Cosmologia, ammassi di galassie ed evoluzione delle galassie

L'ammasso di Phoenix. L'emissione a raggi X dal satellite Chandra raffigura il gas caldo (in viola) e l'emissione radio dal VLA presenta i getti (in rosso). I dati di banda ottica di Hubble mostrano le galassie (in giallo) e filamenti di gas più freddo dove si formano le stelle (in azzurro). Crediti: NASA / STScI

Gli studi sulla formazione ed evoluzione delle strutture cosmiche, basati su tecniche analitiche e numeriche, sono condotti nel quadro ΛCDM standard e in cosmologie alternative (ad esempio modelli con quintessenza dinamica, energia oscura accoppiata, gravità modificata, non-gaussianità primordiale, neutrini massicci, materia oscura assionica). Vincoli e previsioni per i parametri cosmologici sono ottenuti usando diversi diagnostici, come il clustering di galassie, le oscillazioni acustiche barioniche, le distorsioni nello spazio dei redshift, l'abbondanza e il clustering di ammassi di galassie, l'effetto di lente gravitazionale debole e forte, i vuoti cosmici, i cronometri cosmici.  Alcuni membri di questo gruppo di ricerca sono coinvolti nei progetti GRAWITA (GRAvitational Wave Inaf TeAm) ed ENGRAVE volti ad identificare e studiare le controparti elettromagnetiche delle onde gravitazionali rilevate dalla collaborazione LIGO / VIRGO e sfruttare i risultati nel contesto cosmologico.

Gli ammassi e gruppi di galassie sono studiati sfruttando dati a varie lunghezze d'onda e simulazioni numeriche al fine di comprendere i principali processi astrofisici (ad es. raffreddamento, riscaldamento, feedback da AGN, regolazione di formazione stellare) che determinano le loro proprietà fisiche ed evoluzione. In particolare, diversi membri del nostro team coordinano vari progetti osservativi condotti con strumenti a raggi X (Chandra, XMM), ottici (HST) e radio (LOFAR, JVLA) che ci consentono, in sinergia con simulazioni magneto-idrodinamiche 3D, di indagare l'interazione tra buchi neri supermassicci, mezzo intra-cluster e sorgenti radio.

La formazione e l'evoluzione delle galassie nel tempo cosmico sono studiate con simulazioni idrodinamiche all'avanguardia e con survey multibanda eseguite con telescopi terrestri e spaziali (GMASS, COSMOS, Herschel, VIPERS, VUDS, VANDELS, XXL, ALMA-ALPINE, WEAVE-StePS) nell'ambito di grandi collaborazioni internazionali. I risultati osservativi vengono confrontati e forniscono feedback ai modelli teorici al fine di comprendere i processi fisici che portano alla formazione e all'evoluzione di diversi tipi di galassie, nonché di derivarne l'evoluzione in base alle proprietà delle popolazioni stellari (età, metallicità, tasso e storia di formazione stellare). Le galassie a basso redshift sono anche sfruttate come laboratori dove studiare questi processi fisici in modo più dettagliato (ad es. feedback, outflow, quenching). Una parte di questo gruppo di ricerca è coinvolta nello sviluppo del futuro telescopio infrarosso spaziale ESA-JAXA per la cosmologia e l'astrofisica (SPICA). I gruppi coinvolti nelle aree di ricerca precedentemente descritte partecipano anche alla missione Euclid dell'ESA che mira a rispondere alle domande chiave della cosmologia e della formazione ed evoluzione delle strutture cosmiche. Maggiori dettagli su Euclid sono disponibili qui.

FINANZIAMENTI:

• UniBO,

• PRIN-MIUR,

• PRIN-INAF,

• Marie Curie Intra European Fellowship,

• ASI/INAF,

• SIR-MIUR,

• Rita Levi Montalcini-MIUR,

• ERC Grants no. 714196 “MAGCOW”,

• ERC Grants no. 714245 “DRANOEL”