Simulazioni cosmologiche

Fino a pochi anni fa gli studi di formazione delle galassie erano complicati da molte le incertezze, dipendenti sia dalla sottostante cosmologia che dalla traduzione dei processi fisici più rilevanti. Ora siamo nell’era della cosiddetta "cosmologia di precisione", ossia il modello di fondo è ormai piuttosto ben definito grazie alla ricchezza di osservazioni disponibili, in particolare quelle delle fluttuazioni del fondo cosmico a microonde. Possiamo quindi calcolare, con ragionevole fondatezza, l'evoluzione della componente dinamicamente dominante, la materia oscura (DM), sotto la guida della sola forza di gravità. Partendo da una gamma ragionevole di fluttuazioni di densità primordiali, le regioni più dense evolvono collassando in filamenti, segnando la fine del regime lineare. Poi la materia fluisce lungo i filamenti in aloni di materia oscura. Tali aloni si fondono per formare aloni sempre più grandi (clustering gerarchico). I risultati generali di queste simulazioni, che considerano solo gli effetti della gravità, confermano e approfondiscono i risultati ottenuti con analisi analitiche, fornendoci una descrizione generale di come si formano le strutture cosmiche: le galassie e gli ammassi di galassie.

Una comprensione completa dei processi che portano alla formazione delle strutture cosmiche, in particolare alle galassie, è un compito molto più impegnativo poiché richiede di trattare la fisica che coinvolge la materia luminosa (barionica). La formazione delle galassie, che si verifica in aloni di DM, ha luogo tramite una complessa rete di processi contemporanei alla fusione degli aloni di materia oscura: il raffreddamento del gas, il suo successivo collasso e la formazione stellare nello stesso, l’ immissione di energia nel gas da parte di esplosioni di SNae e di venti stellari (feedback), l’arricchimento chimico di gas e stelle, l'evoluzione in luminosità delle popolazioni stellari formate, l'assorbimento della luce stellare da parte della polvere e la riemissione nell’ IR e sub-mm, la formazione di buchi neri, la conseguente l'attività come AGN ed il suo effetto sul mezzo interstellare, e, per finire, la fusione di galassie.

Per seguire tutti questi processi in un contesto completamente cosmologico  si deve tener conto di un'enorme gamma di scale dinamiche: da molto meno di 1pc a ben piu’ 10Mpc. Inoltre, molti dei processi di cui sopra sono ancora poco conosciuti. Così, simulazioni cosmologiche davvero complete  sono ancora difficili da effettuare.Tuttavia siamo stati ingrado, per la prima volta, di studiare in un comtesto cosmologico, lo sviluppo di una barra in un disco di stelle e gas.

Stiamo ancora lavorando con due approcci complementari: (i) simulazioni dettagliate, che includono il gas, cioè gli effetti idro-dinamici (SPH), con prescrizioni fenomenologiche dei processi che avvengono su scala minore, come la formazione stellare  ed il feedback relativo,   e  (ii) modelli semi-analitici (SAM), che usano l'approccio analitico per descrivere ogni processo coinvolga i barioni  e che include il feedback sia da parte delle stelle che dall’ attività dell’AGN formato.


Entrambi questi approcci, che  includono una implementazione chemo-fotometrica, rappresentano degli strumenti potenti per aiutare a capire e a  risolvere, alcuni punti cruciali dell'evoluzione delle galassie.

News – MEDIA INAF

Il notiziario online dell'Istituto Nazionale di Astrofisica
  • «Siamo lieti di annunciare che tutte le immagini di Osiris sono ora disponibili con una licenza Creative Commons», dice Holger Sierks, responsabile scientifico della fotocamera a bordo della sonda Rosetta che ha cambiato per sempre la nostra idea di cometa, a proposito del completamento dell'archivio di oltre 100mila immagini ottenute lungo tutti i 12 anni di missione

  • Esami di maturità in corso anche per il prototipo di ricevitore radio prodotto in Svezia dalla Chalmers University of Technology. Una volta completati con successo i test, verrà installato su tutte le antenne a parabola del progetto Square Kilometre Array

  • Dati raccolti con il telescopio spaziale Hubble e il Very Large Telescope confermano - ancora una volta - quanto previsto da Albert Einstein nella sua Teoria generale della relatività in merito al comportamento delle galassie su larga scala. Protagonista una lente gravitazionale

  • La tempesta di polvere su Marte che ha obbligato Opportunity a interrompere le sue attività si è estesa su scala globale, raggiungendo anche il rover Curiosity, dall’altra parte del pianeta rosso. Se fosse avvenuta sulla Terra, coprirebbe un’area più grande del Nord America e della Russia combinati

  • RemoveDEBRIS, una piccola sonda progettata per dimostrare la validità di tecnologie innovative per ripulire i cosiddetti detriti spaziali, è stata lanciata con successo dalla Stazione spaziale internazionale e presto comincerà a provare i suoi curiosi attrezzi da “pescatore”

  • Colleghi ed ex studenti ricordano Giorgio Palumbo, uno dei maggiori protagonisti dell'astrofisica delle alte energie, scomparso ieri. È stato professore al Dipartimento di Astronomia dell'Università di Bologna e molti ricordano «il giorno della sua ultima lezione in cui tanti suoi ex studenti entrarono in aula ad ascoltarlo, come se il tempo non fosse passato»

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