Großräumige Strukturen als Test kosmologischer Modelle

• Applicant: Privatdozent Dr. Volker Müller
• Subject Area: Astrophysics and Astronomy
• Term: from 1999 to 2011
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5192376

• Final Report Year: 2012

Final Report Abstract

In dem Projekt wurden Eigenschaften von Galaxiengruppen und das großräumigen Netzwerkes in der Galaxienverteilung untersucht und mit Simulationsdaten des kosmologischen Standardmodells verglichen. Die Gegenüberstellung von Simulationen und Beobachtungsergebnissen von kompakten Gruppen belegt, dass deren Bildung gut im Modell der hierarchischen Clusterung mit kalter dunkler Materie und einer kosmologischen Konstante verstanden werden kann. Insbesondere zeigte sich eine Korrelation des Alters der Gruppe und der Kompaktheit. Der Anteil der kompakten an allen Galaxiengruppen beträgt etwa 20 bis 30 Prozent, wobei diese Angabe von dem genauen Definitionskriterium abhängt. Es wurde versucht, die Leuchtkraftverteilung in Galaxiengruppen zu schwächeren Galaxien hin auszudehnen. Dabei wurde aber überraschender Weise nur eine starke Abnahme der Leuchtkraftverteilung gefunden. Dies deckt sich nicht mit den Erwartungen der Simulationsergebnisse und hat vermutlich die gleiche Ursache wie die geringere beobachtete Anzahl von Satellitengalaxien in der lokalen Gruppe im Vergleich zu theoretischen Voraussagen. Im Rahmen des Projektes wurde ein neuer Katalog von Gruppen von Galaxien aus dem Sloan-Digital- Sky-Survey erzeugt, der sehr vollständig und zuverlässig Gruppenmitglieder erfasst. Aus den Gruppen sowie der aus Simulationen abgeleiteten Dichteprofile in der Gruppenumgebung wurde eine neue Rekonstruktion des kosmischen Dichtefeldes in dem Surveyvolumen gewonnen. Es zeigt in hoher Auflosung die Charakteristika des kosmischen Netzwerkes der großskaligen Materieverteilung wie in Simulationsrechnungen. Die Auswertungen dieser Rekonstruktion ergaben typische Morphologien der großräumigen Strukturen im SDSS wie Filamente, Zeldovich-Pancakes und Leerräume (voids). Deren Statistik stimmt hervorragend mit dem Vergleich von Simulationsresultaten überein. Die großräumige Materieverteilung und die Eigenschaften von Untersystemen unterstützt das kosmologische Standardmodell mit Parametern, die aus verschiedenen Präzisionsmessungen hervorgegangen sind. Die Unterhäufigkeit von schwachen Galaxien in kompakten Gruppen bleibt als offenes Problem, da hier die bisherige Statistik der Daten nicht ausreicht.

Publications

• “The Fossil Phase in the Life of a Galaxy Group”. MNRAS 387 (2008), 933
  A.v. Benda-Beckmann, E. D'Onglia, S. Gottlöber, M. Hoeft, V. Müller
  
• The redshift evolution of LCDM halo parameters. Proceedings of CRF2010, DESY Hamburg, Nov 9-12 2010
  J.C. Munoz-Cuartas, A.V. Maccio, S. Gottlöber, A.A. Dutton
  
• “A detailed view of filaments and sheets in the warm-hot intergalactic medium. I. Pancake formation”. A&A, 522 (2010) A114+
  J.S. Klar, J. O. Mücket
  
• “Halo based reconstruction of the cosmic mass density field". MNRAS 417 (2011) 1303
  J.C.Munoz-Cuartas, V.Müller, J.Forero-Romero
  
• “The Cosmic Mass Density Field Reconstruction from the SDSS Group Catalog”. Astrophysics and Space Science Proceedings “Environment and the Formation of Galaxies: 30 years later”, Springer 2011
  J.C. Munoz-Cuartas, V. Müller, J. Forero-Romero
  
• “The redshift evolution of LCDM halo parameters: concentration, spin and shape”. MNRAS 411 (2011) 584
  J.C. Munoz-Cuartas, A.V. Maccio, S. Gottlöber, A.A. Dutton
  
• “Galaxy groups and haloes in the SDSS-DR7". MNRAS (2012)
  J.C. Munoz-Cuartas, V. Müller
  
• “The inner structure of haloes in Cold+Warm dark matter models”. MNRAS (2012)
  A.V. Maccio, O. Ruchayskiy, A. Boyarsky, J.C. Munoz-Cuartas