Forecasts on the dark energy anisotropic stress for the esa euclid survey

The cosmological constant Λ seems to be a not satisfactory explanation of the late-time accelerated expansion of the Universe, for which a number of experimental evidences exist; therefore, it has become necessary in the last years to consider alternative models of dark energy, meant as cause of the accelerated expansion. In the study of dark energy models, it is important to understand which quantities can be determined starting from observational data, without assuming any hypothesis on the cosmological model; such quantities have been determined in Amendola, Kunz et al., 2012. In the same paper it has been further shown that it is possible to estabilish a relation between the model-independent parameters and the anisotropic stress η, which can be also expressed as a combination of the functions appearing in the most general Lagrangian for the scalar-tensor theories, the Horndeski Lagrangian. In the present thesis, the Fisher matrix formalism is used to perform a forecast on the constraints that will be possible to make on the anisotropic stress η in the future, starting from the estimated uncertainties for the galaxy clustering and weak lensing measurements which will be performed by the European Space Agency Euclid mission, to be launched in 2020. Further, constraints coming from supernovae-Ia observations are considered. The forecast is performed for two cases in which (a) η is considered as depending from redshift only and (b) η is constant and equal to one, as in the ΛCDM model.

Cosmological predictions for a scalar tensor dark energy model by a dedicated Einstein-Boltzmann code

We have extended the Boltzmann code CLASS and studied a specific scalar tensor dark energy model: Induced Gravity

Properties of cosmic voids in dark energy simulations

The last decade has witnessed the establishment of a Standard Cosmological Model, which is based on two fundamental assumptions: the first one is the existence of a new non relativistic kind of particles, i. e. the Dark Matter (DM) that provides the potential wells in which structures create, while the second one is presence of the Dark Energy (DE), the simplest form of which is represented by the Cosmological Constant Λ, that sources the acceleration in the expansion of our Universe. These two features are summarized by the acronym ΛCDM, which is an abbreviation used to refer to the present Standard Cosmological Model. Although the Standard Cosmological Model shows a remarkably successful agreement with most of the available observations, it presents some longstanding unsolved problems. A possible way to solve these problems is represented by the introduction of a dynamical Dark Energy, in the form of the scalar field ϕ. In the coupled DE models, the scalar field ϕ features a direct interaction with matter in different regimes. Cosmic voids are large under-dense regions in the Universe devoided of matter. Being nearby empty of matter their dynamics is supposed to be dominated by DE, to the nature of which the properties of cosmic voids should be very sensitive. This thesis work is devoted to the statistical and geometrical analysis of cosmic voids in large N-body simulations of structure formation in the context of alternative competing cosmological models. In particular we used the ZOBOV code (see ref. Neyrinck 2008), a publicly available void finder algorithm, to identify voids in the Halos catalogues extraxted from CoDECS simulations (see ref. Baldi 2012 ). The CoDECS are the largest N-body simulations to date of interacting Dark Energy (DE) models. We identify suitable criteria to produce voids catalogues with the aim of comparing the properties of these objects in interacting DE scenarios to the standard ΛCDM model, at different redshifts. This thesis work is organized as follows: in chapter 1, the Standard Cosmological Model as well as the main properties of cosmic voids are intro- duced. In chapter 2, we will present the scalar field scenario. In chapter 3 the tools, the methods and the criteria by which a voids catalogue is created are described while in chapter 4 we discuss the statistical properties of cosmic voids included in our catalogues. In chapter 5 the geometrical properties of the catalogued cosmic voids are presented by means of their stacked profiles. In chapter 6 we summarized our results and we propose further developments of this work.

