I raggi di Einstein come strumento per la cosmologia

La Tesi presenta uno studio sulla distribuzione dei raggi di Einsten compiuta su campioni di ammassi simulati. Il codice utilizzato, MOKA, consente la costruzione di vasti campioni di ammassi in differenti cosmologie e con differenti parametri strutturali. I risultati ottenuti sono stati confrontati con quelli ottenuti dalla simulazione cosmologica N-body ad alta risoluzione MUSIC. Sono stati quindi prodotti campioni di ammassi per sette valori diversi della normalizzazione dello spettro di potenza e 7 valori diversi del parametro di densità della materia mantenendo la geometria piatta

Radio follow-up of the gamma-ray flaring gravitational lens B0218+357

B0218+357 è un blazar soggetto al lensing che si trova a z=0.944. Questo sistema consiste in due componenti compatte (A e B) e un anello di Einstein. Recentemente è stato associato ad una sorgente gamma soggetta a burst osservata con il satellite Fermi-LAT. Questo blazar ha mostrato una forte variabilità in banda γ da agosto a settembre del 2012. Gli episodi di variabilità osservati hanno consentito di misurare per la prima volta in banda gamma il ritardo temporale previsto dalla teoria del lensing gravitazionale. Le osservazioni in banda gamma sono state seguite da un programma di monitoring con il Very Long Baseline Array (VLBA) in banda radio con lo scopo di verificare l’esistenza di una correlazione tra l’emissione nelle due bande. In questa Tesi tali osservazioni radio sono state analizzate con lo scopo di studiare la variabilità di B0218+357 e, quindi, attestare la connessione tra l’emissione alle alte energie e quella in banda radio. L’obiettivo principale di questo lavoro di Tesi è quello di studiare l’evoluzione della densità di flusso, dell’indice spettrale e della morfologia delle immagini A e B e delle loro sottocomponenti. I dati analizzati sono stati ottenuti con l’interferometro VLBA a tre frequenze di osser- vazione: 2.3, 8.4 GHz (4 epoche con osservazioni simultanee alle due frequenze) e 22 GHz (16 epoche). Le osservazioni hanno coperto un periodo di circa due mesi, subito successivo al flare in banda gamma. La riduzione dei dati è stata effettuata con il pacchetto AIPS. Dall’analisi delle immagini, nella componente B è possibile riconoscere la tipica struttura nucleo-getto chiaramente a tutte e tre le frequenze, invece nella componente A questa struttura è identificabile solo a 22 GHz. A 2.3 e 8.4 GHz la risoluzione non è sufficiente a risolvere nucleo e getto della componente A e l’emissione diffusa risulta dominante. Utilizzando il metodo dello stacking sulle immagini a 2.3 GHz, è stato possibile rivelare le parti più brillanti dell’Einstein ring associato a questa sorgente. Questo è stato possibile poiché la sorgente non ha mostrato alcun segno di variabilità significativa né di struttura né di flusso nelle componenti. Quindi dall’analisi delle curve di luce delle due componenti A e B non è emersa una variabilità significativa chiaramente associabile al flare osservato in banda gamma. Per verificare questo risultato, le curve di luce ottenute sono state confrontate con le osservazioni del radio telescopio OVRO (15 GHz) nel periodo corrispondente alle nostre osservazioni. La curva di luce OVRO è risultata in pieno accordo con le curve di luce ottenute durante questo lavoro di tesi e ha confermato che B0218+257 non ha mostrato un’importante attività radio nel periodo delle osservazioni VLBA. In definitiva, la mancanza di variabilità radio associata a quella osservata nei raggi gamma può essere dovuta al fatto che la regione in cui si è originato il flare gamma è otticamente spessa alle lunghezze d’onda radio, oppure non esiste una precisa correlazione tra le due emissioni, rimanendo quindi un problema aperto da investigare.

Cosmologia relativísta

Foi Galileu quem propôs o método experimental moderno a propósito de alguns problemas da Mecânica, e foi por essa via que foram também estabelecidads as leis fundamentais do Electromagnetismo. A partir daqui a evolução das Teorias Físicas dá-se através duma relação dialética Teoria/ Prática, que levou à realização de duas experimentações fundacionais para confirmar a Gravitação de Newtou e a Relatividade Especial de Einstein. A Relatividade Geral ou Geometrodinâmica Einsteiniana suscitou por sua vez algumas das experiências mais espectaculares da Física Relativista. A interdependência da Mecânica Relativista e do Electromagnetismo tomada evidente pelas medidas de radiação EMG feitas pelos radiotelescópios de hoje, suscitou a aspiração e busca de Teorias Unitárias que abrangessem todos os fenômenos da Natureza. E foi justamente a Radioastronomia que revelou as singularidades do campo einsteiniano - o Big Bang e os Buracos Negros. A busca actual duma Teoria do Todo pela unificação de todas as forças da Natureza, as de índole electromagnética e a gravitacional, chegou porém a um impasse que suscita algumas questões de índole gnoseológica.

