X-Ray studies of the physics of matter around super-massive black-holes in nearby Seyfert galaxies

Seyfert galaxies are the closest active galactic nuclei. As such, we can use them to test the physical properties of the entire class of objects. To investigate their general properties, I took advantage of different methods of data analysis. In particular I used three different samples of objects, that, despite frequent overlaps, have been chosen to best tackle different topics: the heterogeneous BeppoS AX sample was thought to be optimized to test the average hard X-ray (E above 10 keV) properties of nearby Seyfert galaxies; the X-CfA was thought the be optimized to compare the properties of low-luminosity sources to the ones of higher luminosity and, thus, it was also used to test the emission mechanism models; finally, the XMM–Newton sample was extracted from the X-CfA sample so as to ensure a truly unbiased and well defined sample of objects to define the average properties of Seyfert galaxies. Taking advantage of the broad-band coverage of the BeppoS AX MECS and PDS instruments (between ~2-100 keV), I infer the average X-ray spectral propertiesof nearby Seyfert galaxies and in particular the photon index (~1.8), the high-energy cut-off (~290 keV), and the relative amount of cold reflection (~1.0). Moreover the unified scheme for active galactic nuclei was positively tested. The distribution of isotropic indicators used here (photon index, relative amount of reflection, high-energy cut-off and narrow FeK energy centroid) are similar in type I and type II objects while the absorbing column and the iron line equivalent width significantly differ between the two classes of sources with type II objects displaying larger absorbing columns. Taking advantage of the XMM–Newton and X–CfA samples I also deduced from measurements that 30 to 50% of type II Seyfert galaxies are Compton thick. Confirming previous results, the narrow FeK line is consistent, in Seyfert 2 galaxies, with being produced in the same matter responsible for the observed obscuration. These results support the basic picture of the unified model. Moreover, the presence of a X-ray Baldwin effect in type I sources has been measured using for the first time the 20-100 keV luminosity (EW proportional to L(20-100)^(−0.22±0.05)). This finding suggests that the torus covering factor may be a function of source luminosity, thereby suggesting a refinement of the baseline version of the unifed model itself. Using the BeppoSAX sample, it has been also recorded a possible correlation between the photon index and the amount of cold reflection in both type I and II sources. At a first glance this confirms the thermal Comptonization as the most likely origin of the high energy emission for the active galactic nuclei. This relation, in fact, naturally emerges supposing that the accretion disk penetrates, depending to the accretion rate, the central corona at different depths (Merloni et al. 2006): the higher accreting systems hosting disks down to the last stable orbit while the lower accreting systems hosting truncated disks. On the contrary, the study of the well defined X–C f A sample of Seyfert galaxies has proved that the intrinsic X-ray luminosity of nearby Seyfert galaxies can span values between 10^(38−43) erg s^−1, i.e. covering a huge range of accretion rates. The less efficient systems have been supposed to host ADAF systems without accretion disk. However, the study of the X–CfA sample has also proved the existence of correlations between optical emission lines and X-ray luminosity in the entire range of L_(X) covered by the sample. These relations are similar to the ones obtained if high-L objects are considered. Thus the emission mechanism must be similar in luminous and weak systems. A possible scenario to reconcile these somehow opposite indications is assuming that the ADAF and the two phase mechanism co-exist with different relative importance moving from low-to-high accretion systems (as suggested by the Gamma vs. R relation). The present data require that no abrupt transition between the two regimes is present. As mentioned above, the possible presence of an accretion disk has been tested using samples of nearby Seyfert galaxies. Here, to deeply investigate the flow patterns close to super-massive black-holes, three case study objects for which enough counts statistics is available have been analysed using deep X-ray observations taken with XMM–Newton. The obtained results have shown that the accretion flow can significantly differ between the objects when it is analyzed with the appropriate detail. For instance the accretion disk is well established down to the last stable orbit in a Kerr system for IRAS 13197-1627 where strong light bending effect have been measured. The accretion disk seems to be formed spiraling in the inner ~10-30 gravitational radii in NGC 3783 where time dependent and recursive modulation have been measured both in the continuum emission and in the broad emission line component. Finally, the accretion disk seems to be only weakly detectable in rk 509, with its weak broad emission line component. Finally, blueshifted resonant absorption lines have been detected in all three objects. This seems to demonstrate that, around super-massive black-holes, there is matter which is not confined in the accretion disk and moves along the line of sight with velocities as large as v~0.01-0.4c (whre c is the speed of light). Wether this matter forms winds or blobs is still matter of debate together with the assessment of the real statistical significance of the measured absorption lines. Nonetheless, if confirmed, these phenomena are of outstanding interest because they offer new potential probes for the dynamics of the innermost regions of accretion flows, to tackle the formation of ejecta/jets and to place constraints on the rate of kinetic energy injected by AGNs into the ISM and IGM. Future high energy missions (such as the planned Simbol-X and IXO) will likely allow an exciting step forward in our understanding of the flow dynamics around black holes and the formation of the highest velocity outflows.

