Gravitational microscope in MACSJ1206: unveiling galaxy cluster member mass distribution

Gravitational lensing is a powerful tool to investigate the properties of the distribution of matter, be it barionic or dark. In this work we take advantage of Strong Gravitational Lensing to infer the properties of one of the galaxy-scale substructures that makes up the cluster MACSJ1206. It is relatively easy to model the morphology of the visible components of a galaxy, while the morphology of the dark matter distribution cannot be so easily constrained. Being sensitive to the whole mass, strong lensing provides a way to probe DM distribution, and this is the reason why it is the best tool to study the substructure. The goal of this work consists of performing an analysis of the substructure previously mentioned, an early type galaxy (ETG), by analyzing the highly magnified Einstein ring around it, in order to put stringent constraints on its matter distribution, that, for an ETG, is commonly well described by an isothermal profilele. This turns out to be interesting for three main different reasons. It is well known that galaxies in clusters are subject to interaction processes, both dynamic and hydrodynamic, that can significantly modify the distribution of matter within them. Therefore, finding a different profile from the one usually expected could be a sign that the galaxy has undergone processes that have changed its structure. Studying the mass distribution also means studying the dark matter component, which not only still presents great questions today, but which is also not obviously distributed in the same way as in an isolated galaxy. What emerges from the analysis is that the total mass distribution of the galaxy under examination turns out to have a slope much steeper than the isothermal usually expected.

Abbondanza di litio nelle stelle nane di alone usando la fotometria Gaia

Il litio, secondo il modello di nucleosintesi del Big Bang, viene prodotto a seguito dell’espansione dell’Universo. Negli anni Ottanta, con l'avvento di spettrografi ad alta risoluzione, è stato possibile misurare l'abbondanza di Li in stelle nane di alone (Spite & Spite 1982). L'abbondanza di Li nelle stelle nane di Popolazione II mostra un valore costante in un ampio intervallo di metallicità e di temperatura effettiva. Tale andamento prende il nome di Plateau di Spite, ed è stato interpretato come una misura dell'abbondanza primordiale dell'elemento. Due decenni dopo la scoperta dello Spite Plateau, grazie alle misurazioni WMAP è stato possibile ottenere i valori delle costanti cosmologiche. Le abbondanze degli elementi leggeri previste dalla cosmologia sono in accordo con quelle misurate, tranne che per il litio. Il valore dello Spite Plateau è infatti inferiore di un fattore 3-4. Tale problema del litio rimane ancora oggi una sfida aperta. Un altro problema aperto riguarda la scoperta del Li-meltdown, ovvero una diminuzione di A(Li) nelle stelle nane con [Fe/H]<-2.5 dex. Nel seguente lavoro sono state studiate stelle nane con metallicità basse, prese da lavori passati. Una volta ottenuto il campione si è lavorato sui dati di Gaia. L'uso di Gaia sulle stelle di alone ha permesso di: lavorare su un campione formato da parametri omogenei e precisi, conoscere lo stato evolutivo delle stelle. Tale lavoro permette per la prima volta di discutere la distribuzione dell'abbondanza di Li nelle stelle nane alla luce del loro stato evolutivo. Il campione di Gaia conferma la presenza del Plateau di Spite con un valore di A(Li)= 2.29 dex, e una caduta dell'abbondanza e un aumento dello scatter per sorgenti [Fe/H]<-2.6 dex (Li meltdown). In particolare, viene dimostrato come il Li meltdown non possa essere spiegato semplicemente come dovuto a stelle binarie o post First Dredge Up.

Investigating stellar mixing processes through the study of the Red-Giant Branch bump

Extra mixing at the borders of convective zones in stellar interiors takes on an important role in the chemical evolution of stars and galaxies through the transport of chemical elements towards the stellar surface: knowing the overshooting mechanism can therefore lead to a better understanding of the observed chemical abundances in stellar photospheres. The comprehension of this phenomenon is quite uncertain and currently object of many studies. In particular, concerning low mass stars, in the past decades several works highlighted a discrepancy between the observed luminosity of the Red-Giant Branch bump and its prediction from simulations, which can be fixed including overshooting at the base of the convective envelope. This work, studying the Red-Giant Branch bump and using it as a diagnostic for extra mixing processes, tries to classify two different types of overshooting, instantaneous and diffusive, using both simulations from stellar models and Globular Clusters’ data. The aim is to understand which one of the two mixing processes is the most suitable in reproducing the observed stellar behaviour and, in case both of them provide reliable results, what are the conditions under which they produce the same effects on the Red-Giant Branch bump luminosity function and are consequently indistinguishable. Finally, possible dependences of overshooting efficiency on stellar parameters, such as chemical composition, are analysed.

