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type: doctoralThesis
metadata_visibility: show
creators_name: Schleicher, Dominik Reinhold Georg
title: The Early Universe : Probing Primordial Magnetic Fields, Dark Matter Models and the First Supermassive Black Holes
title_de: Das frühe Universum : Untersuchung von primordialen Magnetfeldern, Modellen dunkler Materie und supermassereichen Schwarzen Löchern
ispublished: pub
subjects: ddc-520
divisions: i-714200
adv_faculty: af-13
keywords: Reionization , primordiale Magnetfelder , dunkle Materie , Schwarze Löcher , ALMAreionization , primordial magnetic fields , dark matter , black holes , ALMA
abstract: The goal of this work is to better understand the universe between recombination and  reionization and to outline new possibilities to explore it in more detail. This concerns  the stellar population, the physics of the early universe, and the formation of the first  supermassive black holes. With the reionization optical depth from WMAP 5, I derive  upper limits for the strength of primordial magnetic fields and dark matter annihilation  / decay, as well as constraints for stellar population models. Further constraints can be  found from the gamma-ray and neutrino background, which rule out s-wave annihilation  of light dark matter. It was shown that future 21 cm observations will constrain primor-  dial magnetic fields even further. To improve our understanding of the origin of the first  supermassive black holes and their high metallicity, I explore how they can be observed  with ALMA and JWST between redshift 5 and 15. For this purpose, I estimated and  classified the available observables, and I provide several independent estimates for the  expected number of high-redshift black holes. In spite of large model uncertainties, one  can expect to find at least a few sources in a solid angle similar to the Hubble-Deep-Field.
abstract_translated_text: Das Ziel dieser Arbeit ist, das frühe Universum zwischen Rekombination und Reionisation  besser zu verstehen und neue Möglichkeiten aufzuzeigen, es zu erforschen. Dies betrifft die  Sternpopulation, die Physik im frühen Universum und die Entstehung der ersten supermassereichen  Schwarzen Löcher. Mit Hilfe der von WMAP 5 gemessene optische Tiefe der Reionisation wurden obere  Schranken für die Stärke von primordialen Magnetfeldern sowie die Annihilation und den Zerfall  dunkler Materie und Einschränkungen für Modelle der Sternpopulation abgeleitet. Durch den  Gammastrahlungs- und Neutrinohintergrund lassen sich weitere Modelleinschränkungen ableiten, die  besonders für leichte dunkle Materie signifikant sind. Ferner wurde gezeigt, dass zukünftige 21 cm  Beobachtungen wesentlich stärkere Einschränkungen an primordiale Magnetfeldstärken liefern. Um den  Ursprung der ersten supermassereichen Schwarzen Löcher und ihrer hohen Metallizität besser zu  verstehen, wurde untersucht, wie sich diese mit ALMA und JWST zwischen Rotverschiebung 5 und 15  beobachten lassen. Hierfür wurden verschiedene Beobachtungsgrößen abgeschätzt und klassifiziert,  und die Anzahl der verfügbaren Quellen abgeschätzt. Trotz großer Unsicherheiten ist zu erwarten, dass  mindestens drei Quellen  in einem Raumwinkel entsprechend dem Hubble-Deep-Field gefunden  werden können. 
abstract_translated_lang: ger
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class_labels: 98.80.Es, 98.70.Vc, 98.54.Cm, 98.54.Kt, 95.35.+d
date: 2009
date_type: published
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date_accepted: 2009-06-09
advisor: HASH(0x55fc36d72388)
language: eng
bibsort: SCHLEICHERTHEEARLYUN2009
full_text_status: public
citation:   Schleicher, Dominik Reinhold Georg  (2009) The Early Universe : Probing Primordial Magnetic Fields, Dark Matter Models and the First Supermassive Black Holes.  [Dissertation]     
document_url: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/9607/1/thesisDSchleicher.pdf