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type: doctoralThesis
metadata_visibility: show
creators_name: Zieser, Britta
title: Probing the matter distribution on intermediate and large scales with weak light deflections
title_de: Untersuchungen der Materieverteilung auf mittleren und großen Skalen anhand schwacher Lichtablenkungen
subjects: ddc-530
divisions: i-714200
adv_faculty: af-13
abstract: Gravitational lensing can constrain the cosmic density field, its evolution and spacetime geometry.
In the first part of this dissertation I demonstrate how information about the internal structure of
galaxy clusters can be gained from observations of weak gravitational lensing. I present a novel
approach which does not rely on symmetry assumptions or parametric models, but is instead built on
a translation-invariant geometric description using Minkowski functionals. An integral measure of the
convergence is constructed from the shear field. The behaviour of excursion sets of this estimator for
varying thresholds characterises the morphology of the mass distribution. An intrinsic scale in the
density profile manifests itself in a change of the logarithmic slope of the first Minkowski functional. I
show how the characteristic noise profile of the density estimator affects the measurement and develop
a strategy which permits the discrimination between a scale-rich profile and a power law.
In the second part I study cross-correlations between weak lensing and the integrated Sachs-Wolfe
effect. I treat cosmic shear as a three-dimensional observable and develop a formalism in which the covariance
of both signals can be calculated. For the numerical evaluation a highly efficient method was
implemented, the performance and reliability of which I demonstrate in a Fisher analysis. For a data
set of the quality of upcoming survey missions like the Euclid satellite, taking the cross-correlation
between the two signals into account lowers the error on cosmological parameters by ten per cent.
abstract_translated_text: Der Gravitationslinseneffekt kann das kosmische Dichtefeld, seine Entwicklung und die Geometrie der
Raumzeit eingrenzen. Im ersten Teil dieser Dissertation zeige ich, wie aus Beobachtungen des schwachen
Linseneffekts Informationen über den inneren Aufbau von Galaxienhaufen gewonnen werden
können. Ich stelle einen neuen Ansatz vor, der nicht auf Symmetrieannahmen oder parametrischen
Modellen beruht, sondern auf einer translationsinvarianten geometrischen Beschreibung anhand von
Minkowski-Funktionalen aufbaut. Ein integrales Maß für die Konvergenz wird aus dem Scherungsfeld
errechnet. Das Verhalten von Exkursionsmengen dieses Schätzers für verschiedene Schwellen
kennzeichnet die Morphologie der Masseverteilung. Eine intrinsische Skala im Dichteprofil offenbart
sich in einer Änderung der logarithmischen Steigung des ersten Minkowski-Funktionals. Ich zeige,
wie das charakteristische Rauschprofil des Dichte-Schätzers die Messung beeinflusst, und entwickle
eine Strategie, die die Unterscheidung zwischen einem skalenbehafteten Profil und einem Potenzgesetz
ermöglicht.
Im zweiten Teil beschäftige ich mich mit Kreuzkorrelationen zwischen dem schwachen Linseneffekt
und dem integrierten Sachs-Wolfe-Effekt. Ich behandle die kosmische Scherung als dreidimensionale
Observable und entwickle einen Formalismus, in dem die Kovarianz beider Signale berechnet werden
kann. Für die numerische Auswertung wurde eine hocheffiziente Methode implementiert, deren
Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit ich in einer Fisher-Analyse demonstriere. Für einen Datensatz
von der Qualität zukünftiger Beobachtungsmissionen wie beispielsweise des Euclid-Satelliten
verringert die Berücksichtigung der Kreuzkorrelation zwischen den beiden Signalen den Fehler kosmologischer
Parameter um zehn Prozent.
abstract_translated_lang: ger
date: 2015
id_scheme: DOI
id_number: 10.11588/heidok.00019017
ppn_swb: 1657408787
own_urn: urn:nbn:de:bsz:16-heidok-190179
date_accepted: 2015-07-07
advisor: HASH(0x561a6282cbe0)
language: eng
bibsort: ZIESERBRITPROBINGTHE2015
full_text_status: public
citation:   Zieser, Britta  (2015) Probing the matter distribution on intermediate and large scales with weak light deflections.  [Dissertation]     
document_url: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/19017/1/dissertation.pdf