Analisi di curve di luce del pianeta XO-2b tramite la tecnica della variazione dei tempi di transito.

La ricerca di esopianeti è un ambito astrofisico in continua evoluzione. Nuovi metodi vengono proposti con l’obiettivo di individuare pianeti con una varietà di caratteristiche sempre più ampia, per poter definire al meglio la storia di formazione ed evoluzione dei sistemi planetari. Un metodo recente in grado di caratterizzare pianeti di piccola massa è lo studio della variazione del tempo di transito (TTV), basato sulla modulazione del periodo orbitale di un pianeta noto causata dalla perturbazione di un corpo aggiuntivo. In questo lavoro proponiamo l’analisi delle curve di luce del pianeta XO-2Nb al fine di individuare TTV. Questo sistema è di particolare rilevanza poiché ospitato dalla prima stella binaria wide in cui entrambe le componenti presentano un proprio sistema planetario. Tra le due stelle solo XO-2N presenta un pianeta transitante, requisito per l’applicazione del metodo proposto. L’analisi dei dati è stata svolta utilizzando il metodo della fotometria differenziale di apertura, normalizzando la curva di luce del target ad altre due stelle di riferimento presenti nel campo di vista dello strumento. I risultati ottenuti evidenziano l’assenza di variazioni di periodo orbitale per XO-2Nb e sono consistenti con un’effemeride lineare. La nuova effemeride calcolata risulta tre volte più precisa rispetto al più recente studio in letteratura, e permetterà di predire futuri transiti con una precisione migliore di un minuto fino al 2035. Abbiamo stabilito un limite superiore all’ampiezza del TTV permessa dai nostri dati, ricavando il valore massimo della massa di un eventuale pianeta perturbatore, pari a 0.15 masse terrestri. Abbiamo ricavato in maniera indipendente i parametri fisici ed orbitali di XO-2Nb, confermando e raffinando i valori presenti in letteratura. I risultati ottenuti suggeriscono che, in determinati casi, l’analisi fotometrica eseguita utilizzando telescopi medio-piccoli da terra può essere competitiva con i più avanzati telescopi spaziali.

Analisi numerica per l'evoluzione non lineare di perturbazioni di energia oscura

L'elaborato tratta lo studio dell’evoluzione delle perturbazioni di densità non lineari, confrontando modelli con costante cosmologica (wΛ = −1) e modelli alternativi in cui l’energia oscura sia caratterizzata da un’equazione di stato con w diverso da −1, considerando sia il caso con energia oscura costante, sia quello in cui ha fluttuazioni. La costante cosmologica presenta infatti due problemi teorici attualmente senza soluzione: il problema del suo valore e il problema della coincidenza. Per analizzare l’evoluzione delle perturbazioni di materia ed energia oscura, sia nel caso delle sovradensità che nel caso delle sottodensità primordiali, si implementano numericamente le equazioni differenziali non lineari ricavate a partire dalla teoria del collasso sferico. Per parametrizzare il problema, si fa riferimento ai valori critici del contrasto di densità δc e δv che rappresentano, rispettivamente, la soglia lineare per il collasso gravitazionale e la soglia per l’individuazione di un vuoto cosmico. I valori di δc e δv sono importanti poich´e legati agli osservabili cosmici tramite la funzione di massa e la void size function. Le soglie critiche indicate sono infatticontenute nelle funzioni citate e quindi, cambiando δc e δv al variare del modello cosmologico assunto, è possibile influenzare direttamente il numero e il tipo di oggetti cosmici formati, stimati con la funzione di massa e la void size function. Lo scopo principale è quindi quello di capire quanto l’assunzione di un modello, piuttosto che di un altro, incida sui valori di δc e δv. In questa maniera è quindi possibile stimare, con l’utilizzo della funzione di massa e della void size function, quali sono gli effetti sulla formazione delle strutture cosmiche dovuti alle variazioni delle soglie critiche δc e δv in funzione del modello cosmologico scelto. I risultati sono messi a confronto con il modello cosmologico standard (ΛCDM) per cui si assume Ω0,m = 0.3, Ω0,Λ = 0.7 e wΛ = −1.

