Title (eng)
Observational tests of an inhomogeneous cosmology
Parallel title (deu)
Beobachtungstests einer inhomogenen Kosmologie
Author
Christoph Saulder
Advisor
Werner Zeilinger
Steffen Mieske
Eelco <<van>> Kampen
Assessor
Dominik Schwarz
Luis Felipe Barrientos
Abstract (deu)
Ein beobachtungsorientierter Test, welcher zwischen der Λ-CDM Kosmologie und einer alternativen Theorie namens Timescape Kosmologie zu unterscheiden vermag, wird in dieser Dissertation präsentiert. Letztere Theorie ist möglicherweise in der Lage die beobachtete beschleunigte Expansion des Universums im Rahmen der allgemeinen Relativitätstheorie ohne eine kosmologische Konstante zu erklären. Dazu berücksichtigt jene Theorie die beobachteten Inhomogenitäten und sagt unterschiedliche Expansionsraten für “Voids” und “Walls” (Filamente/Galaxienhaufen) voraus. Um dies zu testen wird eine Analyse von systematischen Variationen im lokalen Hubblefluss benötigt. Die Fundamentalebene der elliptischen Galaxien wird kalibriert und als Entfernungsindikator für diese Untersuchung benutzt. Weiters wird ein solides Modell der Materieverteilung im lokalen Universum aus SDSS und 2MRS Daten erstellt. “Mockkataloge” werden basierend auf der Millennium Simulation zusammengestellt um die Vorhersagen der Λ-CDM Kosmologie und der Timescape Kosmologie mit den Beobachtungen zu vergleichen. Die gesammelten Daten und die Mockkataloge werden einer detaillierten Analyse unterzogen um zu enthüllen ob dunkle Energie tatsächlich nötig ist um die beschleunigte Expansion des Universums zu erklären oder ob es sich dabei lediglich um einen Rückkopplungseffekt der allgemeinen Relativitätstheorie handeln könnte. Es wurden starke Hinweise gefunden, dass die Timescape Kosmologie nicht die beschleunigte Expansion erklären kann und dass stattdessen die Λ-CDM Kosmologie das von den Beobachtungsdaten bevorzugte Modell ist.
Abstract (eng)
An observational test, which distinguishes between Λ-CDM cosmology and an alternative theory called timescape cosmology, is presented in this thesis. The latter theory may be able to explain the observed accelerated expansion of the universe only in terms of General Relativity without the need for a cosmological constant. That theory considers the observed inhomogeneities and predicts different expansion rates for voids and walls (filaments/clusters). To test this, an analysis of systematic variations in the local Hubble flow is required. The fundamental plane of elliptical galaxies is calibrated and used as a distance indicator for this investigation. Furthermore, a solid model of the matter distribution in the local universe is derived using SDSS and 2MRS data. Mock catalogues based on the Millennium simulation are created to compare the predictions of Λ-CDM cosmology and timescape cosmology with the observations. The collected data and mock catalogues undergo a detailed analysis to unravel if dark energy is indeed necessary to explain the accelerated expansion of the universe or if it is just a back-reaction effect from General Relativity. Strong indications were found that timescape cosmology cannot explain the accelerated expansion and that Λ-CDM cosmology is the, according to the observations, preferred model instead.
Keywords (eng)
cosmologyextragalactic astronomyearly-type galaxiesdata astronomy
Keywords (deu)
Kosmologieextragalaktische Astronomieelliptische GalaxienDatenastronomie
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
Extent (deu)
IV, 188 Seiten : Diagramme
Number of pages
194
Study plan
Dr.-Studium der Naturwissenschaften (Dissertationsgebiet: Astronomie)
[UA]
[791]
[413]
Association (deu)
Title (eng)
Observational tests of an inhomogeneous cosmology
Parallel title (deu)
Beobachtungstests einer inhomogenen Kosmologie
Author
Christoph Saulder
Abstract (deu)
Ein beobachtungsorientierter Test, welcher zwischen der Λ-CDM Kosmologie und einer alternativen Theorie namens Timescape Kosmologie zu unterscheiden vermag, wird in dieser Dissertation präsentiert. Letztere Theorie ist möglicherweise in der Lage die beobachtete beschleunigte Expansion des Universums im Rahmen der allgemeinen Relativitätstheorie ohne eine kosmologische Konstante zu erklären. Dazu berücksichtigt jene Theorie die beobachteten Inhomogenitäten und sagt unterschiedliche Expansionsraten für “Voids” und “Walls” (Filamente/Galaxienhaufen) voraus. Um dies zu testen wird eine Analyse von systematischen Variationen im lokalen Hubblefluss benötigt. Die Fundamentalebene der elliptischen Galaxien wird kalibriert und als Entfernungsindikator für diese Untersuchung benutzt. Weiters wird ein solides Modell der Materieverteilung im lokalen Universum aus SDSS und 2MRS Daten erstellt. “Mockkataloge” werden basierend auf der Millennium Simulation zusammengestellt um die Vorhersagen der Λ-CDM Kosmologie und der Timescape Kosmologie mit den Beobachtungen zu vergleichen. Die gesammelten Daten und die Mockkataloge werden einer detaillierten Analyse unterzogen um zu enthüllen ob dunkle Energie tatsächlich nötig ist um die beschleunigte Expansion des Universums zu erklären oder ob es sich dabei lediglich um einen Rückkopplungseffekt der allgemeinen Relativitätstheorie handeln könnte. Es wurden starke Hinweise gefunden, dass die Timescape Kosmologie nicht die beschleunigte Expansion erklären kann und dass stattdessen die Λ-CDM Kosmologie das von den Beobachtungsdaten bevorzugte Modell ist.
Abstract (eng)
An observational test, which distinguishes between Λ-CDM cosmology and an alternative theory called timescape cosmology, is presented in this thesis. The latter theory may be able to explain the observed accelerated expansion of the universe only in terms of General Relativity without the need for a cosmological constant. That theory considers the observed inhomogeneities and predicts different expansion rates for voids and walls (filaments/clusters). To test this, an analysis of systematic variations in the local Hubble flow is required. The fundamental plane of elliptical galaxies is calibrated and used as a distance indicator for this investigation. Furthermore, a solid model of the matter distribution in the local universe is derived using SDSS and 2MRS data. Mock catalogues based on the Millennium simulation are created to compare the predictions of Λ-CDM cosmology and timescape cosmology with the observations. The collected data and mock catalogues undergo a detailed analysis to unravel if dark energy is indeed necessary to explain the accelerated expansion of the universe or if it is just a back-reaction effect from General Relativity. Strong indications were found that timescape cosmology cannot explain the accelerated expansion and that Λ-CDM cosmology is the, according to the observations, preferred model instead.
Keywords (eng)
cosmologyextragalactic astronomyearly-type galaxiesdata astronomy
Keywords (deu)
Kosmologieextragalaktische Astronomieelliptische GalaxienDatenastronomie
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
Number of pages
194
Association (deu)
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