Cosmological simulations

Until a few years ago, studies of galaxy formation have been affected by uncertainties both in the underlying cosmology as well as in the most relevant physical processes. Now we are in the so called "precision cosmology" era, which means that the background model is relatively well defined by a wealth of observations, in particular those of fluctuations in the cosmic micro-wave background. So, we can compute with reasonable confidence the evolution of the dynamically dominant dark matter (DM) component, ruled by gravity. Starting from a reasonable spectrum of primordial density fluctuations, over-density regions above the linear regime collapse into sheets and filaments. Then, matter mainly flows along filaments into dark matter halos. These halos merge to form bigger and bigger halos (hierarchical clustering).The general outcomes of these gravity-only simulations confirm and deepen those obtained by means of analytical analysis, yielding a broad outline of the formation of cosmic structures: galaxies and clusters. Indeed, a full understanding of the processes leading to the formation of cosmic structures, galaxies in particular, would require the much more demanding task of treating the complex physic of luminous (baryonic) matter. Galaxy formation, which occurs in DM halos, involves a complex web of processes: merging of dark matter halos, cooling of gas, collapse and star formation from cold gas, energy input into gas from SNae explosions and winds (energetic feedback), chemical enrichment of gas and stars (chemical feedback), galaxy mergers, luminosity evolution of stellar populations, absorption of starlight by dust and re-emission in IR+sub-mm, formation of super massive black holes, the ensuing AGN activity and its feedback on the interstellar medium. To follow from first principles all these processes in a fully cosmological context, it would span a dynamical range from << 1pc to >10 Mpc. Moreover, many of processes above are still poorly understood. Thus, simulations genuinely from first principles are at present impossible. Two complementary approaches are usually followed: (i) numerical simulations including gas, i.e. smooth particle hydro-dynamical (SPH) simulations, accounting for phenomenological prescriptions of sub-grid physics (e.g. star formation, feedback, SMBH growth), (ii) semi-analytical models (SAMs), using the prescription approach for every process involving baryons. At the OAPd we are deeply involved in both these projects. In particular, SPH simulations focusing on the bar growth and its evolution, for the first time in a fully cosmological frame , and the first SAM model accounting for the feedback from star formation and AGN activity, have been recently performed. Results from both these approaches help us to shed light on, and may be to solve, several crucial points concerning galaxy evolution.

Cosmological Simulations - PAST STUDIES

News – MEDIA INAF

Il notiziario online dell'Istituto Nazionale di Astrofisica
  • Il board della National Science Foundation ha dato il via libera al mantenimento in vita dell’Osservatorio, assicurando così il proprio finanziamento – seppur con una progressiva riduzione piuttosto drastica – alle attività scientifiche del grande radiotelescopio

  • Che la velocità della luce nel vuoto fosse la stessa per tutti i fotoni è da sempre uno dei pilastri della fisica e della relatività. Ma alcune teorie alternative non la vedono così. I risultati dello studio di un gruppo di ricercatori guidato da Maria Grazia Bernardini forniscono un nuovo limite sull'energia dei fotoni oltre il quale gli effetti di gravità quantistica diventano importanti

  • Questi oggetti unici nel nostro universo racchiudono una massa pari a poco più di quella del Sole in una regione molto piccola, per questo hanno una densità enorme. Un gruppo di scienziati finlandesi è riuscito a definire con estrema precisione il raggio di una stella di neutroni

  • Il fulmine è un fenomeno atmosferico tanto usuale quanto ancora misterioso, sotto diversi aspetti. Una rete giapponese di rivelatori per raggi gamma ha ora svelato come i fulmini possano produrre radioisotopi e antimateria. Con il commento di Martino Marisaldi dell’Università di Bergen

  • Assodato che i led contribuiscono a non sprecare energia elettrica, gli esperti hanno dimostrato che, in alcuni casi, la ”luce del futuro” potrebbe incrementare l’inquinamento luminoso che invece si cerca di debellare. Un aumento che rischia di passare inosservato ai sensori di Viirs

  • Il rivelatore antartico di neutrini IceCube ha misurato per la prima volta la probabilità che i neutrini vengano assorbiti dalla Terra in funzione della loro energia e della quantità di materia attraversata. La misura è in accordo con il Modello Standard e apre, inoltre, la possibilità di analizzare l’interno del globo terrestre mediante queste sfuggenti particelle

Go to top

We use cookies to improve our website and your experience when using it. Cookies used for the essential operation of the site have already been set. To find out more about the cookies we use and how to delete them, see our privacy policy.

I accept cookies from this site.

EU Cookie Directive Module Information