Die DESI-Lyman-alpha-Daten: erste Analyse und Einschränkungen für Neutrinos und Dunkle Materie

• Antragsteller: Professor Dr. Felix Kahlhoefer; Professor Dr. Julien Lesgourgues
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 505561742

Dank einer neuen Generation von optischen Durchmusterungen, die der Kosmologie gewidmet sind, ist großer Fortschritt im Hinblick auf grundlegende Fragen an der Grenze zwischen Teilchenphysik und Kosmologie zu erwarten, insbesondere beim unbekannten Wert der Neutrinomassen und bei der Natur der dunklen Materie (DM). Das Dark Energy Spectroscopic Instrument DESI liefert bereits Daten vom Lyman-Alpha(Lya)-Wald von beispielloser Statistik und Qualität bei Rotverschiebungen von 2 bis 5, die sich ideal zur Untersuchung dieser beiden Fragen eignen. Das DESI-Lya-Projekt besteht aus drei Teilen. Eine Komponente wird sich mit theoretischen Entwicklungen befassen, um den Nachweis eines Signals von Neutrinomassen im Lya-Wald zu optimieren und die Auswirkungen von DM-Modellen auf die Messdaten zu modellieren. Eine weitere Komponente wird die Analyse der DESI-Lya-Daten optimieren, wobei sowohl 1D- als auch neuartige 3D-Messungen verwendet werden, um die erforderliche Genauigkeit auf den für dieses Projekt interessanten Skalen und Rotverschiebungen zu erreichen. Um diese beiden Komponenten miteinander zu verbinden, werden wir außerdem neue Werkzeuge für die Interpretation der Lya-Daten mit Hilfe von Emulatoren und optimierten hydrodynamischen Simulationen entwickeln. Die Kombination dieser Komponenten wird zu Ausschlussgrenzen von nie dagewesenener Stärke und Robustheit auf die Neutrinomassen aus den Lya-Daten führen (oder zu einem signifikanten Hinweis auf deren Wert) sowie zu neuen Perspektiven auf verschiedene DM-Szenarien (warme, axionartige oder wechselwirkende DM).

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency
• Kooperationspartner: Dr. Eric Armengaud