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Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica

Istituto Nazionale di AstrofisicaF. Finelli

9 gennaio 2004

COSMOLOGIA E ASTROFISICA TEORICA

Full time:

C. Burigana (Ric. CNR dal 1996) F. Finelli (Borsista, Ass. Ric., 3 anni) L.A. Popa (In congedo da Inst.for Sp. Sc., Romania, 4

anni)

con contributi del gruppo Planck @ IASF-BO (partial time)



9 gennaio 2004

Interessi

a) Cosmologia Primordiale

b) Spettro di CMB

c) Anisotropie CMB in Temperature e Polarizzazione

d) “Foregrounds”

e) Anisotropie CMB e Dati Complementari

f) Simulazioni ed effetti sistematici in esperimenti di anisotropie CMB

g) Riduzione e analisi dati



9 gennaio 2004

COBE FIRAS

1989-1993

WMAPIn orbita dal

2001

CMB

IN ORBITA DAL

2007



9 gennaio 2004

COLLABORAZIONI

Inst. Space Sciences (Bucharest, Romania)

MPI & ESO (Munchen, Germany)MPI fur Radioastronomy (Bonn,Germany)Dept. Phys. Brown University (USA) Dept. Phys. Purdue University (USA)RESCEU, Tokyo (Japan)Ist. Fis., Univ. de Sao Paulo (Brazil)Dep. Fis. Univ. Oviedo (Spain)Dep. Fis. Univ. Valencia (Spain)

Dip. Fis. Univ. Bologna (anche INFN BO11)

Dip. Fis. Univ. Milano Bicocca

Dip. Fis. Univ. Padova

Dip. Fis. Univ. Roma "Tor Vergata"SISSA (Trieste)INAF at CINECA (Bologna)INAF/OAP (Padova)

INAF/OAR (Roma)

INAF/OAT (Trieste)IASF/CNR (Milano)IRA/CNR (Medicina e di Noto)IFP/CNR (Milano)

IEI/CNR (Pisa)

IGM ISMA/CNR (Bologna)Partecipazione a 1 Research Training Network di EC + 2 in proposta



9 gennaio 2004

Dal 1996:

TESI LAUREA:

8 svolte, 1 in corso

TESI DI DOTTORATO:

4 conseguita in Fisica (Univ. Ferrara, 2 Bologna, Roma I)

2 in Astrofisica in corso (Inst. Sp. Sc. Bucharest, MPI fur Radioastr.,Bonn)

4 coll. con Dott. in Fisica (3 Sissa, Milano)

BORSE CNR:

1 nel 1999 (+ 1 in corso)

ALTA FORMAZIONE



9 gennaio 2004

• Perturbazioni di densita’ primordiali: risultati di WMAP per TE:

dai dati a bassi l le perturbazioni si estendono oltre l’orizzonte al disaccoppiamento, sono adiabatiche, favorendo i modelli inflazionari e non quelli basati sui difetti topologici

a1) Cosmologia Primordiale• Studio teorico di modelli di inflazione e alternativi



9 gennaio 2004

Perturbazioni dall’Inflazionea2)

Nessun modello noto predice esattamenteSolo una classe di modelli (potenziale esponenziale perl’inflatone) produce con indipendente da k.

WMAP con l’aiuto di CBI e ACBAR:

con PLANCK fino

a

l 2000



9 gennaio 2004

b1) Spettro CMB

• Valutazione delle distorsioni spettrali in scenari cosmologici/astrofisici

• Impatto scientifico di nuove misure di spettro (DIMES e FIRAS II)

• Sinergia tra misure di anisotropia (T,P) e spettro.

• Analisi congiunta distorsioni spettrali e contributi di foreground

Burigana et al. (2004): On the cosmological implications of next and future CMB space experiments



9 gennaio 2004

b2) Spettro CMB

I I II

I FIRAS

I DIMES



9 gennaio 2004

Anisotropie CMB: Energia Oscurac1)



9 gennaio 2004

c2) Anisotropie CMB: Quintessenza

Balbi, Baccigalupi,Matarrese, Perrotta, Vittorio, Ap. J. L5 (2003)



9 gennaio 2004

c3)Anisotropie CMB: Q vs Energia Oscura

• EO potrebbe non essere (mai visto in un laboratorio

e comunque oltre SM, MSSM)

• EO non dipende solo da p(t), ma anche da p(t,x) (Q e’ solo una realizzazione particolare di p)

E’ sufficiente studiare Q come unica alternativa di EO a ?

• E’ anche opportuno utilizzare un approccio macroscopico,

dove si studiano proprieta’ fisiche invece di modelli. • Cambiando proprieta’ fisiche dell’EO cambiano i parametri cosmologici predetti da CMB.



9 gennaio 2004

c4)Anisotropie CMB: Q vs Energia Oscura

Abramo,Finelli,Pereira, in preparazione (2004)



9 gennaio 2004

c5)Anisotropie CMB: EO come fluido perfetto

Carturan,Finelli, PRD68 (2003)Amendola,Finelli,Burigana,Carturan JCAP0307 (2003)

10 , X

X

Ap XXX cp 2

il modello e’ equivalente a CDM

0



9 gennaio 2004

c6)Anisotropie CMB: Effetti Non-Lineari

Popa,Burigana, Mandolesi, ApJ 580 (2002)

Planck osservera’ scale dove gli effetti non-lineari sono non trascurabili.

Effetti studiati mediante CMBFAST + N-body



9 gennaio 2004

d1)Anisotropie CMB e Dati Complementari

• Complementarieta’ di anisotropie CMB e dati Ly-

• Errori da WMAP, Ly- , WMAP + Ly-, PLANCK.

Popa,Burigana, Mandolesi, New A. in press (2004).



9 gennaio 2004

g1)Riduzione e Analisi dati CMB

• Deconvoluzione cieca di mappe anisotropie CMB in presenza di rumore nel caso di main beam distorti e scanning strategy complessa.

• Per Planck si guadagna circa 1-2 picchi acustici.

Burigana, Saez, A & A (2003)



9 gennaio 2004

CONCLUSIONI

Le connessioni di fisica fondamentale e CMB sono molteplici

• Anisotropie: “Precision Cosmology”

• Spettro: dopo la pausa post-FIRAS stanno ripartendo progetti per misure piu’ accurate.

ForegroundsEffetti SistematiciRiduzioni e Analisi Dati

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