A high energy perspective of the co-evolution of black holes and their host galaxies

Thanks to the Chandra and XMM–Newton surveys, the hard X-ray sky is now probed down to a flux limit where the bulk of the X-ray background is almost completely resolved into discrete sources, at least in the 2–8 keV band. Extensive programs of multiwavelength follow-up observations showed that the large majority of hard X–ray selected sources are identified with Active Galactic Nuclei (AGN) spanning a broad range of redshifts, luminosities and optical properties. A sizable fraction of relatively luminous X-ray sources hosting an active, presumably obscured, nucleus would not have been easily recognized as such on the basis of optical observations because characterized by “peculiar” optical properties. In my PhD thesis, I will focus the attention on the nature of two classes of hard X-ray selected “elusive” sources: those characterized by high X-ray-to-optical flux ratios and red optical-to-near-infrared colors, a fraction of which associated with Type 2 quasars, and the X-ray bright optically normal galaxies, also known as XBONGs. In order to characterize the properties of these classes of elusive AGN, the datasets of several deep and large-area surveys have been fully exploited. The first class of “elusive” sources is characterized by X-ray-to-optical flux ratios (X/O) significantly higher than what is generally observed from unobscured quasars and Seyfert galaxies. The properties of well defined samples of high X/O sources detected at bright X–ray fluxes suggest that X/O selection is highly efficient in sampling high–redshift obscured quasars. At the limits of deep Chandra surveys (∼10−16 erg cm−2 s−1), high X/O sources are generally characterized by extremely faint optical magnitudes, hence their spectroscopic identification is hardly feasible even with the largest telescopes. In this framework, a detailed investigation of their X-ray properties may provide useful information on the nature of this important component of the X-ray source population. The X-ray data of the deepest X-ray observations ever performed, the Chandra deep fields, allows us to characterize the average X-ray properties of the high X/O population. The results of spectral analysis clearly indicate that the high X/O sources represent the most obscured component of the X–ray background. Their spectra are harder (G ∼ 1) than any other class of sources in the deep fields and also of the XRB spectrum (G ≈ 1.4). In order to better understand the AGN physics and evolution, a much better knowledge of the redshift, luminosity and spectral energy distributions (SEDs) of elusive AGN is of paramount importance. The recent COSMOS survey provides the necessary multiwavelength database to characterize the SEDs of a statistically robust sample of obscured sources. The combination of high X/O and red-colors offers a powerful tool to select obscured luminous objects at high redshift. A large sample of X-ray emitting extremely red objects (R−K >5) has been collected and their optical-infrared properties have been studied. In particular, using an appropriate SED fitting procedure, the nuclear and the host galaxy components have been deconvolved over a large range of wavelengths and ptical nuclear extinctions, black hole masses and Eddington ratios have been estimated. It is important to remark that the combination of hard X-ray selection and extreme red colors is highly efficient in picking up highly obscured, luminous sources at high redshift. Although the XBONGs do not present a new source population, the interest on the nature of these sources has gained a renewed attention after the discovery of several examples from recent Chandra and XMM–Newton surveys. Even though several possibilities were proposed in recent literature to explain why a relatively luminous (LX = 1042 − 1043erg s−1) hard X-ray source does not leave any significant signature of its presence in terms of optical emission lines, the very nature of XBONGs is still subject of debate. Good-quality photometric near-infrared data (ISAAC/VLT) of 4 low-redshift XBONGs from the HELLAS2XMMsurvey have been used to search for the presence of the putative nucleus, applying the surface-brightness decomposition technique. In two out of the four sources, the presence of a nuclear weak component hosted by a bright galaxy has been revealed. The results indicate that moderate amounts of gas and dust, covering a large solid angle (possibly 4p) at the nuclear source, may explain the lack of optical emission lines. A weak nucleus not able to produce suffcient UV photons may provide an alternative or additional explanation. On the basis of an admittedly small sample, we conclude that XBONGs constitute a mixed bag rather than a new source population. When the presence of a nucleus is revealed, it turns out to be mildly absorbed and hosted by a bright galaxy.

Modeling the cosmological co-evolution of supermassive black holes and galaxies

In this Thesis, we investigate the cosmological co-evolution of supermassive black holes (BHs), Active Galactic Nuclei (AGN) and their hosting dark matter (DM) halos and galaxies, within the standard CDM scenario. We analyze both analytic, semi-analytic and hybrid techniques and use the most recent observational data available to constrain the assumptions underlying our models. First, we focus on very simple analytic models where the assembly of BHs is directly related to the merger history of DM haloes. For this purpose, we implement the two original analytic models of Wyithe & Loeb 2002 and Wyithe & Loeb 2003, compare their predictions to the AGN luminosity function and clustering data, and discuss possible modifications to the models that improve the match to the observation. Then we study more sophisticated semi-analytic models in which however the baryonic physics is neglected as well. Finally we improve the hybrid simulation of De Lucia & Blaizot 2007, adding new semi-analytical prescriptions to describe the BH mass accretion rate during each merger event and its conversion into radiation, and compare the derived BH scaling relations, fundamental plane and mass function, and the AGN luminosity function with observations. All our results support the following scenario: • The cosmological co-evolution of BHs, AGN and galaxies can be well described within the CDM model. • At redshifts z & 1, the evolution history of DM halo fully determines the overall properties of the BH and AGN populations. The AGN emission is triggered mainly by DM halo major mergers and, on average, AGN shine at their Eddington luminosity. • At redshifts z . 1, BH growth decouples from halo growth. Galaxy major mergers cannot constitute the only trigger to accretion episodes in this phase. • When a static hot halo has formed around a galaxy, a fraction of the hot gas continuously accretes onto the central BH, causing a low-energy “radio” activity at the galactic centre, which prevents significant gas cooling and thus limiting the mass of the central galaxies and quenching the star formation at late time. • The cold gas fraction accreted by BHs at high redshifts seems to be larger than at low redshifts.

