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On the Impact and Usefulness of Intrinsic Alignments of Galaxies in a Composite Model on Weak Lensing in Tomographic Surveys

Tugendhat, Tim Manfred

German Title: Über den Einfluss und die Nützlichkeit von intrinsischen Ausrichtungen von Galaxien in einem gemischten Modell auf tomographische Messungen des schwachen Gravitationslinseneffektes

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Abstract

Future weak lensing surveys will be too precise for their own good: due to their impressive statistical precision, their systematics must be treated with extreme care. In particular, intrinsic alignments (IA) of galaxies, which cause galaxy ellipticities to be correlated, are indistinguishable from gravitational lensing. I present two established models for IAs and will link them to the physical properties of two galaxy morphologies, namely spiral and elliptical galaxies. Their amplitudes relative to the lensing spectrum is determined and a realistic mix of galaxies and thus utilised to predict the impact of IAs on a Euclid-like tomographic survey and its inferences on a cosmological parameter set. It will be shown that IAs will give rise to significant systematic errors (biases) in future surveys. Furthermore, I present a method for suppressing the IA signal by using colour information and separating the survey into subsamples of blue and red galaxies. This method can also be used to suppress the lensing signal instead, enabling the treatment of just IAs. Finally, I will show a possible way of constrain deviations from General Relativity (Gravitational Slip) by using the model for elliptical galaxies and leveraging its signal against the one from a known weak lensing signal.

Translation of abstract (German)

Zukünftige Messungen des schwachen Gravitationslinseneffektes werden wegen ihrer beeindruckenden statistischen Genauigkeit die systematischen Fehler mit größter Sorgfalt behandeln müssen. Insbesondere sind intrinsische Ausrichtungseffekte (IA) der Galaxien, welche Elliptizitätskorrelationen verursachen, ununterscheidbar vom Gravitationslinseneffekt. Ich stelle zwei bereits etablierte Modelle für IA–Effekte vor und werde diese den physikalischen Eigenschaften von zwei Galaxientypen, nämlich Spiralgalaxien und elliptischen Galaxien, zuordnen. Ihre relativen Amplituden zum Gravitationslinsen-Spektrum werden bestimmt und bei einem realistischen Mischverhältnis der Modelle wird der Einfluss von IA-Effekten auf eine tomographische Messung, wie sie mit dem Euclid-Satelliten möglich sein wird, des schwachen Linseneffektes gezeigt und gleichzeitig Rückschlüsse auf eine Reihe kosmologischer Parameter untersucht. Es wird gezeigt, dass IA-Effekte signifikante systematische Fehler in geplanten Messkampagnen verursachen werden. Des Weiteren führe ich eine Methode vor, um mithilfe der Galaxie-Farbinformationen die Messung in rote und blaue Galaxien zu unterteilen und so das IA–Signal zu unterdrücken. Diese Methode kann auch benutzt werden, um stattdessen das Gravitationslinsensignal zu unterdrücken, was eine alleinige Behandlung eines IA–Signals ermöglicht. Zuletzt zeige ich eine Möglichkeit auf, das Signal des Modells für elliptische Galaxien gegen ein bekanntes Gravitationslinsensignal auszuspielen, um Abweichungen von der allgemeinen Relativitätstheorie (Gravitational Slip) quantitativ einzugrenzen.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Schäfer, Prof. Dr. Björn Malte
Date of thesis defense: 16 May 2018
Date Deposited: 28 May 2018 06:09
Date: 2018
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Dekanat der Fakultät für Physik und Astronomie
Service facilities > Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg (ZAH) > ZAH: Astronomisches Rechen-Institut
Subjects: 520 Astronomy and allied sciences
530 Physics
Controlled Keywords: Gravitational lensing, Cosmology, Dark energy
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