Gravitational Lensing Statistics

Abstract

Models of the formation and growth of the large-scale structure of the universe predict that a large fraction of the cosmic matter resides in small dark matter halo structures of mass 10^8 M_Sun. Confirming the presence of such dwarf structures would further strengthen current cosmological models. However, these structures have low luminosity or are non luminous and cannot be detected by standard observational methods. Thus an indirect method of detection is required. In this thesis we have used gravitational lensing statistics to investigate whether the dwarf structures could be discovered through their gravitational lensing effects and thus be detectable by their influence on the light from background sources. Using models of the density distribution of dark matter halo structures as well as the time evolution of their number density we compare the lensing effects of the dwarf structures to that of a common type of well known, and much larger, lensing objects. We find that dwarf structures very rarely act as strong lenses. Also, the lensing effects of the dwarfs on source spectra will most likely be undetectable by current detectors.

Samkvæmt fræðilegum líkönum um uppruna og þróun stórgerðar alheimsins er mikill hluti alls efnis bundinn í dvergvöxnum hulduefnishjúpum með massa 10^8 M_Sun. Ef unnt væri að staðfesta tilvist slíkra dverghjúpa myndi það renna styrkari stoðum undir hina viðteknu heimsmynd nútímans. Ljósið sem dverghjúpar senda frá sér er hinsvegar lítið sem ekkert og þar af leiðandi er illmögulegt að finna þá með hefðbundum mælingum. Því er nauðsynlegt að notast við óbeinar mæliaðferðir. Í þessarri ritgerð eru líkindi á þyngdarlinsuhrifum notuð til þess að kanna hvort hægt sé að greina tilvist dverghjúpa út frá þyngdarlinsuhrifum þeirra á fjarlægari ljósuppsprettur. Með því að nota líkön fyrir massadreifingu hulduefnishjúpa og fjölda þeirra sem fall af tíma getum við borið linsuhrif dverghjúpa saman við tilsvarandi hrif stórra vetrarbrauta. Niðurstaðan er sú að dverghjúparnir sýna mjög sjaldan sterk þyngdarlinsuhrif. Einnig er sennilegt að linsuhrif dverghjúpa á róf fjarlægari uppspretta séu ekki mælanleg með núverandi tækni.