The strongest gravitational lenses: IV. The order statistics of the largest Einstein radii with cluster mergers

Based on techniques developed in the previous papers of this series, we investigate the impact of galaxy-cluster mergers on the order statistics of the largest Einstein radii. We show that the inclusion of mergers significantly shifts the extreme value distribution of the largest Einstein radius to higher values, typically increasing the expected value by ${\sim}10\%$. A comparison with current data reveals that the largest observed Einstein radius agrees excellently well with the theoretical predictions of the $\Lambda$CDM model at redshifts $z > 0.5$. At redshifts $z < 0.5$, our results are somewhat more controversial. Although cluster mergers also increase the expected values of the order statistics of the $n$ largest Einstein radii by ${\sim}10\%$, the theoretically expected values are notably lower (${\sim}3\sigma$ deviation for $n = 12$) than the largest Einstein radii of a selected sample of SDSS clusters in the redshift range $0.1 \leq z \leq 0.55$. The uncertainties of the observed Einstein radii are still large, however, and thus the measurements need to be carefully revised in future works. Therefore, given the premature state of current observational data, overall, there is still no reliable statistical evidence for observed Einstein radii to exceed the theoretical expectations of the standard cosmological model.Comment: 9 pages, 7 figures, 1 table; accepted for publication in A&

The strongest gravitational lenses: III. The order statistics of the largest Einstein radii

The Einstein radius (ER) of a gravitational lens encodes information about decisive quantities such as halo mass, concentration, triaxiality, and orientation with respect to the observer. Thus, the largest Einstein radii can potentially be utilised to test the predictions of the LCDM model. Hitherto, studies have focussed on the single largest observed ER. We extend those studies by employing order statistics to formulate exclusion criteria based on the n largest Einstein radii and apply these criteria to the strong lensing analysis of 12 MACS clusters at z>0.5. We obtain the order statistics of Einstein radii by a MC approach, based on the semi-analytic modelling of the halo population on the past lightcone. After sampling the order statistics, we fit a GEV distribution to the first-order distribution, which allows us to derive analytic relations for the order statistics of the Einstein radii. We find that the Einstein radii of the 12 MACS clusters are not in conflict with the LCDM expectations. Our exclusion criteria indicate that, in order to exhibit tension with the concordance model, one would need to observe approximately twenty Einstein radii >30", ten >35" or five >42" in the range of 0.5<z<1.0 on the full sky. Furthermore, we find that, with increasing order, the haloes with the largest Einstein radii are on average less aligned along the line-of-sight and less triaxial. In general, the cumulative distribution functions steepen for higher orders, giving them better constraining power. (abridged)Comment: 8 pages, 6 figures, accepted for publication in Astronomy and Astrophysic

Probing spatial homogeneity with LTB models: a detailed discussion

Do current observational data confirm the assumptions of the cosmological principle, or is there statistical evidence for deviations from spatial homogeneity on large scales? To address these questions, we developed a flexible framework based on spherically symmetric, but radially inhomogeneous Lemaitre-Tolman-Bondi (LTB) models with synchronous Big Bang. We expanded the (local) matter density profile in terms of flexible interpolation schemes and orthonormal polynomials. A Monte Carlo technique in combination with recent observational data was used to systematically vary the shape of these profiles. In the first part of this article, we reconsider giant LTB voids without dark energy to investigate whether extremely fine-tuned mass profiles can reconcile these models with current data. While the local Hubble rate and supernovae can easily be fitted without dark energy, however, model-independent constraints from the Planck 2013 data require an unrealistically low local Hubble rate, which is strongly inconsistent with the observed value; this result agrees well with previous studies. In the second part, we explain why it seems natural to extend our framework by a non-zero cosmological constant, which then allows us to perform general tests of the cosmological principle. Moreover, these extended models facilitate explorating whether fluctuations in the local matter density profile might potentially alleviate the tension between local and global measurements of the Hubble rate, as derived from Cepheid-calibrated type Ia supernovae and CMB experiments, respectively. We show that current data provide no evidence for deviations from spatial homogeneity on large scales. More accurate constraints are required to ultimately confirm the validity of the cosmological principle, however.Comment: 18 pages, 12 figures, 2 tables; accepted for publication in A&

