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The exact mechanism that drove the formation of the bulge in the Milky Way and in analogous galaxies is still largely debated. Two main formation channels are currently invoked to reproduce the observed chemo-dynamical properties of the MW inner region: a dynamical secular evolution of the disk, and the merging at high redshift of massive clumps formedfrom the fragmentation of the primordial gas-rich disk. The global picture emerging from the photometric and spectroscopic analyses presented in this Thesis is that two peculiar Bulge stellar clusters, Terzan 5 and Liller 1, at odds with their appearance, did not undergo the same formation and evolution path of globular clusters (GCs). Conversely, they experienced a prolonged, multi-episode star formation history fueled by iron-enriched gas that had been deposited in the central region of the clusters. This is more likely explainable by invoking a self-enrichment process. These evidences make them strong candidate present-day remnants of the massive clumps observed in high-redshift galaxies, opening a new line of investigation: these peculiar stellar systems could represent the first observational proof of the hierarchical assembling process predicted by the clump-origin scenario, shedding new light on the formation of our bulge and galaxies’ bulges in a more general cosmological picture.

I processi di formazione dei bulge galattici sono ancora poco chiari e largamente dibattuti in letteratura. In questo contesto, la recente scoperta di alcune peculiarità in Terzan 5, un sistema stellare massiccio precedentemente catalogato come ammasso globulare del bulge della Via Lattea, sembra dare supporto ai modelli secondo i quali i bulge galattici si formano per merging di strutture massicce ad alto redshift. Nonostante le sembianze di ammasso globulare, Terzan 5 si è rivelato un sistema molto più complesso, che ospita popolazioni con metallicità ed età molto diverse tra loro, suggerendo una storia di formazione stellare molto simile a quella ipotizzata per le stelle del bulge e molto diversa da quella che caratterizza i classici ammassi globulari. Liller 1 risulta uno dei candidati più promettenti per la scoperta di altri sistemi, posti nel bulge della Galassia, che potrebbero possedere sotto-popolazioni di diversa età e metallicità, essendo molto massivo e ancora inesplorato a causa dell'elevata estinzione nella sua direzione. Tramite la combinazione di immagini ottiche ad alta risoluzione, provenienti dal telescopio HST, e infrarosse, acquisite con il modulo di ottiche adattive GeMS montato al telescopio Gemini South, il lavoro svolto in questo elaborato ha prodotto come risultato il CMD più fondo e accurato disponibile per Liller 1, permettendo di campionare in maniera affidabile, per la prima volta, il MS-TO e parte della sequenza principale di questo sistema stellare. Lo scenario che emerge da questa tesi pone Liller 1 al di fuori dei classici ammassi globulari, mostrando l'esistenza di sotto-popolazioni di diversa età e molto probabilmente metallicità. La scoperta di questa seconda struttura complessa, dopo Terzan 5, conferma lo scenario secondo il quale questi sistemi stellari siano ciò che rimane di strutture più massicce, formatesi all'epoca di formazione della Via Lattea, che hanno contribuito a formare il bulge della nostra galassia.

In questo elaborato sono state analizzate le principali caratteristiche morfologiche, fotometriche e cinematiche delle diverse tipologie di galassie, secondo la classificazione di E. Hubble. L'approccio utilizzato è di tipo extragalattico, pertanto non verrà presa in esame nello specifico la Via Lattea, ma sarà inserita all'interno della classe morfologica alla quale appartiene. Nella prima sezione vengono analizzati i principali casi di galassie early-type e late-tipe, descrivendo brevemente anche i contributi alla classificazione proposti da de Vaucouleurs e il rapporto che intercorre fra tipologia di galassia e ambiente secondo lo studio di Dressler. Nella seconda sezione sono descritte le principali caratteristiche fotometriche delle galassie ellittiche e spirale, con particolare attenzione allo studio delle isofote per quanto riguarda le ellittiche e al profilo di brillanza per quanto riguarda le spirali. Nel terzo capitolo vengono confrontate le principali caratteristiche cinematiche, nel quale si è cercato di sottolineare gli aspetti comuni ai due tipi di galassie; inoltre vengono descritte alcune delle prove osservative per l'esistenza della materia oscura. Infine, nella quarta sezione viene preso in considerazione un caso interessante di galassia sferoidale nana molto poco luminosa, Segue 1, grazie all'articolo di Geha et al. 2009.

I processi di formazione dei bulge galattici sono ancora poco chiari e largamente dibattuti in letteratura. In questo contesto, la recente scoperta di alcune peculiarità in Terzan 5, un sistema stellare massiccio precedentemente catalogato come ammasso globulare del bulge della Via Lattea, sembra dare supporto ai modelli secondo i quali i bulge galattici si formano per merging di strutture massicce ad alto redshift. Nonostante le sembianze di ammasso globulare, Terzan 5 si è rivelato un sistema molto più complesso, che ospita popolazioni con metallicità ed età molto diverse tra loro, suggerendo una storia di formazione stellare molto simile a quella ipotizzata per le stelle del bulge e molto diversa da quella che caratterizza i classici ammassi globulari. Liller 1 risulta uno dei candidati più promettenti per la scoperta di altri sistemi, posti nel bulge della Galassia, che potrebbero possedere sotto-popolazioni di diversa età e metallicità, essendo molto massivo e ancora inesplorato a causa dell'elevata estinzione nella sua direzione. Tramite la combinazione di immagini ottiche ad alta risoluzione, provenienti dal telescopio HST, e infrarosse, acquisite con il modulo di ottiche adattive GeMS montato al telescopio Gemini South, il lavoro svolto in questo elaborato ha prodotto come risultato il CMD più fondo e accurato disponibile per Liller 1, permettendo di campionare in maniera affidabile, per la prima volta, il MS-TO e parte della sequenza principale di questo sistema stellare. Lo scenario che emerge da questa tesi pone Liller 1 al di fuori dei classici ammassi globulari, mostrando l'esistenza di sotto-popolazioni di diversa età e molto probabilmente metallicità. La scoperta di questa seconda struttura complessa, dopo Terzan 5, conferma lo scenario secondo il quale questi sistemi stellari siano ciò che rimane di strutture più massicce, formatesi all'epoca di formazione della Via Lattea, che hanno contribuito a formare il bulge della nostra galassia.

In questo elaborato sono state analizzate le principali caratteristiche morfologiche, fotometriche e cinematiche delle diverse tipologie di galassie, secondo la classificazione di E. Hubble. L'approccio utilizzato è di tipo extragalattico, pertanto non verrà presa in esame nello specifico la Via Lattea, ma sarà inserita all'interno della classe morfologica alla quale appartiene. Nella prima sezione vengono analizzati i principali casi di galassie early-type e late-tipe, descrivendo brevemente anche i contributi alla classificazione proposti da de Vaucouleurs e il rapporto che intercorre fra tipologia di galassia e ambiente secondo lo studio di Dressler. Nella seconda sezione sono descritte le principali caratteristiche fotometriche delle galassie ellittiche e spirale, con particolare attenzione allo studio delle isofote per quanto riguarda le ellittiche e al profilo di brillanza per quanto riguarda le spirali. Nel terzo capitolo vengono confrontate le principali caratteristiche cinematiche, nel quale si è cercato di sottolineare gli aspetti comuni ai due tipi di galassie; inoltre vengono descritte alcune delle prove osservative per l'esistenza della materia oscura. Infine, nella quarta sezione viene preso in considerazione un caso interessante di galassia sferoidale nana molto poco luminosa, Segue 1, grazie all'articolo di Geha et al. 2009.