The Stochastic Intergalactic Attenution and its Impact on High-Redshift Galaxies

Abstract

In der vorliegenden Dissertation wird der Einfluss des intergalaktischen, neutralen Wasserstoffs auf die photometrischen Eigenschaften von hoch rotverschobenen Galaxien -- auch intergalaktische Attenuation genannt -- untersucht. Insbesondere wird auf die Unterschiede in den beobachteten Helligkeiten und Farben von Galaxien mit identischen spektralen Energieverteilungen aufgrund der unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften der Wasserstoff -- oder Lyman-$\alpha$ -- Wolken entlang verschiedener Sichtlinien eingegangen. Zuerst wird eine neue Methode entwickelt, mit der Profile verschiedener Absorptionslinien mit wenigem Rechenaufwand und hoher Präzision berechnet werden können. Zunächst wird, basierend auf dieser Methode, ein Modell für die Absorption im intergalaktischem Medium und deren Streuung aufgrund der unterschiedlichen Wolkenpopulationen entlang verschiedener Sichtlinien vorgestellt. Als Input für dieses Modell werden Verteilungsfunktionen für die physikalischen Eigenschaften -- Dichte, Temperatur, und Rotverschiebung entlang der Sichtlinie -- der Lyman-$\alpha$ Wolken verwendet, wie sie in der Literatur vorliegen. Mit Hilfe der Monte Carlo Methode werden aus diesen Verteilungen zufällige Wolkenpopulationen und somit sogenannten Absorptionsmasken erzeugt, die die Absorption entlang einer einzigen Sichtlinie darstellen. Um die Güte verschiedener Sätze von Verteilungsfunktionen zu bewerten, werden zunächst Modellrechnungen für jeden Satz mit Beobachtungen verglichen. Zu diesem Zweck werden Messungen des kosmischen Flussdekrements herangezogen. Diese ist eine von der Bestimmung der Verteilungsfunktionen unabhängige Grösse, die die Menge an neutralem Wasserstoff entlang einer gegebenen Sichtlinie misst. Um den für diesen Vergleich benutzten Rotverschiebungsbereich zu erweitern, werden Messungen die in der Literatur gefunden werden mit unseren eigenen Messungen vervollständigt. Ein bestimmter Satz von Verteilungsfunktionen, für den die Modellrechnungen mit diesen Messungen hervorragend übereinstimmen, wird dann weiter für die Berechnung der Unterschiede in den Magnituden -- auch intergalaktische $k$-Korrektur genannt -- als Funktion der Rotverschiebung für verschiedene Galaxienspektren in verschiedenen Wellenlängenbereichen benutzt. Darüber hinaus wird der Einfluss der intergalaktischen Absorption auf die Bestimmung von photometrischen Rotverschiebungen durch Anwendung spektraler Energieverteilungen analysiert.