Eine tomographische Rekonstruktion des intergalaktischen Gases im lokalen Kosmischen Netzwerk

• Antragsteller: Professor Dr. Philipp Richter
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 585782421

Die Kosmologie sagt voraus, dass sich die Materie im Universum zu einem ausgedehnten Netzwerk filamentartiger Strukturen auf Megaparsec-Skalen entwickelt hat, das als Kosmisches Netz bekannt ist. Eine zentrale, noch unzureichend beantwortete Fragestellung in der Astrophysik betrifft, wie das diffuse intergalaktische Medium (IGM), das das Kosmische Netz durchdringt, die Galaxienbildung und -entwicklung im kosmischen Zeitverlauf beeinflusst. Kosmologische Simulationen legen nahe, dass großräumige Gaszirkulation zwischen Galaxien und dem IGM durch die umgebende kosmologische Umgebung geprägt werden. Um diese Prozesse beobachtend auf statistisch signifikanter Basis zu untersuchen, sind umfangreiche spektroskopische Datensätze unerlässlich. In diesem Promotionsprojekt soll eine systematische und vollständig automatisierte Spektralanalyse von über tausend im ultravioletten Bereich mit HST/COS gewonnenen Spektren durchgeführt werden. Mithilfe fortschrittlicher statistischer Verfahren beabsichtigen wir, eine tomographische Karte des IGM bei niedrigen Rotverschiebungen (z < 0,5) und seiner Bestandteile zu erstellen. Wir werden mehr als 30.000 Absorptionsliniensysteme analysieren, um die Eigenschaften der HI Lyman  und Metall-Ionen-Absorption zu untersuchen. Dies ermöglicht uns, den Absorptionsquerschnitt und die physikalischen Bedingungen des Gases als Funktion seiner kosmologischen Umgebung mit einer bisher unerreichten statistischen Tiefe zu rekonstruieren. Dazu werden wir diesen Absorptionsliniendatensatz mit archivierten Informationen zu mehreren Millionen Galaxien kombinieren, um die Dichte und Verteilung von HI Lyman  und Metallabsorbern innerhalb einzelner Filamente und Voids zu untersuchen. Unsere Analyse wird fortgeschrittene statistische Methodiken einsetzen, um die räumlichen und physikalischen Eigenschaften dieser Systeme zu charakterisieren. Besonderes Augenmerk soll dabei auf die Untersuchung von HI Lyman  und Metallabsorbern im Umfeld von Galaxiengruppen mit geringer Masse gelegt werden, welche den Großteil der sternbildenden Galaxien im Universum beherbergen. Dadurch wollen wir den Einfluss des AGN-Feedbacks auf großräumige Gaszirkulationen und die Umverteilung von Baryonen jenseits der Virialradien von Gruppen erforschen. Letztendlich wird diese neue HST/COS-Studie wichtige Einblicke in die Natur des intergalaktischen Gases innerhalb des Kosmischen Netzes liefern und unser Verständnis der komplexen Verflechtung zwischen intergalaktischen Absorbern und den großräumigen Strukturen, in denen sie sich befinden, vertiefen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen