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Illuminating the Universe : New Probes of Reionization and Cosmology

Zahn, Oliver

German Title: Die Erhellung des Universums : neue Untersuchungsmethoden der Reionisation und Kosmologie

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PDF, German
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Abstract

We model the epoch of hydrogen reionisation of the universe, using analytic as well as numerical methods. In a detailed statistical analysis of our results, we find good agreement in the alternative descriptions of the morphology of ionized regions. We use the simulations to make predictions for reionisation observables that should be accessible within a few years years: the kinetic Sunyaev-Zel'dovich effect and fluctuations in the 21 cm spin flip transition of neutral hydrogen. We also propose to use the 21 cm signal to constrain cosmological parameters by probing the matter power spectrum. We also make use of the observable as s source screen for gravitational lensing by large scale structure, and develop a formalism to extract the lens distribution from the characteristics of the lensed 21 cm field.

Translation of abstract (German)

Wir modellieren die Epoche der Reionisation des Universums, mittels analytischer und numerischer Methoden. In einer detailierten Analyse unserer Ergebnisse stellen wir eine gute Uebereinstimmung zwischen den alternativen Beschreibungen der Morphologie der ionisierten Gebiete fest. Wir verwenden unsere Simulationen, um Vorhersagen fuer Beobachtungsgroessen aufzustellen, die innerhalb weniger Jahre zur Verfuegung stehen sollten: der kinetische Sunyaev-Zel'dovich Effekt und Schwankungen in der 21 cm Strahlung aufgrund der Hyperfeinstruktur des Wasserstoffatoms. Wir schlagen auch vor, die 21 cm Strahlung zur Einschraenkung kosmologischer Parameter (mittels Bestimmung des Materie-Leistungsspektrums) zu verwenden. Desweiteren benuetzen wir diese Observable als Hintergrund fuer den Gravitationslinseneffekt aufgrund grosskaliger Strukturen im Universum, und entwickeln einen Formalismus, um die Linsenverteilung aus den charakteristischen Eigenschaften des beobachteten 21 cm Feldes zu rekonstruieren.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Bartelmann, Prof. Dr. Matthias
Date of thesis defense: 10. January 2007
Date Deposited: 16. Jan 2007 10:56
Date: 2007
Faculties / Institutes: Service facilities > Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg (ZAH) > Institute of Theoretical Astrophysics
Subjects: 520 Astronomy and allied sciences
Controlled Keywords: Kosmologie
Uncontrolled Keywords: Kosmologie , Reionisation , Gravitationslinseneffekt , Sunyaev-Zel'dovich EffektCosmology , Reionization , gravitational lensing , Sunyaev-Zel'dovich effect
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