A Near‐Infrared–selected Galaxy Redshift Survey

Abstract

Galaxien, gravitativ gebundene Systeme bestehend aus Sternen, Gas, Staub und Dunkler Materie, haben sich aus kleinen Dichtefluktuationen im frühen Universum gebildet. Diese kollabieren aufgrund ihrer Eigengravitation, im Gas bilden sich Sterne, die wiederum im Laufe ihres Daseins das umgebende Medium mit schweren Elementen anreichern. Galaxien sind also laufend Veränderungen unterworfen. Diese Entwicklung der Galaxien im Universum zu verstehen gehört zu den wichtigen Zielen der modernen Astrophysik. Die Entwicklung läßt sich verfolgen, indem man Galaxien bei verschiedenen Entfernungen untersucht. Dank der endlichen Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichtes kann man so Galaxien zu verschiedenen kosmischen Zeiten beobachten. Dazu muß die Entfernung, bestimmt über die kosmologische Rotverschiebung z, für sehr viele Galaxien gemessen werden. Dies kann beispielsweise durch die spektroskopische Vermessung von Spektrallinien geschehen. In dieser Arbeit präsentiere ich eine von mir konzipierte, durchgeführte und ausgewertete spektroskopische Durchmusterung von Galaxien, die aus einem Katalog von Nahinfrarotgalaxien ausgewählt wurden. Diese spektroskopische Untersuchung wird ergänzt durch eine umfangreichere im sichtbaren Licht ausgewählte Durchmusterung, für die die Rotverschiebung aus der Helligkeit bei verschiedenen Wellenlängen zwischen 4500Å und 22000Å ermittelt wurde. Neben der Diskussion der Beobachtungen und Datenanalyse steht vor allem die Untersuchung von Galaxien bei verschiedenen Rotverschiebungen bis z = 1 im Vordergrund. Dies entspricht etwa einer Zeit, zu der das Universum nicht einmal halb so alt war wie heute. Dabei konnte gezeigt werden, daß sich die Leuchtkraftfunktion, das heißt die differentielle Verteilung der Galaxienleuchtkräfte, in den letzten 8 Mrd. Jahren deutlich entwickelt hat: Mit wachsender Rotverschiebung ist eine Zunahme der Helligkeit bei gleichzeitiger Abnahme der Anzahldichte feststellbar. Dieser Effekt ist bei kürzeren Wellenlängen ausgeprägter als bei längeren. Weiterhin wurde die Sternentstehungsrate der Galaxien gemessen, die im gleichen Zeitraum mit der Rotverschiebung ansteigt. Dieser Anstieg wurde mit einem analytischen Modell verglichen, das aus numerischen Simulationen der Galaxienentwicklung abgeleitet wurde. Es zeigt sich, daß dieser Anstieg flacher verläuft als bisher gemessen, aber gut mit der Vorhersage des angesprochenen Modells übereinstimmt. Schließlich wurde der Zusammenhang zwischen Sternentstehungsrate und stellarer Masse untersucht. Es zeigt sich, daß sich das Anwachsen der Sternentstehungsrate mit zunehmender Rotverschiebung über alle stellaren Massen verteilt, im Gegensatz zu früheren Untersuchungen, die vor allem die massereichen Systeme für diesen Anstieg verantwortlich machten. Außerdem zeigt sich, daß die massereichsten Galaxien bei allen Rotverschiebungen die ältesten Sterne enthalten. Contents German Summary (Zusammenfassung) vii List of Figures xii List of Tables xiii List of Abbreviations & Acronyms xv LIST OF TABLES List of Abbreviations & Acronyms To help ...