A panchromatic view of the evolution of supermassive black holes

This PhD Thesis is devoted to the accurate analysis of the physical properties of Active Galactic Nuclei (AGN) and the AGN/host-galaxy interplay. Due to the broad-band AGN emission (from radio to hard X-rays), a multi-wavelength approach is mandatory. Our research is carried out over the COSMOS field, within the context of the XMM-Newton wide-field survey. To date, the COSMOS field is a unique area for comprehensive multi-wavelength studies, allowing us to define a large and homogeneous sample of QSOs with a well-sampled spectral coverage and to keep selection effects under control. Moreover, the broad-band information contained in the COSMOS database is well-suited for a detailed analysis of AGN SEDs, bolometric luminosities and bolometric corrections. In order to investigate the nature of both obscured (Type-2) and unobscured (Type-1) AGN, the observational approach is complemented with a theoretical modelling of the AGN/galaxy co-evolution. The X-ray to optical properties of an X-ray selected Type-1 AGN sample are discussed in the first part. The relationship between X-ray and optical/UV luminosities, parametrized by the spectral index αox, provides a first indication about the nature of the central engine powering the AGN. Since a Type-1 AGN outshines the surrounding environment, it is extremely difficult to constrain the properties of its host-galaxy. Conversely, in Type-2 AGN the host-galaxy light is the dominant component of the optical/near-IR SEDs, severely affecting the recovery of the intrinsic AGN emission. Hence a multi-component SED-fitting code is developed to disentangle the emission of the stellar populationof the galaxy from that associated with mass accretion. Bolometric corrections, luminosities, stellar masses and star-formation rates, correlated with the morphology of Type-2 AGN hosts, are presented in the second part, while the final part concerns a physically-motivated model for the evolution of spheroidal galaxies with a central SMBH. The model is able to reproduce two important stages of galaxy evolution, namely the obscured cold-phase and the subsequent quiescent hot-phase.

Ricerca di nuove strategie differenziative: Analisi degli effetti di stimoli fisici e molecolari su cellule mesenchimali umane isolate da tessuto adiposo

Introduzione. Le cellule mesenchimali derivate dal tessuto adiposo (hASC) rappresentano un importante strumento per la terapia cellulare, in quanto derivano da un tessuto adulto abbondante e facilmente reperibile. Con il dispositivo medico Lipogems l’isolamento di tali cellule è eseguito esclusivamente mediante sollecitazioni meccaniche. Il prodotto ottenuto è quindi minimamente manipolato e subito utilizzabile. Ad oggi, il condizionamento pro-differenziativo delle staminali è per lo più attuato mediante molecole di sintesi. Tuttavia, altri fattori possono modulare la fisiologia cellulare, come gli stimoli fisici e molecole naturali. Onde elettromagnetiche hanno indotto in modelli cellulari staminali l’espressione di alcuni marcatori di differenziamento e, in cellule adulte, una riprogrammazione, mentre estratti embrionali di Zebrafish sono risultati antiproliferativi sia in vitro che in vivo. Metodi. La ricerca di nuove strategie differenziative sia di natura fisica che molecolare, nel particolare onde acustiche ed estratti embrionali di Zebrafish, è stata condotta utilizzando come modello cellulare le hASC isolate con Lipogems. Onde acustiche sono state somministrate mediante l’utilizzo di due apparati di trasduzione, un generatore di onde meccaniche e il Cell Exciter . I trattamenti con gli estratti embrionali sono stati effettuati utilizzando diverse concentrazioni e diversi tempi sperimentali. Gli effetti sull’espressione dei marcatori di staminalità e differenziamento relativi ai trattamenti sono stati saggiati in RT-PCR quantitativa relativa e/o in qPCR. Per i trattamenti di tipo molecolare è stata valutata anche la proliferazione. Risultati e conclusioni. La meta-analisi dei dati delle colture di controllo mostra la stabilità d’espressione genica del modello. I trattamenti con i suoni inducono variazioni dell’espressione genica, suggerendo un ruolo regolatorio di tali stimoli, in particolare del processo di commitment cardiovascolare. Due degli estratti embrionali di Zebrafish testati inibiscono la proliferazione alle 72 ore dalla somministrazione. L’analisi d’espressione associata ai trattamenti antiproliferativi suggerisce che tale effetto abbia basi molecolari simili ai processi di differenziamento.

