Bulk flows in the local universe from type Ia supernovae
Creators: name: Brinnel, Valéry Soeren
Publisher: name: Humboldt-Universität zu Berlin
Year: 2024
Subjects: subject: Kosmologie
subject: Bulk-flow
subject: Supernovae
subject: ZTF
subject: Lambda-CDM
subject: Cosmology
subject: 530 Physik

description: Typ Ia Supernovae (SNe) können verwendet werden, um Bulk-Flows zu messen, die durchschnittliche Bewegung von Materie relativ zur kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlung (CMB). Bulk-Flow-Studien ermöglichen Tests der Behauptung des Kosmologischen Prinzips von Homogenität und Isotropie für ausreichend große Distanzen. Im letzten Jahrzehnt wurden mehrere hohe Bulk-Geschwindigkeiten in großen Skalen gemeldet, die schwer mit den Vorhersagen des ΛCDM-Kosmologiemodells zu vereinbaren sind. In dieser Arbeit schätze ich Bulk-Flows auf der Grundlage einer neuen Probe von SNe aus einer Next-Generation-Sky-Survey namens Zwicky Transient Facility (ZTF). Die Auswahl und Analyse der großen Anzahl von astrophysikalischen Transienten, die jede Nacht von dieser Survey erfasst werden, ist komplex. Ich habe eine flexible Analysis Software namens AMPEL entwickelt, um diese Aufgaben zu erfüllen. Ein neuer ZTF-Datensatz, der aus etwa 850 Typ Ia SNe besteht, wurde für diese Forschung zusammengestellt. Simulationen zeigen, dass die nicht-sphärische Surveygeometrie von ZTF, die aktuellen Stichprobengrößenbeschränkungen und der Malmquist-Bias zusammen systematische Effekte ergeben, die kleiner sind als die aktuellen statistischen Unsicherheiten. Ich habe die ZTF-Probe zusammen mit zwei anderen kosmologischen SNe-Proben im heliozentrischen Inertialsystem verwendet, um das kosmische Ruhesystem unabhängig vom CMB zu etablieren. Der gemessene Beobachter-Dipol innerhalb der Rotverschiebungsschale 0,06 &lt; z &lt; 0,1 zeigt eine Konvergenz mit dem CMB-Temperaturdipol. Im CMB-Inertialsystem im gleichen Skala wird kein signifikanter Bulk-Flow gemessen.
description: Type Ia supernovae (SNe) can be used to measure bulk flows, the average motion of matter relative to the Cosmic Microwave Background (CMB). Bulk-flow studies enable tests of the Cosmological Principle’s assertion of large-scale homogeneity and isotropy. Over the past decade, several high bulk-velocities at large scales have been reported, which are difficult to unify with constraints from the ΛCDM cosmological model. In this work, I estimate bulk-flows based on a new sample of SNe from a next-generation sky survey called the Zwicky Transient Facility (ZTF). Selecting and analyzing the large number of astrophysical transients detected each night by this survey is complex. I developed a flexible analysis framework called AMPEL to address these challenges. A new ZTF dataset comprising roughly 850 type Ia SNe was assembled for this research. Simulations show that the non-spherical survey geometry of ZTF, the current sample size limitations, and the Malmquist bias together yield systematic effects smaller than current statistical uncertainties. I used the ZTF sample along with two cosmological-grade SNe samples in heliocentric inertial frame to establish the cosmic rest frame independently from the CMB. The measured observer-dipole within the redshift shell 0.06 &lt; z &lt; 0.1 shows convergence with the CMB temperature dipole. In the CMB inertial frame at the same scale, no significant bulk-flow is detected.