Abbondanze chimiche in un campione di stelle metal-poor della galassia nana del Sagittario

Lo scenario oggi più accreditato per spiegare la formazione delle galassie è quello del merging gerarchico: Sgr è una delle prove più importanti a favore di questo scenario. Sgr è una galassia satellite della MW ed è il caso migliore di processo di distruzione mareale in corso dalla MW. La sua distruzione ha contribuito alla costituzione dell'alone della Via Lattea. Di Sgr si osserva solo ciò che ne rimane del corpo principale, i suoi streams ed il suo nucleo, dominato dall'ammasso metal-poor M54. È la presenza di M54 che rende complessa la selezione di stelle metal-poor di Sgr: il main-body di Sgr è rarefatto e fortemente contaminato da stelle galattiche ed il suo nucleo si sovrappone con M54 rendendo quasi impossibile identificare stelle di Sagittario metal-poor non appartenenti ad M54. Fino ad ora l'unico metodo utilizzato per selezionare i targets per studiare la chimica di Sgr ha fatto uso della loro posizione sul CMD: questo metodo introduce un bias, selezionando solo le stelle metal-rich di Sgr. In questo lavoro sono state studiate 23 stelle metal-poor appartenenti al main-body di Sgr ma fuori dal raggio mareale di M54 selezionate grazie ai moti propri dalla missione GAIA. Gli spettri analizzati sono stati ottenuti con lo spettrografo UVES-FLAMES del VLT (ESO)da cui è stata ottenuta l'abbondanza di 17 elementi sia di stelle di Sgr che in 12 stelle di M54. Questo campione di abbondanze chimiche permette per la prima volta: (a) di comprendere la storia di arricchimento chimico di Sgr in un ampio range di metallicità (mai studiato finora) e (b) di confrontare la chimica di Sgr con quella di M54. Tali abbondanze dimostrano come Sgr abbia avuto un'evoluzione chimica diversa da quella della MW, con un contributo inferiore da parte di stelle massive, probabilmente a causa del suo basso SFR. Inoltre è stato possibile determinare la forte somiglianza chimica tra Sgr e M54, confermando che i due sistemi condividono la stessa storia di arricchimento chimico.

Constraints on the duty cycle of the remnant radio galaxy NGC 6086 in the galaxy group Abell 2162

Galaxy clusters and groups are the most massive bounded structures and the knots of the large-scale structure of the Universe. These structures reside in dark matter haloes, hosting tens to hundreds of galaxies and they are filled with hot and rarefied gas. Radio Galaxies are a peculiar class of galaxies with a luminosity in the radio band up to 10^46 erg/s between 10 MHz and 100 GHz. These galaxies are a subclass of AGN in which there is accretion on the Super Massive Black Hole. The accretion generates jets of relativistic particles and magnetic fields which lose energy through synchrotron radiation, best observable at radio frequencies. The study of the spectral ageing of the AGN plasma is fundamental to understand its evolution, interaction with the environment and to constrain the AGN duty cycle. n this thesis, we have investigated the duty cycle of the nearby remnant radio galaxy NGC 6086, located in the centre of the galaxy group Abell 2162. We have made major steps forward thanks to the new high-sensitivity interferometers in the low-frequency radio band. We have detected for the first time three filaments of emission and a second couple of lobes. We have performed an integrated and resolved analysis on the previously known inner lobes, the new filaments and the older outer lobes. We have performed an age estimate of the two pairs of lobes to give constraints on the duty cycle of the source and an estimate of its active time.

Jeans modeling of massive early-type galaxies with observed stellar kinematic profiles up to 2-3 effective radii

