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
  • Si chiama LP 40-365 ed è una nana bianca anomala: molto leggera, molto veloce, dalla composizione strana. Esattamente quel che ci si attende come residuo di una supernova “Iax”, un tipo di deflagrazione debole scoperto di recente. Lo studio esce oggi su Science

  • L’Agenzia spaziale europea ha appena pubblicato una mappa con i colori di quasi 20 milioni di stelle. Ed è solo l’antipasto: l’uscita del ”catalogo cromatico” completo, con oltre un miliardo di sorgenti censite, è in programma per la primavera 2018

  • Osservando con il Vlt dell’Eso sette "galassie medusa”, un team internazionale di astronomi guidato da Bianca Poggianti dell’Inaf di Padova ha scoperto un processo, fino a oggi sconosciuto, attraverso il quale i buchi neri supermassicci si nutrono e si attivano. Il meccanismo all’origine dei “tentacoli” di gas che danno il nome a queste galassie sarebbe lo stesso che instrada il gas verso le regioni centrali delle galassie, alimentando i buchi neri annidati nel loro cuore e rendendoli così luminosi

  • Sulla Terra brucerebbe ogni record, ma nello spazio è una normale eruzione di plasma dal Sole, come ne accadono tante. Assolutamente singolare è invece il fatto che il suo passaggio sia stato registrato da ben dieci veicoli spaziali variamente dislocati nel Sistema solare

  • Compie quarant'anni il "Segnale Wow!", il più famoso segnale radio di origine sconosciuta mai ricevuto. Fu ET che provò a chiamarci, o semplicemente una trasmissione di origine naturale? Ripercorriamo insieme gli eventi dell'estate del 1977

  • Nell’universo primordiale, la materia oscura potrebbe aver attraversato una fase d’instabilità, sufficiente a spiegarne l’abbondanza attuale. La teoria, descritta su Physical Review Letter, potrebbe essere sottoposta a verifica sperimentale, dice a Media Inaf uno degli autori, Michael Baker

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