Large-scale filaments and the intergalactic medium

Wanneer we de verdeling van materie in het huidige universum op de grootste schalen bekijken, zien we een ingewikkeld patroon van knooppunten, aan elkaar verbonden door draadvormige filamenten, het kosmische web. De meeste sterrenstelsels worden gevormd in de filamenten. Al het gas buiten de sterrenstelsels wordt het intergalactische medium genoemd (IGM). Gas in het IGM bestaat voornamelijk uit waterstof en helium. Het IGM in de filamenten kan de evolutie en formatie van de sterrenstelsels beïnvloeden. Om de formatieprocessen van sterren en sterrenstelsels beter te begrijpen is het daarom belangrijk om de eigenschappen van het gas te bestuderen. Door de hoeveelheid van het neutrale gas te meten wordt het mogelijk om de temperatuur en de ionisatietoestand in het IGM te bepalen, maar het meetbare signaal van dit gas is erg zwak. Het doel van dit proefschrift is om te onderzoeken of huidige en aankomende instrumenten een dergelijke meting toch kunnen uitvoeren. Hiervoor zijn simulaties gebruikt om het signaal van het IGM in filamenten te voorspellen. Vervolgens worden de benodigdheden bepaald om ultraviolette straling van het kosmische web in kaart te brengen met een ruimtetelescoop. Bovendien wordt voor radiostraling van het IGM een methode uitgewerkt waarbij eerst de positie van een filament wordt voorspeld met behulp van de verdeling van sterrenstelsels om vervolgens een geïntegreerd radiosignaal te kunnen bepalen door het filament te volgen. Dit werk toont aan dat een aantal huidige en toekomstige radiotelescopen gevoelig genoeg zijn om dit geintegreerde signaal te detecteren.Matter in the current-day Universe has formed an intricate pattern of nodes and sheet-like walls, connected by filaments. This is known as the cosmic web. The galaxies are preferentially formed within these filaments. All the diffuse gas outside galaxies is referred to as the intergalactic medium (IGM). The IGM in large-scale filaments consists mostly of hydrogen and helium and affects the evolution of galaxies. Additionally, gas inflowing onto the galaxies from the filaments can be used to power star formation and it is therefore important to study the properties of the IGM. By measuring the amount of neutral gas in the IGM, it becomes possible to constrain the temperature and ionization state of the IGM. However, the emission from this gas is very faint. This thesis explores the potential of current and upcoming surveys to measure such emission from cosmic web filaments . By using simulations, an estimate is made for the strength of the IGM signal. Consequently, the requirements to be able to map the ultraviolet emission from the cosmic web with a space telescope are determined. Furthermore, for radio emission from the IGM, a method is presented where the location of the filaments is first determined from the distribution of galaxies, after which the faint signal from the IGM can be measured by integrating along the filament. This work shows that a number of current and upcoming radio telescopes will be sensitive enough to detect this integrated signal