Forma breve e fotografia: una narrativa del Mozambico

La relazione interdisciplinare tra letteratura e fotografia, nella rilettura della storia recente del Mozambico, è l’oggetto di studio della presente tesi. Il presupposto coincide in primo luogo con la disamina interna della dialettica esistente tra archivio coloniale e oralità, modalità narrativa in parte transitata nella estória, declinazione lusofona della forma breve che permette di recuperare l’eredità popolare del racconto tradizionale. Il dialogo tra verbale e visuale consente a sua volta di stabilire nuovi paradigmi interpretativi nel dibattito postcoloniale tra memoria, trauma e rappresentazione. L’analisi comparativa tra la narrativa di João Paulo Borges Coelho e la fotografia di Ricardo Rangel rivela sguardi diversi sul mondo circostante, ma anche convergenze contemplative che si completano nell’incorporazione reciproca delle “omologie strutturali” comuni alle due modalità espressive. La fotografia colma delle lacune fornendoci delle visioni del passato, ma, in quanto “rappresentazione”, ci mostra il mondo per come appare e non per come funziona. Il testo letterario, grazie al suo approccio dialogico-narrativo, consente la rielaborazione museologica della complessa pletora di interferenze semantiche e culturali racchiuse nelle immagini, in altre parole fornisce degli “indizi di verità” da cui (ri)partire per l’elaborazione di nuovi archetipi narrativi tra l’evento rappresentato e la Storia di cui fa parte. Il punto di tangenza tra i due linguaggi è la cornice, espediente fotografico e narrativo che permette di tracciare i confini tra l’indicibile e l’invisibile, ma anche tra ciò che si narra e ciò che sta fuori dalla narrazione, ovvero fuori dalla storia. La tensione dialettica che si instaura tra questi due universi è seminale per stabilire le ragioni della specificità letteraria mozambicana perché, come afferma Luandino Vieira, “nel contesto postcoloniale gli scrittori sono dei satelliti che ruotano intorno ai «buchi neri della storia» la cui forza di attrazione permette la riorganizzazione dell’intero universo letterario.

Il passato nell’epoca della sua (ri)producibilità digitale. Torino 1943 - 45. Metodologia della ricerca con tecnologie informatiche. Sistema storico-territoriale di informazione multimediale

