German Title: Die Entstehung der ersten Galaxien

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Abstract

The primary concern of this thesis is to understand the formation and properties of the first galaxies, as well as the influence of the first stars in terms of radiative, mechanical and chemical feedback. In particular, we elucidate the role of turbulence, ionizing radiation by massive Population III stars, mechanical feedback by highly energetic supernovae, and chemical enrichment. In light of the next generation of ground- and space based telescopes, we derive their observational signature in terms of recombination radiation, bremsstrahlung and 21 cm emission. We find that the cumulative 21 cm signal of the first H II regions will likely be observable by the planned SKA, while the recombination radiation from the first starbursts might be observable by JWST. These probes are essential to test the theoretical framework of the first stars and galaxies and shed some light on this elusive period of cosmic history.

Translation of abstract (German)

Diese Arbeit befasst sich mit dem Einfluss der ersten Sterne auf die Enstehung und den Eigenschaften der ersten Galaxien. Insbesondere werden die Auswirkungen von Turbulenz, ionisierender Strahlung, Stoßwellen und chemischer Anreicherung erläutert. Aufgrund der verbesserten Empfindlichkeit der nächsten Generation von Teleskopen untersuchen wir die Rekombinationsstrahlung, Bremsstrahlung und 21 cm Emission der ersten Sterne und Galaxien. Das integrierte 21 cm Signal der ersten H II Regionen könnte mit dem geplanten SKA entschlüsselt werden, wohingegen die Rekombinationsstrahlung der ersten Sternpopulationen mithilfe von JWST gesehen werden könnte. Diese Beobachtungen sind ein wichtiger Schritt um die Strukturentstehung im frühen Universum besser zu verstehen.