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
  • L’identificazione della sorgente variabile di raggi X è stata realizzata grazie a sei studenti del Liceo scientifico G.B. Grassi di Saronno nell’ambito del progetto Extras per lo studio della variabilità delle sorgenti X coordinato dall’Inaf. Il successo dell'esperienza Alternanza scuola-lavoro nelle sedi dell'Istituto nazionale di astrofisica

  • L’esperimento Opera, che dal 2008 al 2012 ha studiato il fascio di neutrini dal Cern ai Laboratori Infn del Gran Sasso, osservando per la prima volta il fenomeno dell’apparizione di neutrini tau in un fascio di neutrini muonici, presenta oggi una nuova analisi completa di tutti i dati raccolti. I risultati finali dell'esperimento sono appena stati pubblicati su Physical Review Letters

  • Lanciato ieri il satellite cinese per le comunicazioni Queqiao, con a bordo lo strumento olandese Ncle, diretto verso il secondo punto lagrangiano del sistema Terra-Luna, che si trova dietro al nostro satellite. Tra pochi mesi verrà raggiunto da un lander che atterrerà sulla faccia nascosta della Luna, da dove sarà possibile ascoltare l’universo primordiale a frequenze non misurabili dalla Terra

  • La sonda della Nasa porterà attorno alla stella 1.137.202 nomi e una placca dedicata a Eugene Parker, l'astrofisico ed eliofisico a cui è dedicata la missione e che per primo sviluppò, negli anni ’50, la teoria sul vento solare. Obiettivo della missione: studiare la corona e il meccanismo che genera il vento solare

  • Un nuovo studio ha scoperto il primo “immigrato” trasferitosi permanentemente nel nostro Sistema solare. Si trova nell'orbita di Giove, si muove con un moto retrogrado ed è il primo asteroide conosciuto ad essere stato sottratto a un altro sistema stellare. Tutti i dettagli su Mnras Letters.

  • L’Osservatorio astronomico di Palermo dell’Inaf si è aggiudicato all’asta, per 240 euro, il diploma di laurea honoris causae in filosofia e matematica al suo secondo direttore, Niccolò Cacciatore. Acquisizione resa possibile anche grazie al parere di una volontaria del servizio civile, Giada Genua, esperta di archivistica

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