Forschend und engagiert lernen im Public Management: Befunde und Gestaltungsanregungen eines Service Learning Lehrforschungsprojektes

[Inhaltsverzeichnis] Ulf Papenfuß, Matthias Redlich und Lars Steinhauer: Service Learning im Public Management der Universität Leipzig: Perspektiven für Lehre und Forschung, S.1. Henning Dietze, Max Ludewig, Karolin Pötzsch und Marius Scheibner: Nachhaltigkeitskennzahlen in der Kinder- und Jugendhilfe, S.10. Paul Braun, Tom Karras, Christoph Reichert und Alice Riedel: Qualitätsmanagement an Schulen, S.26

Informationsveranstaltung: „Breitbandausbau – Herausforderungen und Fördermöglichkeiten“

Der flächendeckende Breitbandausbau geht voran. Damit bis spätestens 2018 jeder Haushalt in Deutschland mit mindestens 50 Mbit je Sekunde surfen kann, stellt der Bund für die Kommunen seit November Hilfsmittel in Höhe von 2,7 Milliarden Euro bereit. Handlungsbedarf ist dringend gegeben, denn das Vorhandensein einer bedarfsgerechten und funktionstüchtigen Netzinfrastruktur ist im interkommunalen Wettbewerb ein bedeutender Standortfaktor. Die Dringlichkeit einer flächendeckenden Glasfaserversorgung in Deutschland wird insbesondere im ländlichen Raum sichtbar

Statistical probes of the standard cosmological model

Part I: Is our Universe spatially homogeneous on the largest observable scales? To investigate this question, we develop a flexible method based on spherically symmetric, but radially inhomogeneous Lemaître-Tolman-Bondi models that allows us to study a wide range of non-Copernican cosmological models. We employ a Monte Carlo sampler to systematically vary the shape of the (local) matter density profile and determine the likelihood of the sampled models given a selected set of observational data. After analysing non-Copernican models with and without cosmological constant, we arrive at the final conclusion that the observational data considered provide no statistical evidence for deviations from spatial homogeneity on large scales. However, more accurate constraints are required to ultimately confirm the validity of the cosmological principle. Part II: Are the strongest observed gravitational lenses in conflict with the predictions of the standard cosmological model? To address this question, we apply extreme value and order statistics to the cosmological distribution of the largest Einstein radii. We show that cluster mergers can substantially increase the Einstein radii of the strongest gravitational lenses. A comparison with current observational data reveals that, presently, there is no reliable statistical evidence for observed Einstein radii to exceed the theoretical expectations of the standard cosmological model

Forschend und engagiert lernen im Public Management: Befunde und Gestaltungsanregungen eines Service Learning Lehrforschungsprojektes (2. aktualisierte Auflage)

[Inhaltsverzeichnis] Ulf Papenfuß, Matthias Redlich und Lars Steinhauer: Service Learning im Public Management der Universität Leipzig: Perspektiven für Lehre und Forschung, S.1. Henning Dietze, Max Ludewig, Karolin Pötzsch und Marius Scheibner: Nachhaltigkeitskennzahlen in der Kinder- und Jugendhilfe, S.10. Paul Braun, Tom Karras, Christoph Reichert und Alice Riedel: Qualitätsmanagement an Schulen, S.26. Franziska Büttner, Mareike Kohlhoff, Stefan Nebl und Daniel Pfeffer: Nachhaltigkeitsberichterstattung und -kennzahlen in der Daseinsvorsorge, S.43

