht zugänglich und verfügt über eine gut definierte anatomische Struktur. Biopsien von Enthesen werden dagegen sehr selten durchgeführt und sind technisch anspruchsvoll. Dies liegt vor allem daran, dass ein vollständiges Präparat gewonnen werden muss und eine offene Operation erforderlich ist. Diese Einschränkungen sind der Grund für den derzeitigen Mangel an Studien, die sich auf enthesiales Gewebe bei Patienten mit PsA konzentrieren. Hier schlagen wir einen minimalinvasiven, US-geführten Biopsieansatz vor, der keine gleichzeitige Entnahme von Knochengewebe erfordert und eine Second Harmonic Generation (SHG)-Mikroskopie beinhaltet, die auf dem Prinzip der Verdopplung der Schwingungsfrequenz des eingestrahlten Lichtes beruht, um das Vorhandensein von enthesialem Gewebe innerhalb der entnommenen Probe zu bestätigen. 1.2 Methoden (Patienten, Material und Untersuchungsmethoden) Ellenbogen von fünf Körperspendern wurden aus dem Institut für Anatomie entnommen und zehn PsA-Patienten mit Ellenbogen-Enthesitis wurden rekrutiert. Die Biopsie (5 mm) aus den Strecksehnenansätzen des lateralen Epikondylus wurde mit einer Blakeslay-Zange unter Ultraschallkontrolle durchgeführt. Bei den Körperspendern wurde die gesamte Enthese einschließlich der angrenzenden Sehne, des Muskels und des Knochens nach der Biopsie für die weitere Analyse chirurgisch entfernt. Alle Materialien (Kadaverbiopsien, PsA-Biopsien, Kadaverresektionsmaterial) wurden mit 4 % Formalin fixiert, in Paraffin eingebettet und in 2-5 µm große Schnitte geschnitten. Das Material wurde mit Hämatoxylin/Eosin, Safranin O und Trichrom gefärbt oder ohne Färbung mit einem Multiphotonenmikroskop (Zeiss LSM 880 NL, Jena, Deutschland) zur Erfassung der SHG-Signale analysiert. Die Bildverarbeitung und die Quantifizierung der SHG-Intensität wurden mit Image J Software V.1.52 durchgeführt. Die statistischen Ergebnisse wurden mit R V.4.0.1 (R Foundation for Statistical Computing) und Prism V.8 (GraphPad Software) visualisiert und ausgewertet. 1.3 Ergebnisse und Beobachtungen Die B-Mode-Ultraschalluntersuchung der lateralen Epikondylus-Enthese wurde an fünf Kadavern durchgeführt. Entlang der Linie zwischen dem lateralen Epikondylus und dem Radiuskopf wurde ein Einschnitt vorgenommen und durch den Einschnitt wurde eine Blakesley-Zange eingeführt. Eine 5 mm große Biopsie der Sehnenplatte der Streckmuskeln (Digitorum communis, Digitus minimus und Carpi radialis) wurde entnommen (= Kadaverbiopsieproben). Die histologische Analyse der Kadaverresektionspräparate zeigte den angrenzenden Knochen (blau in Safranin O) und Muskel (rot in Trichrom) sowie die Enthese zwischen Knochen und Sehne. Die Induktion von SHG durch Multiphotonenmikroskopie ermöglicht die Visualisierung der Zusammensetzung von Strukturproteinen. Die SHG-Intensität (SHG-I) jedes Gewebes (Knochen, Enthese, Sehne, Muskel) wurde in verschiedenen Gewebsregionen (ROI) gemessen und auf den höchsten Intensitätswert (interne Kontrolle; =100%) normiert. Sehnen wiesen stets den höchsten SHG-I-Wert auf (Mittelwert±SD: 91±13%), gefolgt von Knochen (80±12%), während Muskeln den niedrigsten SHG-I-Wert (12±5%) aufwiesen. Enthesen zeigten ein einzigartiges intermediäres Signal (31±6%), das sich statistisch von den anderen Geweben unterschied. Wir verwendeten SHG, um den enthesialen Anteil in Biopsieproben von Kadavern zu validieren. Wir konnten 68% der Biopsieproben als Enthesengewebe identifizieren. Derselbe Ansatz wurde dann zur Biopsie der lateralen Epikondylus-Enthese bei 10 PsA-Patienten verwendet. Die Standard-Histochemie erlaubte keine Unterscheidung zwischen Enthese Sehne und Muskel. Im Gegensatz dazu konnten wir anhand der vordefinierten Cutoffs zeigen, dass 65% der PsA-Gewebeprobe aus Enthesengewebe bestand. Dies stimmt mit unseren früheren Beobachtungen aus Kadaverbiopsien überein. 1.4 Schlussfolgerungen und Diskussion Bislang ist sehr wenig über die zelluläre und molekulare Zusammensetzung menschlicher Enthesen bekannt. Nur wenige Studien haben Biopsien aus peripheren menschlichen Enthesen durchgeführt. Hier schlagen wir einen sicheren, gut verträglichen, minimalinvasiven, US-geführten Biopsieansatz der radialen Ellenbogenenthese vor, die auch eine der häufigsten Stellen für Enthesitis bei PsA ist. In dieser Studie haben wir uns die intrinsischen Eigenschaften der Kollagenfasern zunutze gemacht, die die Enthesen beherbergen, und wir haben einen Bereich von SHG-I beschrieben, der Enthesen identifiziert und von anderen umgebenden Geweben abgrenzt. Diese Ergebnisse ermöglichten es uns, Enthesengewebe in den Biopsien zu erkennen und zu bestätigen. Dieses neu etablierte, standardisierte Biopsieverfahren mit der angeschlossenen Methode zur Sicherstellung der Gewebequalität könnte nützlich sein, um die molekularen und zellulären Veränderungen menschlicher Enthesen bei Krankheiten und die spezifischen Auswirkungen entzündungshemmender Behandlungen bei Enthesitis zu untersuchen

