Υπολογισμός κοσμολογικών παραμέτρων χρησιμοποιώντας δεδομένα μεγάλης κλίμακας στο καθιερωμένο κοσμολογικό πρότυπο (ΛCDM)
Authors: Παπαγεωργίου Αλέξανδρος 
Published: January 2023

Σκοπός της διατριβής αυτής είναι ο υπολογισμός κοσμολογικών παραμέτρων χρησιμοποιώντας δεδομένα μεγάλης κλίμακας του Σύμπαντος, σε ένα ΛCDM κοσμολογικό υπόβαθρο.Για το σκοπό αυτό θα αναφερθούμε εκτενώς στο σύγχρονο κοσμολογικό πρότυπο, όπως στην ομοιογένεια και ισοτροπία της κατανομής της ύλης σε μεγάλες κλίμακες, στις εξισώσεις κίνησης που διέπουν ένα τέτοιο Σύμπαν, στις συνιστώσες του κοσμολογικού ρευστού, στην καταστατική εξίσωση καθώς και στην δημιουργία της Κοσμικής Μικροκυματικής Ακτινοβολίας Υποβάθρου (CMB). Επίσης θα αναφερθούμε σε θεωρίες δημιουργίας και εξέλιξης των κοσμικών δομών ανάλογα με το είδος της ύλης, καθώς και σε μεθοδολογίες στατιστικής αποτύπωσης των δομών, όπως η συνάρτηση συσχετισμού δύο σημείων και η συνάρτηση συσχετισμού περιοχών υψηλής πυκνότητας από όπου προκύπτει ότι περιοχές υψηλής πυκνότητας, ενός αρχικά Γκαουσιανού πεδίου διαταραχών, είναι πιο σμηνοποιημένες από την ύλη υποβάθρου, γεγονός που αποτυπώνεται με την παράμετρο bias. Με άλλα λόγια η παράμετρος αυτή μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως συντελεστής βαθμονόμησης των διαταραχών φωτεινής ύλης ως προς αυτές της συνολικής, δηλαδή της σκοτεινής και φωτεινής (βαρυονικής) ύλης. Τέλος θα αναφερθούμε στην συνάρτηση μάζας, δηλαδή στην αφθονία των άλω σκοτεινής ύλης συναρτήσει της ερυθρομετατόπισης και της μάζας τους.Στην πρώτη μελέτη λαμβάνονται υπόψη bias δεδομένα από LRG γαλαξίες του Dark Energy Survey και γίνεται μια αυτοσυνεπή σύγκριση μεταξύ των μεταξύ διαφορετικών μοντέλων της σχέσης του λόγου των διαταραχών της μάζας των ιχνηλατών προς τις διαταραχές της ύλης υποβάθρου. Μέσω της στατιστικής μεθόδου ελαχιστοποίησης χ2 και του διορθωμένου κριτηρίου πληροφορίας Akaike, υπολογίζεται η μάζα της άλω σκοτεινής ύλης εντός της οποίας βρίσκεται ένας LRG γαλαξίας, καθώς και ποιο μοντέλο αναπαράγει καλύτερα τα δεδομένα bias. Επίσης, υπολογίστηκε η σταθμισμένη μέση τιμή της ελεύθερης παραμέτρου.Στην δεύτερη μελέτη λήφθηκαν υπόψη δεδομένα γωνιακής συνάρτησης συσχετισμού από LRG γαλαξίες της επισκόπησης 2SLAQ, καθώς και τα ίδια μοντέλα bias που χρησιμοποιήθηκαν στην πρώτη μελέτη. Μέσω της στατιστικής ανάλυσης, (μέθοδος ελαχιστοποίησης χ2 και το διορθωμένο κριτηρίο πληροφορίας Akaike) υπολογίζονται οι ελεύθερες παράμετροι των μοντέλων, μάζα της άλω σκοτεινής ύλης και Ωmh, καθώς και ποιο μοντέλο αναπαράγει καλύτερα τα δεδομένα. Επιπλέον, υπολογίστηκε η σταθμισμένη μέση τιμή των ελεύθερων παραμέτρων.Στην τρίτη εκτεταμένη έρευνα, μελετήθηκε η αφθονία της σκοτεινής ύλης συναρτήσει της μάζας και της ερυθρομετατόπισης. Καταρχήν, μέσω του SelFMC καταλόγου υπολογίστηκαν τα δεδομένα συνάρτησης μάζας για σμήνη γαλαξιών (CMF). Στην συνέχεια, λήφθηκαν υπόψη είκοσι τρία μοντέλα συνάρτησης μάζας και μέσω της στατιστικής μεθόδου ελαχιστοποίησης χ2 και του διορθωμένου κριτηρίου πληροφορίας Akaike, υπολογίστηκαν οι ελεύθερες παράμετροι των μοντέλων, Ωm και σ8, καθώς και η ικανότητά τους να αναπαράγουν τα δεδομένα. Παράλληλα, χρησιμοποιήθηκε ο δείκτης ασυνέπειας (IOI) προκειμένου να μελετηθεί στο κατά πόσο τα μοντέλα αναπαράγουν το κοσμολογικό υπόβαθρο. Τέλος υπολογίστηκε η σταθμισμένη μέση τιμή των ελεύθερων παραμέτρων λαμβάνοντας υπόψη μόνο τα μοντέλα τα οποία είναι συνεπή ως προς την κοσμολογία.