Lokale galaxien und super haufen in SZ: Thermische, kinetische und relativistische korrekturen

• Antragsteller: Professor Dr. Klaus Dolag
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 490702358

Galaxienhaufen bieten die einzigartige Möglichkeit unser kosmologische Modell im Detail zu testen. Dies beruht meist auf einem statistischen Vergleich von beobachteten Eigenschaften dieser Objekte mit repräsentativen Simulationen. Um die Einschränkungen, die solche Vergleiche aufgrund der statistischer Ansätze haben zu überwinden, würde man idealerweise eine tatsächliche Repräsentation des Universums benötigen. Speziell konstruierte Anfangsbedingungen ermöglichen es nun, diese lokalen, großskaligen Strukture (LGS) des Universums innerhalb von 600Mpc zu simulieren. In LOKALISIERUNG werden äquivalente von lokaler Galaxien- und Superhaufen simuliert, um den Aufbau dieser LGS vollständig zu verstehen. Damit werden wir deren physikalischen und dynamischen Eigenschaften mit Hilfe des komologische Geschwindigkeistfelds, der beobachtete Emission im Röntgenbereich und dem so genannten Sunyaev-Zeldovich-Effect untersuchen. Dies erlaubt es auch, die Signatur dieser LGS auf den kosmologischen Hintergrund (CMB) in großem Maßstab abzuleiten. Damit wird LOKALISIERUNG den Weg von Präzisionskosmologie basierend auf gemittelten, statistischen Eigenschaften hin zu einem genauen Verständnis des Wachstums von kosmologischen Strukturen ebnen. In der Tat ist das ΛCDM-Modell ein großer Erfolg. Dennoch zeigen sich mit dem Aufkommen der Präzisionskosmologie noch ungeklärte Diskrepanzen zwischen theoretischen Erwartungen und Beobachtungen. Unter diesen ist der Unterschied in der linear entwickelten Amplitude des Materieleistungsspektrums, gemessen mit dem CMB und den Galaxienhaufen (e.g. σ8-Prolem), sowie auch die beobachteten, großräumigen Anomalien im CMB. Hier wird LOKALISIERUNG zum ersten Mal nach einer gemeinsamen Lösung für beide Probleme suchen. Um dieser Herausforderung zu begegnen, wird eine umfassende Analyse der LGS sowie deren Auswirkungen auf den CMB durchgeführt, die auf den hydrodynamischen numerischen Versionen des lokalen Universums bis zu z <0,07 basieren. Dabei werden Beobachtungsdaten von Planck mit numerischen Simulationen der lokalen Galaxien-, Superhaufen und der LGS im Detail verglichen.Dank der Galaxienhaufen Äquivalente von LOKALISIERUNG werden wir zum ersten Mal die genaue Beziehung zwischen deren Massen und ihren beobachteten Proxys ableiten. Wir werden uns mit den CMB-Anomalien in den Planck-Daten befassen und uns auf CMB-Signalquellen konzentrieren, die auf den größten Winkelskalen der lokalen Galaxien- und Superhaufen einen Beitrag leisten. Zusätzlich werden wir erstmals umfassend deren Beiträge zu allen möglichen sekundären CMB-Anisotropien bei großen Winkelskalen erfassen. LOKALISIERUNG wird daher die folgenden Fragen beantworten: Kann das σ8-Problem gelöst oder zumindest verkleinert werden, indem aus den Galaxienhaufen der LGS präzise Skalierungsrelation ableitet und kalibriert? Wie viel der CMB-Anomalien bei niedrigem Multipolen kann druch die LGS in den LOKALISIERUNG Simulationen erklärt werden?

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Kooperationspartnerin: Professorin Dr. Nabila Aghanim