A recent integral-field spectroscopic (IFS) survey, the MASSIVE survey (Ma et al. 2014), observed the 116 most massive (MK < −25.3 mag, stellar mass M∗ > 10^11.6 M⊙) early-type galaxies (ETGs) within 108 Mpc, out to radii as large as 40 kpc, that correspond to ∼ 2 − 3 effective radii (Re). One of the major findings of the MASSIVE survey is that the galaxy sample is split nearly equally among three groups showing three different velocity dispersion profiles σ(R) outer of a radius ∼ 5 kpc (falling, flat and rising with radius). The purpose of this thesis is to model the kinematic profiles of six ETGs included in the MASSIVE survey and representative of the three observed σ(R) shapes, with the aim of investigating their dynamical structure. Models for the chosen galaxies are built using the numerical code JASMINE (Posacki, Pellegrini, and Ciotti 2013). The code produces models of axisymmetric galaxies, based on the solution of the Jeans equations for a multicomponent gravitational potential (supermassive black hole, stars and dark matter halo). With the aim of having a good agreement between the kinematics obtained from the Jeans equations, and the observed σ and rotation velocity V of MASSIVE (Veale et al. 2016, 2018), I derived constraints on the dark matter distribution and orbital anisotropy. This work suggests a trend of the dark matter amount and distribution with the shape of the velocity dispersion profiles in the outer regions: the models of galaxies with flat or rising velocity dispersion profiles show higher dark matter fractions fDM both within 1 Re and 5 Re. Orbital anisotropy alone cannot account for the different observed trends of σ(R) and has a minor effect compared to variations of the mass profile. Galaxies with similar stellar mass M∗ that show different velocity dispersion profiles (from falling to rising) are successfully modelled with a variation of the halo mass Mh.

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].

Constraining FIR size, dust temperature and dust mass in ALPINE galaxies at redshift 4

The study of galaxies at high redshift plays a crucial role to understand the mechanism of galaxy formation and evolution. At redshifts just after the epoch of re-ionization (4

Stellar mass loss from the Fornax dwarf spheroidal galaxy

Dwarf galaxies often experience gravitational interactions from more massive companions. These interactions can deform galaxies, turn star formation on or off, or give rise to mass loss phenomena. In this thesis work we propose to study, through N-body simulations, the stellar mass loss suffered by the dwarf spheroid galaxy (dSph) Fornax orbiting in the Milky Way gravitational potential. Which is a key phenomenon to explain the mass budget problem: the Fornax globular clusters together have a stellar mass comparable to that of Fornax itself. If we look at the stellar populations which they are made of and we apply the scenarios of stellar population formation we find that, originally, they must have been >= 5 times more massive. For this reason, they must have lost or ejected stars through dynamic interactions. However, as presented in Larsen et al (2012), field stars alone are not sufficient to explain this scenario. We may assume that some of those stars fell into Fornax, and later were stripped by Milky Way. In order to study this solution we built several illustrative single component simulations, with a tabulated density model using the P07ecc orbit studied from Battaglia et al (2015). To divide the single component into stellar and dark matter components we have defined a posterior the probability function P(E), where E is the initial energy distribution of the particles. By associating each particle with a fraction of stellar mass and dark matter. In this way we built stellar density profiles without repeating simulations. We applied the method to Fornax using the profile density tables obtained in Pascale et al (2018) as observational constraints and to build the model. The results confirm the results previously obtained with less flexible models by Battaglia et al (2015). They show a stellar mass loss < 4% within 1.6 kpc and negligible within 3 kpc, too small to solve the mass budget problem.

Assistência a saúde do homem: uma prática a ser inserida no cotidiano das equipes de saúde da família

A atenção à saúde do homem tem sido grande desafio para as equipes de saúde família, uma vez que os serviços não estão estruturados para atender às demandas do sexo masculino e há uma baixa corresponsabilidade desse usuário na promoção/prevenção de sua saúde. Este estudo tem como objetivo elaborar um plano de intervenção que contemple propostas para atenção a saúde do homem na unidade básica de saúde Guarani, em Belo Horizonte. Avaliou-se a demanda da população masculina de 25 a 59 anos, no primeiro quadrimestre de 2010, através dos registros de acolhimento da equipe 04. Para revisão de literatura foram consultados as bases MEDLINE, LILACs, bem como no SciELO, manuais do Ministério da Saúde, módulos-guias do NESCON e o site do Instituto Nacional do Câncer, restringindo-se as produções de 2003 a 2009. Verificou-se baixa procura da população masculina ao serviço de atenção primária e escassez de ações voltadas à saúde do homem. Observou-se afastamento do homem quanto aos cuidados com a saúde, principalmente nos aspectos preventivos e de tratamento, e maior engajamento em situações de risco, o que favorece ao aumento da mortalidade. Propõe-se a implementação de atividades de educação em saúde para o homem, bem como busca ativa e abordagem individualizada desse grupo.