Study of cosmic nuclei fluxes with AMS-02: implication for dark matter search

L’Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02) é un rivelatore per raggi cosmici (CR) progettato e costruito da una collaborazione internazionale di 56 istituti e 16 paesi ed installato il 19 Maggio del 2011 sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS). Orbitando intorno alla Terra, AMS-02 sará in grado di studiare con un livello di accuratezza mai raggiunto prima la composizione dei raggi cosmici, esplorando nuove frontiere nella fisica delle particelle, ricercando antimateria primordiale ed evidenze indirette di materia oscura. Durante il mio lavoro di tesi, ho utilizzato il software GALPROP per studiare la propagazione dei CR nella nostra Galassia attraverso il mezzo interstellare (ISM), cercando di individuare un set di parametri in grado di fornire un buon accordo con i dati preliminari di AMS-02. In particolare, mi sono dedicata all’analisi del processo di propagazione di nuclei, studiando i loro flussi e i relativi rapporti. Il set di propagazione ottenuto dall’analisi é stato poi utilizzato per studiare ipotetici flussi da materia oscura e le possibili implicazioni per la ricerca indiretta attraverso AMS-02.

Zoomed simulations of Halo segregation in cosmological models with two species of coupled dark matter

La materia ordinaria copre soli pochi punti percentuali della massa-energia totale dell'Universo, che è invece largamente dominata da componenti “oscure”. Il modello standard usato per descriverle è il modello LambdaCDM. Nonostante esso sembri consistente con la maggior parte dei dati attualmente disponibili, presenta alcuni problemi fondamentali che ad oggi restano irrisolti, lasciando spazio per lo studio di modelli cosmologici alternativi. Questa Tesi mira a studiare un modello proposto recentemente, chiamato “Multi-coupled Dark Energy” (McDE), che presenta interazioni modificate rispetto al modello LambdaCDM. In particolare, la Materia Oscura è composta da due diversi tipi di particelle con accoppiamento opposto rispetto ad un campo scalare responsabile dell'Energia Oscura. L'evoluzione del background e delle perturbazioni lineari risultano essere indistinguibili da quelle del modello LambdaCDM. In questa Tesi viene presentata per la prima volta una serie di simulazioni numeriche “zoomed”. Esse presentano diverse regioni con risoluzione differente, centrate su un singolo ammasso di interesse, che permettono di studiare in dettaglio una singola struttura senza aumentare eccessivamente il tempo di calcolo necessario. Un codice chiamato ZInCo, da me appositamente sviluppato per questa Tesi, viene anch'esso presentato per la prima volta. Il codice produce condizioni iniziali adatte a simulazioni cosmologiche, con differenti regioni di risoluzione, indipendenti dal modello cosmologico scelto e che preservano tutte le caratteristiche dello spettro di potenza imposto su di esse. Il codice ZInCo è stato usato per produrre condizioni iniziali per una serie di simulazioni numeriche del modello McDE, le quali per la prima volta mostrano, grazie all'alta risoluzione raggiunta, che l'effetto di segregazione degli ammassi avviene significativamente prima di quanto stimato in precedenza. Inoltre, i profili radiale di densità ottenuti mostrano un appiattimento centrale nelle fasi iniziali della segregazione. Quest'ultimo effetto potrebbe aiutare a risolvere il problema “cusp-core” del modello LambdaCDM e porre limiti ai valori dell'accoppiamento possibili.

Dark: una tragedia postmoderna nel panorama seriale contemporaneo

Questo elaborato intende illustrare come il successo della serie Netflix Original Dark abbia reso la Germania uno dei più grandi esportatori europei di serie tv sul mercato globale. La tesi è articolata in tre capitoli: nel primo viene fornita un’introduzione sulla nascita della piattaforma di streaming Netflix fino al suo arrivo in Europa e sulla distribuzione delle prime coproduzioni europee, per poi concentrarsi sul caso di studio della serie Dark, spiegando come si siano svolti i processi produttivi e distributivi, fino ad arrivare alla campagna marketing adottata per pubblicizzare l’uscita delle tre stagioni. Nel secondo capitolo viene presentata una panoramica delle tematiche che hanno determinato il successo di Dark, cercando di approfondire i diversi livelli di lettura che la serie offre all’interno della trama, talvolta solo accennati e difficoltosi da decifrare per il fruitore. Il terzo ed ultimo capitolo si concentra sulla ricezione che la serie Dark ha avuto a livello globale e sulla storia della televisione tedesca, analizzando come i paradigmi produttivi e distributivi siano mutati con l’avvento delle piattaforme di streaming.

