Kosmologie und Galaxienausrichtungen mit Lensing 3. Ordnung

Wir leben in einem dunklen Universum. Die beschleunigte Ausdehnung unseres Universums wird durch die geheimnisvolle Dunkle Energie verursacht, während die ebenso geheimnisvolle Dunkle Materie die Bildung von Strukturen im Universum stark beeinflusst. Ein Mittel, um Klarheit über diese beiden schlecht verstandenen Komponenten zu schaffen, ist die Verwendung des so genannten schwachen Gravitationslinseneffekts. Bei dieser Technik wird gemessen, wie die Schwerkraft massereicher Objekte wie Galaxien und Galaxienhaufen den Weg des Lichts, das sich durch den Raum bewegt, krümmt. Durch die Analyse dieser Lichtablenkung können wir die Verteilung der Materie im Universum messen und untersuchen, wie sie sich im Laufe der Zeit verändert. Die Euclid-Mission, die im Sommer dieses Jahres starten soll, beabsichtigt, mithilfe des schwachen Gravitationslinseneffektes den Weltraum detaillierter als je zuvor zu untersuchen. Mit den derzeitigen Methoden zur Analyse der aus diesen Beobachtungen gewonnenen Daten, der so genannten Statistik zweiter Ordnung, können jedoch nicht alle relevanten Informationen erfasst werden. Um den größtmöglichen Nutzen aus der Euclid-Mission zu ziehen, müssen neue statistische Werkzeuge entwickelt werden. Ein solches Werkzeug ist die sogenannte "dritte Ordnungs-Statistik". In diesem Projekt werden wir neue Methoden zur Analyse von Dritten Ordnung-Statistiken des schwachen Gravitationslinseneffektes entwickeln. Wir untersuchen, wie diese Statistiken genutzt werden können, um die Entstehungsgeschichte des Universums besser zu verstehen und die Messungen der Geometrie von Galaxienhaufen zu verbessern. Wir werden auch untersuchen, wie diese Statistiken dazu beitragen können, das Problem des "intrinsic alignment" zu lösen, das die Genauigkeit von Analysen von Statistiken zweiter Ordnung beeinträchtigen kann. Wir werden Beobachtungsdaten aus früheren Himmelsdurchmusterungen und Daten aus der Euclid- Mission verwenden, um die neuen Methoden zu testen und ein genaueres theoretisches Modell zu entwickeln. Die erwarteten Verbesserungen durch die Anwendung von Statistiken dritter Ordnung auf Euclid entsprechen der Analyse von drei weiteren Euclid-ähnlichen Durchmusterungen mit Statistiken zweiter Ordnung allein. Somit haben die Ergebnisse dieser Studie das Potenzial, unser Verständnis der Expansionsgeschichte des Universums, seiner Materieverteilung und des Verhaltens der Dunklen Energie erheblich zu verbessern.