Dark matter halo properties from galaxy-galaxy lensing

Published: July 19, 2013, 11 a.m.

b'Die Forschungsergebnisse der letzten Jahre haben gezeigt, dass das Universum bei weitem nicht nur aus baryonischer Materie besteht. Tats\\xe4chlich scheinen 72% aus sogenannter Dunkler Energie zu bestehen, w\\xe4hrend selbst vom verbleibenden Teil nur etwa ein F\\xfcnftel baryonischer Materie zugeordnet werden kann. Der Rest besteht aus Dunkler Materie, deren Beschaffenheit bis heute nicht mit Sicherheit gekl\\xe4rt ist. Urspr\\xfcnglich in den Rotationskurven von Spiralgalaxien beobachtet, wurde die Notwendigkeit ihrer Existenz inzwischen auch in elliptischen Galaxien und Galaxienhaufen nachgewiesen. Tats\\xe4chlich scheint Dunkle Materie eine entscheidende Rolle in der Strukturbildung im Universum gespielt zu haben. In der Fr\\xfchzeit des Universums, als die Materieverteilung im Weltraum noch \\xe4u\\xdferst gleichm\\xe4\\xdfig war und nur sehr geringe Inhomogenit\\xe4ten aufwies, bildeten sie die Kondensationskeime f\\xfcr den gravitativen Kollaps der Materie. Numerische Simulationen haben gezeigt, dass der heute beobachtbare Entwicklungszustand des Universums erst durch die zus\\xe4tzliche Masse Dunkler Materie erm\\xf6glicht wurde, die den strukturellen Kollaps erheblich beschleunigte und nur dadurch zur heute beobachtbaren Komplexit\\xe4t der Strukturen f\\xfchren konnte. Da Dunkle Materie nicht elektromagnetisch wechselwirkt, sondern sich nur durch ihre Schwerkraft bemerkbar macht, stellt der Gravitationslinseneffekt eine ausgezeichnete Methode dar, die Existenz und Menge an Dunkler Materie nachzuweisen. Der schwache Gravitationslinseneffekt macht sich zu Nutzen, dass die intrinsischen Orientierungen der Galaxien im Weltraum keine Vorzugsrichtung haben, gleichbedeutend mit ihrer statistischen Gleichverteilung. Die gravitationsbedingte koh\\xe4rente Verzerrung der Hintergrundobjekte f\\xfchrt zu einer Abweichung von dieser Gleichverteilung, die von den Eigenschaften der Gravitationslinsen abh\\xe4ngt und daher zu deren Analyse genutzt werden kann.\\nDiese Dissertation beschreibt die Galaxy-Galaxy-Lensing-Analyse von insgesamt 89 deg^2 optischer Daten, die im Rahmen des CFHTLS-WIDE-Surveys beobachtet wurden und aus denen im Rahmen dieser Arbeit photometrische Rotverschiebungs- und Elliptizit\\xe4tskataloge erzeugt wurden. Das Galaxiensample besteht aus insgesamt 5\\xd710^6 Linsen mit Rotverschiebungen von 0.05 < z_phot \\u2264 1 und einem zugeh\\xf6rigen Hintergrund von insgesamt 1.7\\xd710^6 Quellen mit erfolgreich gemessenen Elliptizit\\xe4ten in einem Rotverschiebungsintervall von 0.05 < z_phot \\u2264 2. Unter Annahme analytischer Galaxienhaloprofile wurden f\\xfcr die Galaxien die Masse, das Masse-zu-Leuchtkraft-Verh\\xe4ltnis und die entsprechenden Halomodellprofilparameter sowie ihre Skalenrelationen bez\\xfcglich der absoluten Leuchtkraft untersucht. Dies geschah sowohl f\\xfcr das gesamte Linsensample als auch f\\xfcr Linsensamples in Abh\\xe4ngigkeit des SED-Typs und der Umgebungsdichte. Die ermittelten Skalenrelationen wurden genutzt, um die durchschnittlichen Werte f\\xfcr die Galaxienhaloparameter und eine mittlere Masse f\\xfcr die Galaxien in Abh\\xe4ngigkeit ihres SED-Typs zu bestimmen. Es ergibt sich eine Gesamtmasse von M_total = 23.2+2.8\\u22122.5\\xd710^11 h^{\\u22121} M_\\u2299 f\\xfcr eine durchschnittliche Galaxie mit einer Referenzleuchtkraft von L\\u2217 = 1.6\\xd710^10 h^{\\u22122} L_\\u2299. Die Gesamtmasse roter Galaxien bei gleicher Leuchtkraft \\xfcberschreitet diejenige des entsprechenden gemischten Samples um ca. 130%, w\\xe4hrend die mittlere Masse einer blauen Galaxie ca. 65% unterhalb des Durchschnitts liegt. Die Gesamtmasse der Galaxien steigt stark mit der Umgebungsdichte an, betrachtet man die Geschwindigkeitsdispersion ist dies jedoch nicht der Fall. Dies bedeutet, dass die zentrale Galaxienmateriedichte kaum von der Umgebung sondern fast nur von der Leuchtkraft abh\\xe4ngt. Die Belastbarkeit der Ergebnisse wurde von zu diesem Zweck erzeugten Simulationen best\\xe4tigt. Es hat sich dabei gezeigt, dass der Effekt mehrfacher gravitativer Ablenkung an verschiedenen Galaxien angemessen ber\\xfccksichtigt werden muss, um systematische Abweichungen zu vermeiden.'