The dark side of the American dream: la rappresentazione dell'italoamericano nel cinema gangster americano

Lo scopo di questo lavoro di tesi è quello di analizzare come, in una finestra di tempo di circa cento anni, si sia fissato nell’immaginario collettivo la figura dell’italoamericano come gangster. Partendo dalle questioni delle migrazioni, che caratterizzarono l’Italia meridionale a fine Ottocento, e che portarono migliaia di italiani negli Stati Uniti. Sin da subito vennero rappresentati su vignette satiriche come sporchi, ignoranti e ladri. Il cinema non tardò molto a dare la sua rappresentazione, con cortometraggi e successivamente film veri e propri. Con il passare del tempo questi personaggi italoamericani cominciarono ad essere sempre più caratterizzati dai cineasti, facendoli così diventare dei veri e propri miti, prendendo ispirazione dalla realtà, come accadde per i film degli anni Trenta Little Caesar e Scarface, che si basavano su Al Capone. Proprio sui protagonisti di questi due film vennero successivamente ricalcati i personaggi degli anni successivi, ovviamente apportando modifiche e caratterizzandoli maggiormente. Ci troviamo nel periodo del secondo dopoguerra e il genere gangster inizia a fondersi con il noir, caratterizzandosi da nuove sfaccettature, per ovviare anche al problema della censura del codice Hays, che vietava la rappresentazione di etnie in comportamenti immorali. Nella parte conclusiva di questo lavoro di tesi, mi occupo del periodo che va dagli anni Sessanta, caratterizzato da un clima di mutamento e di rivoluzione, sia per quanto riguarda la società americana che per il cinema stesso. Il codice Hays non ha più influenza sui cineasti e, adesso, cineasti italoamericani come Coppola e Scorsese, danno voce alle loro fantasie ed esperienze, abbracciando le loro origini.

Gravitational waves as dark sirens: an astrophysical and cosmological analysis

Despite the success of the ΛCDM model in describing the Universe, a possible tension between early- and late-Universe cosmological measurements is calling for new independent cosmological probes. Amongst the most promising ones, gravitational waves (GWs) can provide a self-calibrated measurement of the luminosity distance. However, to obtain cosmological constraints, additional information is needed to break the degeneracy between parameters in the gravitational waveform. In this thesis, we exploit the latest LIGO-Virgo-KAGRA Gravitational Wave Transient Catalog (GWTC-3) of GW sources to constrain the background cosmological parameters together with the astrophysical properties of Binary Black Holes (BBHs), using information from their mass distribution. We expand the public code MGCosmoPop, previously used for the application of this technique, by implementing a state-of-the-art model for the mass distribution, needed to account for the presence of non-trivial features, i.e. a truncated power law with two additional Gaussian peaks, referred to as Multipeak. We then analyse GWTC-3 comparing this model with simpler and more commonly adopted ones, both in the case of fixed and varying cosmology, and assess their goodness-of-fit with different model selection criteria, and their constraining power on the cosmological and population parameters. We also start to explore different sampling methods, namely Markov Chain Monte Carlo and Nested Sampling, comparing their performances and evaluating the advantages of both. We find concurring evidence that the Multipeak model is favoured by the data, in line with previous results, and show that this conclusion is robust to the variation of the cosmological parameters. We find a constraint on the Hubble constant of H0 = 61.10+38.65−22.43 km/s/Mpc (68% C.L.), which shows the potential of this method in providing independent constraints on cosmological parameters. The results obtained in this work have been included in [1].