Accurate initial conditions in mixed Dark Matter--Baryon simulations

We quantify the error in the results of mixed baryon--dark-matter hydrodynamic simulations, stemming from outdated approximations for the generation of initial conditions. The error at redshift 0 in contemporary large simulations, is of the order of few to ten percent in the power spectra of baryons and dark matter, and their combined total-matter power spectrum. After describing how to properly assign initial displacements and peculiar velocities to multiple species, we review several approximations: (1) {using the total-matter power spectrum to compute displacements and peculiar velocities of both fluids}, (2) scaling the linear redshift-zero power spectrum back to the initial power spectrum using the Newtonian growth factor ignoring homogeneous radiation, (3) using longitudinal-gauge velocities with synchronous-gauge densities, and (4) ignoring the phase-difference in the Fourier modes for the offset baryon grid, relative to the dark-matter grid. Three of these approximations do not take into account that dark matter and baryons experience a scale-dependent growth after photon decoupling, which results in directions of velocity which are not the same as their direction of displacement. We compare the outcome of hydrodynamic simulations with these four approximations to our reference simulation, all setup with the same random seed and simulated using Gadget-III.Comment: 10 pages, 5 figure

On the spatial distribution of neutral hydrogen in the Universe: bias and shot-noise of the HI Power Spectrum

The spatial distribution of neutral hydrogen (HI) in the Universe contains a wealth of cosmological information. The 21 cm emission line can be used to map the HI up to very high redshift and therefore reveal us something about the evolution of the large scale structures in the Universe. However little is known about the abundance and clustering properties of the HI over cosmic time. Motivated by this, we build an analytic framework where the relevant parameters that govern how the HI is distributed among dark matter halos can be fixed using observations. At the same time we provide tools to study the column density distribution function of the HI absorbers together with their clustering properties. Our formalism is the first one able to account for all observations at a single redshift, $z = 2.3$. The linear bias of the HI and the mean number density of HI sources, two main ingredients in the calculation of the signal-to-noise ratio of a cosmological survey, are then discussed in detail, also extrapolating the results to low and high redshift. We find that HI bias is relatively higher than the value reported in similar studies, but the shot noise level is always sub dominant, making the HI Power Spectrum always a high signal-to-noise measurements up to $z\simeq5$ in the limit of no instrumental noise and foreground contamination.Comment: 10 pages, 9 figure

Neutrino Signatures on the High Transmission Regions of the Lyman-alpha Forest

We quantify the impact of massive neutrinos on the statistics of low density regions in the intergalactic medium (IGM) as probed by the Lyman-alpha forest at redshifts z=2.2--4. Based on mock but realistic quasar (QSO) spectra extracted from hydrodynamic simulations with cold dark matter, baryons and neutrinos, we find that the probability distribution of weak Lyman-alpha absorption features, as sampled by Lyman-alpha flux regions at high transmissivity, is strongly affected by the presence of massive neutrinos. We show that systematic errors affecting the Lyman-alpha forest reduce but do not erase the neutrino signal. Using the Fisher matrix formalism, we conclude that the sum of the neutrino masses can be measured, using the method proposed in this paper, with a precision smaller than 0.4 eV using a catalog of 200 high resolution (S/N~100) QSO spectra. This number reduces to 0.27 eV by making use of reasonable priors in the other parameters that also affect the statistics of the high transitivity regions of the Lyman-alpha forest. The constraints obtained with this method can be combined with independent bounds from the CMB, large scale structures and measurements of the matter power spectrum from the Lyman-alpha forest to produce tighter upper limits on the sum of the masses of the neutrinos.Comment: 9 pages, 6 figures. MNRAS Accepte

Constraining Warm Dark Matter with high-zz supernova lensing

We propose a new method to constrain the warm dark matter (WDM) particle mass, $m_\chi$, based on the counts of multiply imaged, distant supernovae (SN) produced by strong lensing by intervening cosmological matter fluctuations. The counts are very sensitive to the WDM particle mass, assumed here to be $m_\chi=1, 1.5, 2$ keV. We use the analytic approach developed by Das & Ostriker to compute the probability density function of the cold dark matter (CDM) convergence ($\kappa$) on the lens plane; such method has been extensively tested against numerical simulations. We have extended this method generalizing it to the WDM case, after testing it against WDM $N$-body simulations. Using the observed cosmic star formation history we compute the probability for a distant SN to undergo a strong lensing event in different cosmologies. A minimum observing time of 2 yr (5 yr) is required for a future 100 square degrees survey reaching $z \approx 4$ ($z \approx 3$) to disentangle at 2$\sigma$ a WDM ($m_\chi=1$ keV) model from the standard CDM scenario. Our method is not affected by any astrophysical uncertainty (such as baryonic physics effects), and, in principle, it does not require any particular dedicated survey strategy, as it may come as a byproduct of a future SN survey.Comment: 7 pages, 7 figures, 1 table. Accepted for publication in MNRA

