Two Approaches to Modern Observational Cosmology: Detection of Point-like Sources in Polarization Maps of the Cosmic Microwave Background, and Estimation of Dark Matter Distribution in Galaxy Clusters

Abstract

ABSTRACT: In this work, two of the current researching fields in Modern Observational Cosmology are approached: the search for observational evidence of primordial gravitational waves, and the determination of the properties of dark matter. Firstly, a wavelet-based filter was designed to characterize the properties of the extragalactic point-like sources which threaten to obscure the signal left by primordial gravitational waves in the Cosmic Microwave Background. Tests of the filter performance in simulations of the microwave sky show the advantages of operating in E- and B-mode polarization maps, particularly in the B-mode, rather than in the maps of the conventional Stokes’ parameters Q and U, when working with point-like sources. Secondly, the basics behind Weak Gravitational Lensing techniques are also reviewed, applying them to map the projected mass density of the A2142 Abell galaxy cluster. The combination of maps of projected mass density, like the ones constructed here with the galaxies distribution seen on mergers of Galaxy clusters, could lead to new constrains on the physical properties of dark matter, like its self-interactions.

RESUMEN: En este trabajo se tratan dos de las líneas de investigación que actualmente ocupan a la Cosmología Observacional Moderna: la búsqueda de pruebas observacionales de las ondas gravitacionales primigéneas y la determinación de las propiedades de la materia oscura. En relación al primer aspecto, se ha diseñado un filtro para caracterizar las propiedades de las fuentes puntuales extragalácticas, las cuales amenazan con ocultar la señal dejada por las ondas gravitacionales primigéneas en el Fondo Cósmico de Microondas. Las pruebas realizadas con el nuevo filtro usando simulaciones del cielo de microondas, demuestran las ventajas que a la hora de trabajar con fuentes puntuales implica operar en mapas de los modos E y B de polarización, especialmente en el modo B, en lugar de usar los convencionales mapas de los parámetros de Stokes Q y U. En lo que al segundo tema se refiere, se revisan los fundamentos detrás del efecto Lente Gravitacional Débil, aplicandolos al mapeado de la densidad de masa proyectada del cúmulo de galaxias A2142. Combinando mapas de densidad de masa proyectada como los aquí obtenidos, con la distribución de galaxias que puede observarse en colisiones de cúmulos galácticos, pueden acotarse propiedades físicas de la materia oscura, como su capacidad de auto-interacción.