Equações de estado exóticas na equação de Einstein

Pós-graduação em Física - IFT

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

Cosmologia e astrofísica no ensino secundário

Dissertação de mest. em Física - área de especialização em Física para Ensino, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Univ. do Algarve, 2003

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.

Bose-Einstein condensation in 87Rb: characterization of the Brazilian experiment

We describe the experimental apparatus and the methods to achieve Bose-Einstein condensation in 87Rb atoms. Atoms are first laser cooled in a standard double magneto-optical trap setup and then transferred into a QUIC trap. The system is brought to quantum degeneracy selectively removing the hottest atoms from the trap by radio-frequency radiation. We also present the main theoretical aspects of the Bose-Einstein condensation phenomena in atomic gases.

An analytical solution for the critical number of particles for stable bose-einstein condensation under the influence of an anisotropic potential

We have considered a Bose gas in an anisotropic potential. Applying the the Gross-Pitaevskii Equation (GPE) for a confined dilute atomic gas, we have used the methods of optimized perturbation theory and self-similar root approximants, to obtain an analytical formula for the critical number of particles as a function of the anisotropy parameter for the potential. The spectrum of the GPE is also discussed.

THE SLOAN NEARBY CLUSTER WEAK LENSING SURVEY

We describe and present initial results of a weak lensing survey of nearby (z less than or similar to 0.1) galaxy clusters in the Sloan Digital Sky Survey (SDSS). In this first study, galaxy clusters are selected from the SDSS spectroscopic galaxy cluster catalogs of Miller et al. and Berlind et al. We report a total of seven individual low-redshift cluster weak lensing measurements that include A2048, A1767, A2244, A1066, A2199, and two clusters specifically identified with the C4 algorithm. Our program of weak lensing of nearby galaxy clusters in the SDSS will eventually reach similar to 200 clusters, making it the largest weak lensing survey of individual galaxy clusters to date.

THE SLOAN BRIGHT ARCS SURVEY: DISCOVERY OF SEVEN NEW STRONGLY LENSED GALAXIES FROM z=0.66-2.94

We report the discovery of seven new, very bright gravitational lens systems from our ongoing gravitational lens search, the Sloan Bright Arcs Survey (SBAS). Two of the systems are confirmed to have high source redshifts z = 2.19 and z = 2.94. Three other systems lie at intermediate redshift with z = 1.33, 1.82, 1.93 and two systems are at low redshift z = 0.66, 0.86. The lensed source galaxies in all of these systems are bright, with i-band magnitudes ranging from 19.73 to 22.06. We present the spectrum of each of the source galaxies in these systems along with estimates of the Einstein radius for each system. The foreground lens in most systems is identified by a red sequence based cluster finder as a galaxy group; one system is identified as a moderately rich cluster. In total, SBAS has now discovered 19 strong lens systems in the SDSS imaging data, 8 of which are among the highest surface brightness z similar or equal to 2-3 galaxies known.

Hidden vorticity in binary Bose-Einstein condensates

We consider a binary Bose-Einstein condensate (BEC) described by a system of two-dimensional (2D) Gross-Pitaevskii equations with the harmonic-oscillator trapping potential. The intraspecies interactions are attractive, while the interaction between the species may have either sign. The same model applies to the copropagation of bimodal beams in photonic-crystal fibers. We consider a family of trapped hidden-vorticity (HV) modes in the form of bound states of two components with opposite vorticities S(1,2) = +/- 1, the total angular momentum being zero. A challenging problem is the stability of the HV modes. By means of a linear-stability analysis and direct simulations, stability domains are identified in a relevant parameter plane. In direct simulations, stable HV modes feature robustness against large perturbations, while unstable ones split into fragments whose number is identical to the azimuthal index of the fastest growing perturbation eigenmode. Conditions allowing for the creation of the HV modes in the experiment are discussed too. For comparison, a similar but simpler problem is studied in an analytical form, viz., the modulational instability of an HV state in a one-dimensional (1D) system with periodic boundary conditions (this system models a counterflow in a binary BEC mixture loaded into a toroidal trap or a bimodal optical beam coupled into a cylindrical shell). We demonstrate that the stabilization of the 1D HV modes is impossible, which stresses the significance of the stabilization of the HV modes in the 2D setting.