Se il lavoro dello storico è capire il passato come è stato compreso dalla gente che lo ha vissuto, allora forse non è azzardato pensare che sia anche necessario comunicare i risultati delle ricerche con strumenti propri che appartengono a un'epoca e che influenzano la mentalità di chi in quell'epoca vive. Emergenti tecnologie, specialmente nell’area della multimedialità come la realtà virtuale, permettono agli storici di comunicare l’esperienza del passato in più sensi. In che modo la storia collabora con le tecnologie informatiche soffermandosi sulla possibilità di fare ricostruzioni storiche virtuali, con relativi esempi e recensioni? Quello che maggiormente preoccupa gli storici è se una ricostruzione di un fatto passato vissuto attraverso la sua ricreazione in pixels sia un metodo di conoscenza della storia che possa essere considerato valido. Ovvero l'emozione che la navigazione in una realtà 3D può suscitare, è un mezzo in grado di trasmettere conoscenza? O forse l'idea che abbiamo del passato e del suo studio viene sottilmente cambiato nel momento in cui lo si divulga attraverso la grafica 3D? Da tempo però la disciplina ha cominciato a fare i conti con questa situazione, costretta soprattutto dall'invasività di questo tipo di media, dalla spettacolarizzazione del passato e da una divulgazione del passato parziale e antiscientifica. In un mondo post letterario bisogna cominciare a pensare che la cultura visuale nella quale siamo immersi sta cambiando il nostro rapporto con il passato: non per questo le conoscenze maturate fino ad oggi sono false, ma è necessario riconoscere che esiste più di una verità storica, a volte scritta a volte visuale. Il computer è diventato una piattaforma onnipresente per la rappresentazione e diffusione dell’informazione. I metodi di interazione e rappresentazione stanno evolvendo di continuo. Ed è su questi due binari che è si muove l’offerta delle tecnologie informatiche al servizio della storia. Lo scopo di questa tesi è proprio quello di esplorare, attraverso l’utilizzo e la sperimentazione di diversi strumenti e tecnologie informatiche, come si può raccontare efficacemente il passato attraverso oggetti tridimensionali e gli ambienti virtuali, e come, nel loro essere elementi caratterizzanti di comunicazione, in che modo possono collaborare, in questo caso particolare, con la disciplina storica. La presente ricerca ricostruisce alcune linee di storia delle principali fabbriche attive a Torino durante la seconda guerra mondiale, ricordando stretta relazione che esiste tra strutture ed individui e in questa città in particolare tra fabbrica e movimento operaio, è inevitabile addentrarsi nelle vicende del movimento operaio torinese che nel periodo della lotta di Liberazione in città fu un soggetto politico e sociale di primo rilievo. Nella città, intesa come entità biologica coinvolta nella guerra, la fabbrica (o le fabbriche) diventa il nucleo concettuale attraverso il quale leggere la città: sono le fabbriche gli obiettivi principali dei bombardamenti ed è nelle fabbriche che si combatte una guerra di liberazione tra classe operaia e autorità, di fabbrica e cittadine. La fabbrica diventa il luogo di "usurpazione del potere" di cui parla Weber, il palcoscenico in cui si tengono i diversi episodi della guerra: scioperi, deportazioni, occupazioni .... Il modello della città qui rappresentata non è una semplice visualizzazione ma un sistema informativo dove la realtà modellata è rappresentata da oggetti, che fanno da teatro allo svolgimento di avvenimenti con una precisa collocazione cronologica, al cui interno è possibile effettuare operazioni di selezione di render statici (immagini), di filmati precalcolati (animazioni) e di scenari navigabili interattivamente oltre ad attività di ricerca di fonti bibliografiche e commenti di studiosi segnatamente legati all'evento in oggetto. Obiettivo di questo lavoro è far interagire, attraverso diversi progetti, le discipline storiche e l’informatica, nelle diverse opportunità tecnologiche che questa presenta. Le possibilità di ricostruzione offerte dal 3D vengono così messe a servizio della ricerca, offrendo una visione integrale in grado di avvicinarci alla realtà dell’epoca presa in considerazione e convogliando in un’unica piattaforma espositiva tutti i risultati. Divulgazione Progetto Mappa Informativa Multimediale Torino 1945 Sul piano pratico il progetto prevede una interfaccia navigabile (tecnologia Flash) che rappresenti la pianta della città dell’epoca, attraverso la quale sia possibile avere una visione dei luoghi e dei tempi in cui la Liberazione prese forma, sia a livello concettuale, sia a livello pratico. Questo intreccio di coordinate nello spazio e nel tempo non solo migliora la comprensione dei fenomeni, ma crea un maggiore interesse sull’argomento attraverso l’utilizzo di strumenti divulgativi di grande efficacia (e appeal) senza perdere di vista la necessità di valicare le tesi storiche proponendosi come piattaforma didattica. Un tale contesto richiede uno studio approfondito degli eventi storici al fine di ricostruire con chiarezza una mappa della città che sia precisa sia topograficamente sia a livello di navigazione multimediale. La preparazione della cartina deve seguire gli standard del momento, perciò le soluzioni informatiche utilizzate sono quelle fornite da Adobe Illustrator per la realizzazione della topografia, e da Macromedia Flash per la creazione di un’interfaccia di navigazione. La base dei dati descrittivi è ovviamente consultabile essendo contenuta nel supporto media e totalmente annotata nella bibliografia. È il continuo evolvere delle tecnologie d'informazione e la massiccia diffusione dell’uso dei computer che ci porta a un cambiamento sostanziale nello studio e nell’apprendimento storico; le strutture accademiche e gli operatori economici hanno fatto propria la richiesta che giunge dall'utenza (insegnanti, studenti, operatori dei Beni Culturali) di una maggiore diffusione della conoscenza storica attraverso la sua rappresentazione informatizzata. Sul fronte didattico la ricostruzione di una realtà storica attraverso strumenti informatici consente anche ai non-storici di toccare con mano quelle che sono le problematiche della ricerca quali fonti mancanti, buchi della cronologia e valutazione della veridicità dei fatti attraverso prove. Le tecnologie informatiche permettono una visione completa, unitaria ed esauriente del passato, convogliando tutte le informazioni su un'unica piattaforma, permettendo anche a chi non è specializzato di comprendere immediatamente di cosa si parla. Il miglior libro di storia, per sua natura, non può farlo in quanto divide e organizza le notizie in modo diverso. In questo modo agli studenti viene data l'opportunità di apprendere tramite una rappresentazione diversa rispetto a quelle a cui sono abituati. La premessa centrale del progetto è che i risultati nell'apprendimento degli studenti possono essere migliorati se un concetto o un contenuto viene comunicato attraverso più canali di espressione, nel nostro caso attraverso un testo, immagini e un oggetto multimediale. Didattica La Conceria Fiorio è uno dei luoghi-simbolo della Resistenza torinese. Il progetto è una ricostruzione in realtà virtuale della Conceria Fiorio di Torino. La ricostruzione