Cosmologia e strutture cosmiche su grande scala

Distribuzione di materia oscura in una simulazione cosmologica del modello LCDM (Credits: M. Baldi, https://academic.oup.com/mnras/article/521/1/613/7031772)

Il nostro gruppo di ricerca studia la geometria e la dinamica dell'Universo e delle sue principali componenti, quali energia oscura, materia oscura e barionica, radiazione e neutrini . Siamo interessati in particolare a esplorare il modello cosmologico standard ΛCDM e tutti i principali modelli alternativi, tra cui quelli con quintessenza dinamica, energia oscura accoppiata, gravità modificata, non-gaussianità primordiale, neutrini massicci e materia oscura assionica. Attraverso tecniche sia analitiche che numeriche , eseguiamo una vasta gamma di analisi statistiche dei dati provenienti da survey di sorgenti extra-galattiche, che ci permettono di discriminare tra i diversi scenari cosmologici. Per farlo, utilizziamo diverse quantità osservabili, quali il clustering delle galassie, sfruttando in particolare il segnale nelle oscillazioni acustiche barioniche e nelle distorsioni nello spazio dei redshift , l'abbondanza  e il clustering degli ammassi di galassie, le lenti gravitazionali deboli e forti, le abbondanze e i profili dei vuoti cosmici , e i cronometri cosmici. Inoltre, il nostro gruppo utilizza osservazioni cosmologiche allo scopo di testare teorie di gravità alternative alla relatività generale. Il nostro gruppo contribuisce attivamente alla missione Euclid dell'ESA, che ha l'obiettivo di rispondere a domande fondamentali sulla cosmologia, sulla fisica fondamentale, e sulla formazione ed evoluzione delle strutture cosmiche. Inoltre, una parte del nostro gruppo di ricerca è attivamente coinvolta nei progetti GRAWITA ed ENGRAVE, che si occupano di identificare e studiare le controparti elettromagnetiche delle onde gravitazionali rilevate dalla collaborazione LIGO/VIRGO e di sfruttare i risultati nel contesto cosmologico. Per studiare nel dettaglio la formazione e l'evoluzione delle galassie nel tempo, utilizziamo simulazioni idrodinamiche e survey multibanda condotte da telescopi terrestri e spaziali, tra cui GMASS, COSMOS, Herschel, VIPERS, VUDS, VANDELS, XXL, ALMA-ALPINE e WEAVE-StePS, nell'ambito di collaborazioni internazionali. Queste osservazioni ci permettono di migliorare i modelli teorici e di comprendere meglio i processi fisici che portano alla formazione ed evoluzione di diversi tipi di galassie, tracciandone l'evoluzione attraverso le proprietà delle loro popolazioni stellari (età, metallicità, tasso e storia di formazione stellare). Le galassie a basso redshift costituiscono anche potenti laboratori per studiare in dettaglio fenomeni come il feedback, gli outflow e il quenching. Infine, il nostro gruppo partecipa attivamente allo sviluppo del futuro telescopio infrarosso spaziale ESA-JAXA SPICA, dedicato alla cosmologia e all'astrofisica

FINANZIAMENTI:

• UniBO,

• PRIN-MIUR,

• PRIN-INAF,

• Marie Curie Intra European Fellowship,

• ASI/INAF,

• SIR-MIUR,

• Rita Levi Montalcini-MIUR,

Tesi di Laurea (Master) Disponibili

• Bayesian and Graph Neural Networks to Learn the Properties of the Cosmic Web   Goal: Exploit the latest machine learning techniques to study cosmology, bypassing standard statistical methods.  (F. Marulli)
• Forecasts for WST Cluster Cosmology  Goal: Estimate the capabilities of WST in testing beyond-ΛCDM models using cluster statistics.  (F. Marulli)
• Exploring Gravity Models with Gravitational Redshifts in Galaxy Cluster Environments    Goal: Test gravitational theories beyond General Relativity using gravitational redshifts in galaxy clusters.  (F. Marulli)