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Unveiling the properties of the first galaxies through their connection with the intergalactic medium

Description du projet

Modéliser la naissance des premières galaxies

En combien de temps les galaxies se sont-elles formées et ont-elles évolué au cours des premières années de l’Univers? Que savons-nous des premières galaxies? De nombreuses questions demeurent sans réponse. Le projet GalaxyConnect, financé par l’UE, apportera un peu de lumière à ce sujet. Il aura recours à des simulations cosmologiques axées sur le transfert radiatif et l’hydrodynamique afin de modéliser les liens entre les galaxies et le milieu intergalactique (IGM pour intergalactic medium). L’objectif est de comprendre les processus physiques qui régissent les flux galactiques. Plus précisément, le projet se concentrera sur la modélisation des raies d’absorption des métaux, une signature caractérisant les flux galactiques. Dans la mesure où l’interprétation de ces raies métalliques n’est pas une tâche facile (en raison de la dégénérescence entre l’état d’ionisation du gaz et sa métallicité), le projet étalonnera l’état d’ionisation des simulations par rapport aux données existantes de la forêt Lyman-alpha. Cela nous permettra de mieux comprendre la nature des galaxies qui ont enrichi l’IGM en métaux.

Objectif

To understand how the first galaxies formed, we need to characterise their properties. Studying these galaxies directly is challenging, as they are hard to detect in emission. Another way of understanding galaxies in the early Universe is through their interactions with the cosmic web of gas surrounding them, which is observed as absorption lines in the spectra of distant quasars. By studying the ionization state and chemical enrichment of this gas, we can put constraints on theories of galaxy formation.

During this fellowship, hosted at the Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, I will use radiative transfer and hydrodynamic cosmological simulations to model the connection between galaxies and the intergalactic medium (IGM). This research will combine my skills in modelling the IGM with the expertise of my supervisor Prof. Dr. Christoph Pfrommer in the physical processes that drive galaxy outflows. The novel aspect of my work is that I will simultaneously model the evolution of the intergalactic medium on large scales, and the physics driving galaxy formation on smaller scales.

In particular, I will focus on modelling metal absorption lines, which are a signature of galactic outflows. Typically, interpreting these metal lines is hard, due to the degeneracy between the ionization state of the gas and its metallicity. I will break that degeneracy by carefully calibrating the ionization state of the simulations against existing data from the Lyman-alpha forest. This will allow me to constrain the efficiency of galactic outflows, and to understand the nature of the galaxies that enriched the IGM with metals. I will construct mock observations from my simulations to make direct comparisons with real data, testing models of galaxy formation and constraining the timing of reionization. My results will be essential for interpreting existing and forthcoming observations, as well as for making predictions for the next generation of 30-metre telescopes.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Ce projet n'a pas encore été classé par EuroSciVoc.
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Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) H2020-MSCA-IF-2019

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Coordinateur

LEIBNIZ-INSTITUT FUR ASTROPHYSIK POTSDAM (AIP)
Contribution nette de l'UE
€ 162 806,40
Coût total
€ 162 806,40