Cambios y transformaciones en el paisaje, agua y explotación de la huerta de Orihuela (SS. XIII-XVI). Una aproximación

La intervención humana sobre el espacio y el paisaje, entendiéndose como el resultado de una serie de múltiples factores humanos y ambientales, genera una determinada noción del territorio, definiéndose éste como la estructuración de los núcleos de poblamiento y los espacios productivos que se construyen en relación con los paisajes o ecosistemas que los envuelven. Esta serie de factores varían en el primero de los casos dependiendo de las formaciones sociales y en los segundos, según las distintas regiones geográficas. La aplicación de estudios diacrónicos sobre los espacios, nos aproximan a definirlos como piezas claves de los sistemas sociales, políticos y económicos de las sociedades que los producen. Definir la organización del territorio es un elemento de indiscutible valor histórico para conocer y aprehender la llegada, la implantación y el desarrollo de una determinada comunidad humana sobre un espacio geográfico específico y para poder definir el concepto de territorio que asume y presenta cada sociedad. Los estudios sobre la ocupación del suelo, del poblamiento y del espacio rural desde la perspectiva del análisis del estudio del espacio productivo y su relación con los asentamientos despertó el interés de los historiadores por los sistemas de irrigación a partir de los años setenta y ochenta del siglo pasado. Estos trabajos paulatinamente se han ido configurando como elemento básico para la comprensión y explicación del modelo de la sociedad andalusí, así como también la feudal, si bien es cierto que este último ha jugado en la historiografía un papel secundario por lo que respecta a los últimos estudios, aunque va ganando protagonismo. Ello ha suscitado la aparición de algunos debates sobre el contexto social en el que se generaron dichos espacios, así como su evolución y transformación desde el siglo VIII hasta la colonización cristiana en el siglo XIII y sus mutaciones, cambios y continuidades hasta los inicios de la modernidad. Controversias provocadas por un extraordinario bagaje historiográfico a partir de una investigación en la que se ha desarrollado una estrecha relación entre el análisis de las fuentes documentales así como de la arqueología medieval, en concreto de las técnicas y la metodología de la arqueología hidráulica2, la arqueología del paisaje3 o lo que en los últimos años se ha denominado arqueología agraria4. Nuestro objeto de análisis se centra en el tramo bajo del río Segura, en concreto en la huerta de Orihuela, sita en el sur del reino de Valencia, que se nos presenta como un escenario geográfico en el que desde la Edad Media se constituyó un agrosistema determinado producto de una serie de procesos históricos, que irán de forma progresiva mutando la morfología y apariencia de los espacios de hábitat y de los espacios de explotación productiva de las comunidades que la ocuparon a lo largo de los siglos medievales, modernos y contemporáneos y que han quedado cubiertos por la imagen actual de la huerta

Controle do água e poder na fronteira sul valenciana: a huerta e campo de Orihuela durante a Baixa Idade Média

La búsqueda por el control de un bien tan preciado como el agua ha sido una constante en el devenir histórico de las distintas sociedades. Su escasez y su alta valorización por el hombre en sus distintos usos fue detonante de conflictos y luchas por apoderarse de su aprovechamiento, abastecimiento y distribución. Durante los siglos bajomedievales el sometimiento de las tierras conquistadas al poder de los consells políticos cristianos o los diferentes poderes feudales impuso una nueva normativa legislativa y regulación de las aguas reflejo de los condicionantes sociales, económicos y políticos del sistema feudal implantado por los nuevos colonos. En el presente trabajo se analiza la organización institucional y jurídica para la regulación de las aguas que abastecían las tierras de la actual comarca del Bajo Segura durante la Baja Edad Media.The search to control a precious commodity as water has been a constant in the historical evolution of different societies. Its scarcity and the high value it has obtained throughout thousands of years of human use was the cause of many conflicts to regulate and exploit its use, supply and distribution. During the low medieval centuries, the conquered lands were subjugated to the Christian political consells and its different feudal powers. These passed a new legislation and regularization on the uses of water which reflected the social, economic and political restraints imposed by the new feudal system. This paper analyses the institutional and legal regulations that during the Low Middle Ages controlled water supplies in the areas of what is today the Spanish region of Bajo Segura