Detection of Surface Brightness Fluctuations in Elliptical Galaxies imaged with the Advanced Camera for Surveys. B- and I-band measurements

Taking advantage of the exceptional capabilities of ACS on board of HST, we derive Surface Brightness Fluctuation (SBF) measurements in the B and I bands from images of six elliptical galaxies with $1500 \leq cz \leq 3500$. Given the low S/N ratio of the SBF signal in the blue band images, the reliability of the measurements is verified both with numerical simulations and experimental data tests. This paper presents the first published B- and I-band SBF measurements for distant ($\geq$ 20 Mpc) galaxies, essential for the comparisons of the models to observations of normal ellipticals. By comparing I-band data with our new Simple Stellar Population (SSP) models we find an excellent agreement and we confirm that I-band SBF magnitudes are mainly sensitive to the metallicity of the dominant stellar component in the galaxy, and are not strongly affected by the contribution of possible secondary stellar components. As a consequence I-band fluctuations magnitudes are ideal for distance studies. On the other hand, we show that standard SSP models do not reproduce the B-band SBF magnitudes of red ((B-I)_0 \gsim 2.1) galaxies in our sample. We explore the capability of two non--canonical models in properly reproducing the high sensitivity of B SBF to the presence of even small fractions of bright, hot stars (metal poor stars, hot evolved stars, etc.). The disagreement is solved both by taking into account hot (Post--AGB) stars in SSP models and/or by adopting Composite Stellar Population models. Finally, we suggest a limit value of the S/N for the B-band SBF signal required to carry out a detailed study of stellar population properties based on this technique.Comment: ApJ accepte

Advances on GRB as cosmological tools

Several interesting correlations among Gamma Ray Bursts (GRB) prompt and afterglow properties have been found in the recent years. Some of these correlations have been proposed also to standardize GRB energetics to use them as standard candles in constraining the expansion history of the universe up to z>6. However, given the still unexplained nature of most of these correlations, only the less scattered correlations can be used for constraining the cosmological parameters. The updated E_peak-E_gamma correlation is presented. Caveats of alternative methods of standardizing GRB energetics are discussed.Comment: 8 parges, AIP conf. proc. "Probing stellar populations out to the distant universe, Cefalu' 2008" Vol. 1111, pp. 579-58

Unsolved Problems about Supernovae

A number of unsolved problems and open questions about the nature and the properties of supernovae are identified and briefly discussed. Some suggestions and directions toward possible solutions are also considered.Comment: 7 pages, Proceedings of 'Probing Stellar Populations out to the Distant Universe', Cefalu, Italy, Sep 7-19, 2008, AIP Conf. Proc. Serie

The formation and evolution of early-type galaxies : solid results and open questions

The most recent results and some of the open key questions on the evolution of early-type galaxies are reviewed in the general cosmological context of massive galaxy formation.Comment: 8 pages, invited review at the workshop "Probing Stellar Populations out to the Distant Universe", Cefalu` (Italy), September 7 - 19, 200

Spectral libraries and their uncertainties

Libraries of stellar spectra are fundamental tools in the study of stellar populations and in automatic determination of atmospheric parameters for large samples of observed stars. In the context of the present volume, here I give an overview of the current status of stellar spectral libraries from the perspective of stellar population modeling: what we have currently available, how good they are, and where we need further improvement