Management und Investitionen - Infrastrukturprojekte neu denken

Seit einigen Jahren besteht in der Bundesrepublik Deutschland ein massiver Nachholbedarf im Hinblick auf Investitionen in öffentliche Infrastruktur. Ein erheblicher Teil dieses Rück-stands ist dabei auf der kommunalen Ebene zu verorten. Neben der allgemein angespann-ten Finanzlage der Kommunen konnten vor allem Steuerungs- und Managementprobleme im Investitionsprozess als entscheidende Treiber dieser Entwicklung ausgemacht werden. Vor diesem Hintergrund wurde im Jahr 2014 die unabhängige Expertenkommission „Stär-kung von Investitionen in Deutschland“ vom damaligen Bundeswirtschaftsminister Sigmar Gabriel beauftragt, Lösungsansätze für die bestehenden Probleme zu erarbeiten. Heraus-gekommen sind Vorschläge, die die Ursachen des Investitionsrückstands berücksichtigen, allerdings hinsichtlich der konkreten Ausgestaltung der sog. Infrastrukturgesellschaften in weiten Teilen vage bleiben. Insbesondere wird nicht geklärt, ob und inwieweit bzw. unter welchen organisatorischen Rahmenbedingungen sich die Vorschläge auf die kommunale Ebene übertragen lassen. Im Rahmen dieser Analyse werden die Vorschläge der Expertenkommission einer kritischen Betrachtung unterzogen. Dazu werden im ersten Schritt aus den Vorschlägen der Exper-tenkommission Grundkonzeptionen abgeleitet. Die Aufgabenbereiche der Infrastrukturge-sellschaften umfassen so die Bereitstellung von Beratungsleistungen, die Projektrealisierung sowie die Projektfinanzierung. Im zweiten Schritt werden dafür vorhandene Anwendungs-beispiele identifiziert und analysiert. Zusammenfassend ist dabei festzustellen: Überregionale Beratungseinrichtungen bieten eine Möglichkeit, den Investitionsprozess für Kommunen transparenter zu gestalten und ihnen spezifisches Know-how zur Verfügung zu stellen. Eine über die Beratung hinausge-hende Gesellschaft, die zusätzlich eigenständig Aufgaben des Projektmanagement und der -steuerung oder den gesamten Realisierungsprozess sowie ggf. auch die Bewirtschaf-tung der Infrastruktureinrichtung übernehmen kann, erscheint ebenfalls sinnvoll. In der Praxis ist dies für die kommunale Ebene allerdings schwer umsetzbar. Zweckverbände, die den Infrastrukturbetrieb für Kommunen gebündelt wahrnehmen, können als erster Zwi-schenschritt gesehen werden, der schon heute in einigen Bereichen vorzufinden ist. Angesichts der Herausforderungen des demographischen Wandels sowie der allgemein angespannten Finanzsituation vieler Kommunen muss in der Zukunft aber verstärkt über den Ausbau solcher Arrangements und praktikable Alternativen nachgedacht werden. Die Implementierung von Infrastrukturfonds, die finanzschwachen Kommunen zusätzliches Kapital für Investitionen zur Verfügung stellen sollen, lohnt sich für die Kommunen nur dann, wenn tatsächlich eine finanzielle Entlastung stattfindet. Hierzu könnte die Bündelung einer Vielzahl ähnlicher kommunaler Projekte innerhalb eines Fonds beitragen, allerdings existiert ein derartiges Modell derzeit noch nicht

Neutrino masses and mixings in non-factorizable geometry

We study bulk fermion fields in the localized gravity model with non-factorizable metric recently proposed by Randall and Sundrum, and Gogberashvili. In addition to a tower of weak-scale Kaluza-Klein states we find a zero mode for any value of the fundamental fermion mass. If the fermion mass is larger than half the curvature of the compact dimension, the zero mode can be localized on the ``hidden'' 3-brane in the Randall-Sundrum model. Identifying this mode with a right-handed neutrino provides a new way for obtaining small Dirac neutrino masses without invoking a see-saw mechanism. Cancellation of the parity anomaly requires introducing an even number of bulk fermions. This naturally leads to a strong hierarchy of neutrino masses and generically large mixing angles.Comment: 15 pages, 1 figure; minor changes, typos corrected, some references added, SLAC preprint number included (version to appear in Physics Letters B