High-precision astrometry and photometry of star clusters from HST and ground-based telescopes

The aim of this thesis is to study the stellar populations of Galactic open and globular clusters through high-precision, high-accuracy wide-field astrometry (∼ 1 mas) and photometry (∼ 0.01 mag). This thesis is organized into three parts. - The first part introduces the benefits and advantages of the wide field in astrometry, and describes in detail the method we have developed to obtain high-precision photometric and astrometric mea- surements. - The second part discusses the achieved scientific results. The method is applied mainly on three telescope/camera systems (LBC@LBT, WFI@2.2m, WFC3/UVIS@HST), with which two stellar systems were observed: the open cluster M 67 and the globular cluster ω Cen. Thanks to proper- motion measurements, it was possible to disentangle, in both cases, cluster members from field objects in the foreground and in the background. This allowed us to undertake several projects, among which is the study of the end of the white dwarf cooling sequence in M 67 and the mea- surement of its absolute proper motion using as reference background galaxies, the analysis of the ω Cen multiple stellar populations and their relative radial distribution. - The last part presents the projects for the forthcoming future: absolute proper motions of globular clusters, tidal tails analysis and application of our methods to other wide-field imagers, such as HAWK-I@VLT and VISTA, in which our group is deeply involved in the VVV survey (2000 hours of observation already allocated).

Lo scopo di questa tesi è lo studio delle popolazioni stellari di ammassi aperti e globulari mediante astrometria e fotometria, entrambe di alta precisione e accuratezza (∼ 0.01 mag, ∼ 1 mas), con strumenti a grande campo. La tesi è strutturata in tre parti principali. - Nella prima parte si sottolineano i benefici e i vantaggi del grande campo, e viene descritto nei dettagli il metodo per ottenere fotometria e astrometria di alta precisione. - La seconda parte riguarda i risultati scientifici ottenuti. Il metodo viene applicato principalmente a 3 camere (LBC@LBT, WFI@2.2m, WFC3/UVIS@HST) con le quali sono stati osservati l’ammasso aperto M 67 e l’ammasso globulare ω Centauri. Grazie alla misura dei moti propri è stato possibile, in entrambi i casi, separare stelle membre dagli oggetti di campo. Ciò ha permesso di intraprendere diversi progetti, tra cui lo studio della fine della sequenza di raffreddamento delle nane bianche in M 67 e la misura del suo moto proprio assoluto usando come riferimento le galassie sullo sfondo; l’analisi delle diverse popolazioni stellari di ω Cen, e la loro distribuzione spaziale. - Nella parte finale sono presentati i nostri progetti per l’immediato futuro: moti propri assoluti degli ammassi globulari, studio delle code mareali, e applicazione del metodo astrofotometrico ad altre camere a grande campo, come HAWK-I@VLT e VISTA. In particolare il nostro gruppo è pesantemente coinvolto nella survey VVV (2000 ore di osservazione gia` allocate e quelle del primo anno già acquisite).