Frühe Galaxien und Reionisation
Gruppenleiterin: Anne Hutter
![Die Evolution des Universums während der ersten Milliarde Jahre [Image Credit: Anne Hutter]](/fileadmin/_processed_/csm_The_Evolution_of_the_Universe_during_the_First_Billion_Years__Image_Credit_Anne_Hutter__5b58ed9286.png "Die Evolution des Universums während der ersten Milliarden Jahre [Image Credit: Anne Hutter]")
Die Evolution des Universums während der ersten Milliarden Jahre [Image Credit: Anne Hutter]
Forschungsgruppe Frühe Galaxien und Reionisation
Die ersten Milliarden Jahre unseres Universums waren eine Zeit des Wandels, in der die ersten Galaxien als erste Lichtquellen und Produktionsstätten von Elementen schwerer als Lithium entstanden. Ihre Sterne erwärmten und ionisierten das umgebende intergalaktische Gas und trieben so die Übergange von einem kalten, neutralen Universum zu einem warmen, ionisierten Universum voran – die Epochen der Erwärmung und der Reionisation. Teleskope blicken nun tiefer in das All und sammeln Informationen über diese frühen Galaxien und das intergalaktische Medium. Um diese Beobachtungen vollständig interpretieren zu können, modelliert unsere Gruppe die Entstehung und Entwicklung der ersten Galaxien, ihren Einfluss auf das intergalaktische Medium und die daraus resultierenden Beobachtungsdaten mithilfe theoretischer Modelle und Simulationen. Letztendlich wollen wir Fragen beantworten wie: Welche Eigenschaften hatten die ersten Galaxien? Welche Arten von Sternen beherbergten sie, und wie haben diese ihre Leuchtkraft und chemische Anreicherung beeinflusst? Welche Spuren haben die ersten Galaxien bei der Erwärmung und Ionisierung des intergalaktischen Mediums hinterlassen, und wie können wir diese Eigenschaften anhand von Beobachtungen einschränken?
Forschungsschwerpunkte
- Modelle der frühen Galaxienentwicklung und Reionisation: Unsere Gruppe hat das Astraeus-Framework entwickelt, das ein semi-analytisches Galaxienentwicklungsmodell mit einem semi-numerischen Reionisierungsmodel selbstkonsistent koppelt und auf den Ergebnissen von N-Körper-Simulationen der Dunklen Materie läuft. Wir entwickeln Astraeus kontinuierlich und verbessern die Modellierung von Gasprozessen, Sternentstehung, chemischer Anreicherung und spektralen Emissionen, um das frühe Universum besser beschreiben zu können.
- Sternentstehung in frühen Galaxien: Astraeus zeichnet sich dadurch aus, dass es eine sich kontinuierlich verändernde stellare Anfangsmassenfunktion (Initial Mass Function, IMF) unterstützt. Wir untersuchen verschiedene Parametrisierungen und Abhängigkeiten der IMF, ihre Auswirkungen auf die chemische Anreicherung und die Spektren von Galaxien und entwickeln Sternentstehungsmodelle, die die burstartige Natur der Sternentstehung in frühen Galaxien besser beschreiben.
- Das kosmische 21cm-Signal: Wir modellieren das 21cm-Signal während der Epoche der Reionisation und untersuchen statistische Analysen des 21cm-Signals, die die Ionisationsmorphologie des intergalaktischen Mediums quantifizieren. Unser Ziel ist es, die Analysen zu identifizieren, die am empfindlichsten auf die Eigenschaften der ersten Galaxien reagieren und sich für deren Einschränkung durch Beobachtungen eignen.
- Kombinieren von 21cm- und Galaxienbeobachtungen: Wir untersuchen, wie die Kombination von 21cm-Signal- und Galaxienvermessungen Aufschluss über den Reionisationsprozess geben kann. Wir sind besonders an Analysen interessiert, die die Ionisationsmorphologie nachverfolgen, da diese wichtige Erkenntnisse über die Eigenschaften der ersten Galaxien liefern.