serve a arricchire la cultura storica sia a chi la produce, attraverso una ricerca accurata delle fonti, sia a chi può poi usufruirne, soprattutto i giovani, che, attratti dall’aspetto ludico della ricostruzione, apprendono con più facilità. La costruzione di un manufatto in 3D fornisce agli studenti le basi per riconoscere ed esprimere la giusta relazione fra il modello e l’oggetto storico. Le fasi di lavoro attraverso cui si è giunti alla ricostruzione in 3D della Conceria: . una ricerca storica approfondita, basata sulle fonti, che possono essere documenti degli archivi o scavi archeologici, fonti iconografiche, cartografiche, ecc.; . La modellazione degli edifici sulla base delle ricerche storiche, per fornire la struttura geometrica poligonale che permetta la navigazione tridimensionale; . La realizzazione, attraverso gli strumenti della computer graphic della navigazione in 3D. Unreal Technology è il nome dato al motore grafico utilizzato in numerosi videogiochi commerciali. Una delle caratteristiche fondamentali di tale prodotto è quella di avere uno strumento chiamato Unreal editor con cui è possibile costruire mondi virtuali, e che è quello utilizzato per questo progetto. UnrealEd (Ued) è il software per creare livelli per Unreal e i giochi basati sul motore di Unreal. E’ stata utilizzata la versione gratuita dell’editor. Il risultato finale del progetto è un ambiente virtuale navigabile raffigurante una ricostruzione accurata della Conceria Fiorio ai tempi della Resistenza. L’utente può visitare l’edificio e visualizzare informazioni specifiche su alcuni punti di interesse. La navigazione viene effettuata in prima persona, un processo di “spettacolarizzazione” degli ambienti visitati attraverso un arredamento consono permette all'utente una maggiore immersività rendendo l’ambiente più credibile e immediatamente codificabile. L’architettura Unreal Technology ha permesso di ottenere un buon risultato in un tempo brevissimo, senza che fossero necessari interventi di programmazione. Questo motore è, quindi, particolarmente adatto alla realizzazione rapida di prototipi di una discreta qualità, La presenza di un certo numero di bug lo rende, però, in parte inaffidabile. Utilizzare un editor da videogame per questa ricostruzione auspica la possibilità di un suo impiego nella didattica, quello che le simulazioni in 3D permettono nel caso specifico è di permettere agli studenti di sperimentare il lavoro della ricostruzione storica, con tutti i problemi che lo storico deve affrontare nel ricreare il passato. Questo lavoro vuole essere per gli storici una esperienza nella direzione della creazione di un repertorio espressivo più ampio, che includa gli ambienti tridimensionali. Il rischio di impiegare del tempo per imparare come funziona questa tecnologia per generare spazi virtuali rende scettici quanti si impegnano nell'insegnamento, ma le esperienze di progetti sviluppati, soprattutto all’estero, servono a capire che sono un buon investimento. Il fatto che una software house, che crea un videogame di grande successo di pubblico, includa nel suo prodotto, una serie di strumenti che consentano all'utente la creazione di mondi propri in cui giocare, è sintomatico che l'alfabetizzazione informatica degli utenti medi sta crescendo sempre più rapidamente e che l'utilizzo di un editor come Unreal Engine sarà in futuro una attività alla portata di un pubblico sempre più vasto. Questo ci mette nelle condizioni di progettare moduli di insegnamento più immersivi, in cui l'esperienza della ricerca e della ricostruzione del passato si intreccino con lo studio più tradizionale degli avvenimenti di una certa epoca. I mondi virtuali interattivi vengono spesso definiti come la forma culturale chiave del XXI secolo, come il cinema lo è stato per il XX. Lo scopo di questo lavoro è stato quello di suggerire che vi sono grosse opportunità per gli storici impiegando gli oggetti e le ambientazioni in 3D, e che essi devono coglierle. Si consideri il fatto che l’estetica abbia un effetto sull’epistemologia. O almeno sulla forma che i risultati delle ricerche storiche assumono nel momento in cui devono essere diffuse. Un’analisi storica fatta in maniera superficiale o con presupposti errati può comunque essere diffusa e avere credito in numerosi ambienti se diffusa con mezzi accattivanti e moderni. Ecco perchè non conviene seppellire un buon lavoro in qualche biblioteca, in attesa che qualcuno lo scopra. Ecco perchè gli storici non devono ignorare il 3D. La nostra capacità, come studiosi e studenti, di percepire idee ed orientamenti importanti dipende spesso dai metodi che impieghiamo per rappresentare i dati e l’evidenza. Perché gli storici possano ottenere il beneficio che il 3D porta con sè, tuttavia, devono sviluppare un’agenda di ricerca volta ad accertarsi che il 3D sostenga i loro obiettivi di ricercatori e insegnanti. Una ricostruzione storica può essere molto utile dal punto di vista educativo non sono da chi la visita ma, anche da chi la realizza. La fase di ricerca necessaria per la ricostruzione non può fare altro che aumentare il background culturale dello sviluppatore. Conclusioni La cosa più importante è stata la possibilità di fare esperienze nell’uso di mezzi di comunicazione di questo genere per raccontare e far conoscere il passato. Rovesciando il paradigma conoscitivo che avevo appreso negli studi umanistici, ho cercato di desumere quelle che potremo chiamare “leggi universali” dai dati oggettivi emersi da questi esperimenti. Da punto di vista epistemologico l’informatica, con la sua capacità di gestire masse impressionanti di dati, dà agli studiosi la possibilità di formulare delle ipotesi e poi accertarle o smentirle tramite ricostruzioni e simulazioni. Il mio lavoro è andato in questa direzione, cercando conoscere e usare strumenti attuali che nel futuro avranno sempre maggiore presenza nella comunicazione (anche scientifica) e che sono i mezzi di comunicazione d’eccellenza per determinate fasce d’età (adolescenti). Volendo spingere all’estremo i termini possiamo dire che la sfida che oggi la cultura visuale pone ai metodi tradizionali del fare storia è la stessa che Erodoto e Tucidide contrapposero ai narratori di miti e leggende. Prima di Erodoto esisteva il mito, che era un mezzo perfettamente adeguato per raccontare e dare significato al passato di una tribù o di una città. In un mondo post letterario la nostra conoscenza del passato sta sottilmente mutando nel momento in cui lo vediamo rappresentato da pixel o quando le informazioni scaturiscono non da sole, ma grazie all’interattività con il mezzo. La nostra capacità come studiosi e studenti di percepire idee ed orientamenti importanti dipende spesso dai metodi che impieghiamo per rappresentare i dati e l’evidenza. Perché gli storici possano ottenere il beneficio sottinteso al 3D, tuttavia, devono sviluppare un’agenda di ricerca volta ad accertarsi che il 3D sostenga i loro obiettivi di ricercatori e insegnanti. Le esperienze raccolte nelle pagine precedenti ci portano a pensare che in un futuro non troppo lontano uno strumento come il computer sarà l’unico mezzo attraverso cui trasmettere conoscenze, e dal punto di vista didattico la sua interattività consente coinvolgimento negli studenti come nessun altro mezzo di comunicazione moderno.

