2007/2008Il lavoro di ricerca è stato orientato allo studio delle proprietà delle strutture su grande scala dell'Universo. In particolar modo si sono studiate le proprietà ottiche e fisiche di popolazioni sintetiche di galassie in ammassi di galassie in ambito cosmologico all'interno dello scenario gerarchico. Abbiamo affrontato il problema della formazione galattica seguendo due approcci complementari.
Una linea di ricerca svolta è stata indirizzata allo studio della popolazione galattica in ammassi di galassie, utilizzando simulazioni idrodinamiche cosmologiche. A tale scopo si sono analizzate simulazioni realizzate con il codice Tree+SPH GADGET2 (Springel 2005) che include processi fisici quali cooling, formazione stellare ed un trattamento dettagliato dei processi di arricchimento chimico associato ai processi di nucleosintesi stellare (Tornatore et al. 2007).
Dall'analisi comparata delle osservazioni tra le proprietà ottiche e fisiche di galassie in ammasso ed i risultati di codici spettro-fotometrici applicati alle simulazioni realizzate, è possibile trarre importanti informazioni sulla formazione e sull'evoluzione della componenente barionica tutta ed in particolar modo della popolazione galattica. In particolar modo sono state confrontate le proprietà fisiche e luminosità ottiche e infrarosse delle osservazioni con quelle delle galassie predette dai modelli numerici identificate tramite l'utilizzo di software specifici per il riconoscimento di sottostrutture gravitazionalmente legate (Saro et al. 2006). Sempre nell'ambito di questa linea di ricerca abbiamo studiato i processi coinvolti nella formazione delle galassie centrali d'ammasso ad alto redshift () (Saro et al. 2009), comparando le predizioni numeriche con le più recenti osservazioni ottenute tramite telescopi spaziali (Miley et al. 2006, Hatch et al. 2007), includendo in maniera autoconsistente nel calcolo delle luminosità l'assorbimento da polvere, la quale gioca un ruolo cruciale in regioni ad alto tasso di formazione stellare.
Altro aspetto dell'attività di ricerca è stato rivolto allo studio ed al confronto delle predizioni delle proprietà della popolazione galattica in ammassi di galassie attraverso due diversi metodi d’indagine: simulazioni idrodinamiche cosmologiche dirette e modelli semianalitici (SAM), nei quali la popolazione galattica è invece riprodotta tramite apposite ”ricette” a partire dall’analisi dei “merging trees” degli aloni di materia oscura (p.es. De Lucia et al. 2006). Tali metodi presentano vantaggi e svantaggi complementari. Se da un lato infatti le simulazioni dirette permettono uno studio più accurato della dinamica e di seguire in dettaglio la fisica al prezzo però di enormi costi computazionali, dall'altro i modelli semianalitici permettono uno studio dello spazio dei parametri ed una statistica irragiungibile tramite le sole simulazioni.
Parte di tale ricerca è stata svolta anche presso il Max Planck Institute for Astrophysics (MPA) di Garching (Monaco) in Germania in collaborazione con Klaus Dolag e Gabriella de Lucia grazie ad una borsa europea EARA - Marie Curie della durata di tre mesi, successivamente estesa per ulteriori due mesi. Lo scopo di quest’indagine si sviluppa su due fronti: confrontare le predizioni dei modelli semianalitici basati su merger trees di simulazioni con fisica diversa e confrontare le predizioni dei modelli semianalitici con quelle che si ottengono direttamente dalle simulazioni.
Da un lato, infatti, confrontando le predizioni del modello semianalitico basato su merger trees di simulazioni di sola Dark Matter con le predizioni dello stesso modello semianalitico basato però su merger trees di simulazioni di Dark Matter e Gas, possiamo quantificare e valutare quanto considerare o trascurare processi fisici quali la pressione d'ariete modifichi l'evoluzione e la dinamica della popolazione galattica (Saro et al. 2008).
Dall'altro, il confronto tra la popolazione galattica predetta direttamente da simulazioni idrodinamiche cosmologiche e quella predetta dai modelli semianalitici basati sugli stessi merger trees, permette di capire meglio i limiti e le differenze tra queste due tecniche nello studio della formazione di galassie in ambito cosmologico. In particolare tale confronto è stato effettuato con una fisica “semplificata” per poter quantificare l'importanza delle singole assunzioni. Nella fattispecie abbiamo considerato solo cooling e star formation, ed abbiamo trascurato processi fisici quali l'arrichimento chimico e il feedback. In questo modo sono state messe in luce le differenti trattazioni del cooling, della formazione stellare e degli effetti mareali nella creazione di una popolazione stellare intracluster (Saro et al. 2009, in prep).XXI Ciclo198
