Energia escura e formação de estruturas em larga escala

Pós-graduação em Física - IFT

Conceptual problem for noncommutative inflation and the new approach for nonrelativistic inflationary equation of state

In a previous paper, we connected the phenomenological noncommutative inflation of Alexander, Brandenberger and Magueijo [ Phys. Rev. D 67 081301 (2003)] and Koh and Brandenberger [ J. Cosmol. Astropart Phys. 2007 21 ()] with the formal representation theory of groups and algebras and analyzed minimal conditions that the deformed dispersion relation should satisfy in order to lead to a successful inflation. In that paper, we showed that elementary tools of algebra allow a group-like procedure in which even Hopf algebras (roughly the symmetries of noncommutative spaces) could lead to the equation of state of inflationary radiation. Nevertheless, in this paper, we show that there exists a conceptual problem with the kind of representation that leads to the fundamental equations of the model. The problem comes from an incompatibility between one of the minimal conditions for successful inflation (the momentum of individual photons being bounded from above) and the Fock-space structure of the representation which leads to the fundamental inflationary equations of state. We show that the Fock structure, although mathematically allowed, would lead to problems with the overall consistency of physics, like leading to a problematic scattering theory, for example. We suggest replacing the Fock space by one of two possible structures that we propose. One of them relates to the general theory of Hopf algebras (here explained at an elementary level) while the other is based on a representation theorem of von Neumann algebras (a generalization of the Clebsch-Gordan coefficients), a proposal already suggested by us to take into account interactions in the inflationary equation of state.

From inflation to dark energy through a dynamical Λ: an attempt at alleviating fundamental cosmic puzzles

After decades of successful hot big-bang paradigm, cosmology still lacks a framework in which the early inflationary phase of the universe smoothly matches the radiation epoch and evolves to the present “quasi” de Sitter spacetime. No less intriguing is that the current value of the effective vacuum energy density is vastly smaller than the value that triggered inflation. In this paper, we propose a new class of cosmologies capable of overcoming, or highly alleviating, some of these acute cosmic puzzles. Powered by a decaying vacuum energy density, the spacetime emerges from a pure nonsingular de Sitter vacuum stage, “gracefully” exits from inflation to a radiation phase followed by dark matter and vacuum regimes, and, finally, evolves to a late-time de Sitter phase.

Extended spherical collapse and the accelerating universe

The influence of the shear stress and angular momentum on the nonlinear spherical collapse model is discussed in the framework of the Einstein–de Sitter and ΛCDM models. By assuming that the vacuum component is not clustering within the homogeneous nonspherical overdensities, we show how the local rotation and shear affect the linear density threshold for collapse of the nonrelativistic component (δc) and its virial overdensity (ΔV ). It is also found that the net effect of shear and rotation in galactic scale is responsible for higher values of the linear overdensity parameter as compared with the standard spherical collapse model (no shear and rotation)

The relation between geometry and matter in classical and quantum gravity and cosmology

The present thesis is divided into two main research areas: Classical Cosmology and (Loop) Quantum Gravity. The first part concerns cosmological models with one phantom and one scalar field, that provide the `super-accelerated' scenario not excluded by observations, thus exploring alternatives to the standard LambdaCDM scenario. The second part concerns the spinfoam approach to (Loop) Quantum Gravity, which is an attempt to provide a `sum-over-histories' formulation of gravitational quantum transition amplitudes. The research here presented focuses on the face amplitude of a generic spinfoam model for Quantum Gravity.

Environment of radio sources in the vla-cosmos survey

Sebbene studiati a fondo, i processi che hanno portato alla formazione ed alla evoluzione delle galassie così come sono osservate nell'Universo attuale non sono ancora del tutto compresi. La visione attuale della storia di formazione delle strutture prevede che il collasso gravitazionale, a partire dalle fluttuazioni di densità primordiali, porti all'innesco della formazione stellare; quindi che un qualche processo intervenga e la interrompa. Diversi studi vedono il principale responsabile di questa brusca interruzione della formazione stellare nei fenomeni di attività nucleare al centro delle galassie (Active Galactic Nuclei, AGN), capaci di fornire l'energia necessaria a impedire il collasso gravitazionale del gas e la formazione di nuove stelle. Uno dei segni della presenza di un tale fenomeno all'interno di una galassia e l'emissione radio dovuta ai fenomeni di accrescimento di gas su buco nero. In questo lavoro di tesi si è studiato l'ambiente delle radio sorgenti nel campo della survey VLA-COSMOS. Partendo da un campione di 1806 radio sorgenti e 1482993 galassie che non presentassero emissione radio, con redshift fotometrici e fotometria provenienti dalla survey COSMOS e dalla sua parte radio (VLA-COSMOS), si è stimata la ricchezza dell'ambiente attorno a ciascuna radio sorgente, contando il numero di galassie senza emissione radio presenti all'interno di un cilindro di raggio di base 1 Mpc e di altezza proporzionale all'errore sul redshift fotometrico di ciascuna radio sorgente, centrato su di essa. Al fine di stimare la significatività dei risultati si è creato un campione di controllo costituito da 1806 galassie che non presentassero emissione radio e si è stimato l'ambiente attorno a ciascuna di esse con lo stesso metodo usato per le radio sorgenti. I risultati mostrano che gli ammassi di galassie aventi al proprio centro una radio sorgente sono significativamente più ricchi di quelli con al proprio centro una galassia senza emissione radio. Tale differenza in ricchezza permane indipendentemente da selezioni basate sul redshift, la massa stellare e il tasso di formazione stellare specifica delle galassie del campione e mostra che gli ammassi di galassie con al proprio centro una radio sorgente dovuta a fenomeni di AGN sono significativamente più ricchi di ammassi con al proprio centro una galassia senza emissione radio. Questo effetto e più marcato per AGN di tipo FR I rispetto ad oggetti di tipo FR II, indicando una correlazione fra potenza dell'AGN e formazione delle strutture. Tali risultati gettano nuova luce sui meccanismi di formazione ed evoluzione delle galassie che prevedono una stretta correlazione tra fenomeni di AGN, formazione stellare ed interruzione della stessa.

Coppie di agn in banda x nel campo cosmos

In questo lavoro di tesi, sono state studiate coppie di AGN nel campo COSMOS, selezionate in banda X. Sono state studiate le proprietà multifrequenza del campione trovato ed è stato eseguito un confronto con un campione di AGN isolati.

Clustering di ammassi di galassie con cataloghi otticamente selezionati

In questo lavoro di tesi si è studiato il clustering degli ammassi di galassie e la determinazione della posizione del picco BAO per ottenere vincoli sui parametri cosmologici. A tale scopo si è implementato un codice per la stima dell'errore tramite i metodi di jackknife e bootstrap. La misura del picco BAO confrontata con i modelli cosmologici, grazie all'errore stimato molto piccolo, è risultato in accordo con il modelli LambdaCDM, e permette di ottenere vincoli su alcuni parametri dei modelli cosmologici.