Strong semiclassical gravity in the universe and the laboratory

Three published papers are resumed in this thesis. Different aspects of the semiclassical theory of gravity are discussed. In chapter 1 we find a new perturbative (yet analytical) solution to the unsolved problem of the metric junction between two Friedmann-Robertson-Walker using Israel's formalism. The case of an expanding radiation core inside an expanding or collapsing dust exterior is treated. This model can be useful in the "landscape" cosmology in string theory or for treating new gravastar configurations. In chapter 2 we investigate the possible use of the Kodama vector field as a substitute for the Killing vector field. In particular we find the response function of an Unruh detector following an (accelerated) Kodama trajectory. The detector has finite extension and backreaction is considered. In chapter 3 we study the possible creation of microscopic black holes at LHC in the brane world model. It is found that the black hole tidal charge has a fundamental role in preventing the formation of the horizon.

The VIMOS-VLT Deep Survey: the evolution of type-1 AGN

Quasars and AGN play an important role in many aspects of the modern cosmology. Of particular interest is the issue of the interplay between AGN activity and formation and evolution of galaxies and structures. Studies on nearby galaxies revealed that most (and possibly all) galaxy nuclei contain a super-massive black hole (SMBH) and that between a third and half of them are showing some evidence of activity (Kormendy and Richstone, 1995). The discovery of a tight relation between black holes mass and velocity dispersion of their host galaxy suggests that the evolution of the growth of SMBH and their host galaxy are linked together. In this context, studying the evolution of AGN, through the luminosity function (LF), is fundamental to constrain the theories of galaxy and SMBH formation and evolution. Recently, many theories have been developed to describe physical processes possibly responsible of a common formation scenario for galaxies and their central black hole (Volonteri et al., 2003; Springel et al., 2005a; Vittorini et al., 2005; Hopkins et al., 2006a) and an increasing number of observations in different bands are focused on collecting larger and larger quasar samples. Many issues remain however not yet fully understood. In the context of the VVDS (VIMOS-VLT Deep Survey), we collected and studied an unbiased sample of spectroscopically selected faint type-1 AGN with a unique and straightforward selection function. Indeed, the VVDS is a large, purely magnitude limited spectroscopic survey of faint objects, free of any morphological and/or color preselection. We studied the statistical properties of this sample and its evolution up to redshift z 4. Because of the contamination of the AGN light by their host galaxies at the faint magnitudes explored by our sample, we observed that a significant fraction of AGN in our sample would be missed by the UV excess and morphological criteria usually adopted for the pre-selection of optical QSO candidates. If not properly taken into account, this failure in selecting particular sub-classes of AGN could, in principle, affect some of the conclusions drawn from samples of AGN based on these selection criteria. The absence of any pre-selection in the VVDS leads us to have a very complete sample of AGN, including also objects with unusual colors and continuum shape. The VVDS AGN sample shows in fact redder colors than those expected by comparing it, for example, with the color track derived from the SDSS composite spectrum. In particular, the faintest objects have on average redder colors than the brightest ones. This can be attributed to both a large fraction of dust-reddened objects and a significant contamination from the host galaxy. We have tested these possibilities by examining the global spectral energy distribution of each object using, in addition to the U, B, V, R and I-band magnitudes, also the UV-Galex and the IR-Spitzer bands, and fitting it with a combination of AGN and galaxy emission, allowing also for the possibility of extinction of the AGN flux. We found that for 44% of our objects the contamination from the host galaxy is not negligible and this fraction decreases to 21% if we restrict the analysis to a bright subsample (M1450 <-22.15). Our estimated integral surface density at IAB < 24.0 is 500 AGN per square degree, which represents the highest surface density of a spectroscopically confirmed sample of optically selected AGN. We derived the luminosity function in B-band for 1.0 < z < 3.6 using the 1/Vmax estimator. Our data, more than one magnitude fainter than previous optical surveys, allow us to constrain the faint part of the luminosity function up to high redshift. A comparison of our data with the 2dF sample at low redshift (1 < z < 2.1) shows that the VDDS data can not be well fitted with the pure luminosity evolution (PLE) models derived by previous optically selected samples. Qualitatively, this appears to be due to the fact that our data suggest the presence of an excess of faint objects at low redshift (1.0 < z < 1.5) with respect to these models. By combining our faint VVDS sample with the large sample of bright AGN extracted from the SDSS DR3 (Richards et al., 2006b) and testing a number of different evolutionary models, we find that the model which better represents the combined luminosity functions, over a wide range of redshift and luminosity, is a luminosity dependent density evolution (LDDE) model, similar to those derived from the major Xsurveys. Such a parameterization allows the redshift of the AGN density peak to change as a function of luminosity, thus fitting the excess of faint AGN that we find at 1.0 < z < 1.5. On the basis of this model we find, for the first time from the analysis of optically selected samples, that the peak of the AGN space density shifts significantly towards lower redshift going to lower luminosity objects. The position of this peak moves from z 2.0 for MB <-26.0 to z 0.65 for -22< MB <-20. This result, already found in a number of X-ray selected samples of AGN, is consistent with a scenario of “AGN cosmic downsizing”, in which the density of more luminous AGN, possibly associated to more massive black holes, peaks earlier in the history of the Universe (i.e. at higher redshift), than that of low luminosity ones, which reaches its maximum later (i.e. at lower redshift). This behavior has since long been claimed to be present in elliptical galaxies and it is not easy to reproduce it in the hierarchical cosmogonic scenario, where more massive Dark Matter Halos (DMH) form on average later by merging of less massive halos.

The gaseous environment of radio galaxies: a new perspective from high-resolution x-ray spectroscopy

It is known that massive black holes have a profound effect on the evolution of galaxies, and possibly on their formation by regulating the amount of gas available for the star formation. However, how black hole and galaxies communicate is still an open problem, depending on how much of the energy released interacts with the circumnuclear matter. In the last years, most studies of feedback have primarily focused on AGN jet/cavity systems in the most massive galaxy clusters. This thesis intends to investigate the feedback phenomena in radio--loud AGNs from a different perspective studying isolated radio galaxies, through high-resolution spectroscopy. In particular one NLRG and three BLRG are studied, searching for warm gas, both in emission and absorption, in the soft X-ray band. I show that the soft spectrum of 3C33 originates from gas photoionized by the central engine. I found for the first time WA in 3C382 and 3C390.3. I show that the observed warm emitter/absorbers is not uniform and probably located in the NLR. The detected WA is slow implying a mass outflow rate and kinetic luminosity always well below 1% the L(acc) as well as the P(jet). Finally the radio--loud properties are compared with those of type 1 RQ AGNs. A positive correlation is found between the mass outflow rate/kinetic luminosity, and the radio loudness. This seems to suggest that the presence of a radio source (the jet?) affects the distribution of the absorbing gas. Alternatively, if the gas distribution is similar in Seyferts and radio galaxies, the M(out) vs rl relation could simply indicate a major ejection of matter in the form of wind in powerful radio AGNs.

Accretion disk winds in active galactic nuclei: an X-ray view

This Thesis focuses on the X-ray study of the inner regions of Active Galactic Nuclei, in particular on the formation of high velocity winds by the accretion disk itself. Constraining AGN winds physical parameters is of paramount importance both for understanding the physics of the accretion/ejection flow onto supermassive black holes, and for quantifying the amount of feedback between the SMBH and its environment across the cosmic time. The sources selected for the present study are BAL, mini-BAL, and NAL QSOs, known to host high-velocity winds associated to the AGN nuclear regions. Observationally, a three-fold strategy has been adopted: - substantial samples of distant sources have been analyzed through spectral, photometric, and statistical techniques, to gain insights into their mean properties as a population; - a moderately sized sample of bright sources has been studied through detailed X-ray spectral analysis, to give a first flavor of the general spectral properties of these sources, also from a temporally resolved point of view; - the best nearby candidate has been thoroughly studied using the most sophisticated spectral analysis techniques applied to a large dataset with a high S/N ratio, to understand the details of the physics of its accretion/ejection flow. There are three main channels through which this Thesis has been developed: - [Archival Studies]: the XMM-Newton public archival data has been extensively used to analyze both a large sample of distant BAL QSOs, and several individual bright sources, either BAL, mini-BAL, or NAL QSOs. - [New Observational Campaign]: I proposed and was awarded with new X-ray pointings of the mini-BAL QSOs PG 1126-041 and PG 1351+640 during the XMM-Newton AO-7 and AO-8. These produced the biggest X-ray observational campaign ever made on a mini-BAL QSO (PG 1126-041), including the longest exposure so far. Thanks to the exceptional dataset, a whealth of informations have been obtained on both the intrinsic continuum and on the complex reprocessing media that happen to be in the inner regions of this AGN. Furthermore, the temporally resolved X-ray spectral analysis field has been finally opened for mini-BAL QSOs. - [Theoretical Studies]: some issues about the connection between theories and observations of AGN accretion disk winds have been investigated, through theoretical arguments and synthetic absorption line profiles studies.

Cultura materiale ed espansione di Roma: Il caso dell'Ager Gallicus

Lo scritto ha l’obiettivo di definire dinamiche e cronologie di quel complesso processo espansionistico che portò Roma alla conquista dei territori dell’Ager Gallicus, partendo dall’analisi dettagliata della cultura materiale e dei rispettivi contesti di provenienza emersi dalle recenti indagini archeologiche realizzate dal Dipartimento di Storia Culture Civiltà dell’Università degli Studi di Bologna nella città di Senigallia. In armonia con quanto testimoniato dalle sequenze stratigrafiche documentate, si delineano quattro principali fasi di vita dell’abitato: la prima preromana, la seconda riferibile alla prima fase di romanizzazione del sito, la terza inerente allo sviluppo dell’insediamento con la fondazione della colonia romana e l’ultima riferibile all’età repubblicana. Emerge con chiarezza la presenza già dalla fine del IV-inizio III a.C., di un insediamento romano nel territorio della città, sviluppatosi con la fondazione di un’area sacra e la predisposizione di un’area produttiva. La scelta del sito di Sena Gallica fu strategica: un territorio idoneo allo sfruttamento agricolo e utile come testa di ponte per la conquista dei territori del Nord Italia. Inoltre, questo centro aveva già intrecciato rapporti commerciali con gli insediamenti costieri adriatici e mediterranei. La presenza di ceramica di produzione locale, il rinvenimento di elementi distanziatori e le caratteristiche geomorfologiche del sito, fanno ipotizzare la presenza in loco di un’officina ceramica. Ciò risulta di grande importanza dato che tutte le attestazioni ceramiche prodotte localmente e rinvenute nel territorio, fino ad oggi sono attribuite alle officine di Aesis e Ariminum. Dunque Sena Gallica sarebbe stata un centro commerciale e produttivo. La precoce presenza di ceramica a Vernice Nera di tipo romano-laziale prodotte localmente prima dell’istituzione ufficiale della colonia, che permette di ipotizzare uno stanziamento di piccoli gruppi di Romani in territori appena conquistati ma non ancora colonizzati, attestata a Sena Gallica, trova riscontro anche in altri centri adriatici come Ariminum, Aesis, Pisaurum, Suasa e Cattolica.