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marco baldi simulazioni di energia oscura e gravità modificata dipartimento di fisica e astronomia, università di bologna lvii congreso sait - bologna, 9 v 2013
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marco baldi
simulazioni di energia oscura e gravità modificata
dipartimento di fisica e astronomia, università di bologna
lvii congreso sait - bologna, 9 v 2013
obiettivi di questa presentazione
- Perché è rilevante Studiare modelli complessi di Energia Oscura e di Gravità Modificata?
- Perché lo sviluppo di grandi simulazioni numeriche per questi modelli è di fondamentale importanza per sfruttare appieno i dati di survey presenti e future?
Rispondere alle seguenti domande:
Marco Baldi - Simulazioni di Energia Oscura e Gravita’ Modificata - Bologna, 9 V 2013
Marco Baldi - Simulazioni di Energia Oscura e Gravita’ Modificata - Bologna, 9 V 2013
Marco Baldi“Dark Energy simulations”
Physics of the Dark Universe, 1 (2012)arXiv:1210.6650
per maggiori dettagli...
l’accelerazione dell’universo
L’Universo accelera la sua espansione da z~1:
a > 0
Marco Baldi - Simulazioni di Energia Oscura e Gravita’ Modificata - Bologna, 9 V 2013
l’accelerazione dell’universo
L’Universo accelera la sua espansione da z~1:
a > 0
impossibile spiegare l’accelerazione nell’ambito della fisica standard: Relatività Generale + Modello Standard delle particelle elementari
Gµ⌫ = 8⇡GTµ⌫
Marco Baldi - Simulazioni di Energia Oscura e Gravita’ Modificata - Bologna, 9 V 2013
l’accelerazione dell’universo
L’Universo accelera la sua espansione da z~1:
a > 0
impossibile spiegare l’accelerazione nell’ambito della fisica standard: Relatività Generale + Modello Standard delle particelle elementari
Gµ⌫ = 8⇡GTµ⌫
Modified Gravity
Marco Baldi - Simulazioni di Energia Oscura e Gravita’ Modificata - Bologna, 9 V 2013
l’accelerazione dell’universo
L’Universo accelera la sua espansione da z~1:
a > 0
impossibile spiegare l’accelerazione nell’ambito della fisica standard: Relatività Generale + Modello Standard delle particelle elementari
Gµ⌫ = 8⇡GTµ⌫
Modified Gravity
+�DEDark Energy
Marco Baldi - Simulazioni di Energia Oscura e Gravita’ Modificata - Bologna, 9 V 2013
l’accelerazione dell’universo
L’Universo accelera la sua espansione da z~1:
a > 0
impossibile spiegare l’accelerazione nell’ambito della fisica standard: Relatività Generale + Modello Standard delle particelle elementari
Gµ⌫ = 8⇡GTµ⌫
Marco Baldi - Simulazioni di Energia Oscura e Gravita’ Modificata - Bologna, 9 V 2013
l’accelerazione dell’universo
L’Universo accelera la sua espansione da z~1:
a > 0
impossibile spiegare l’accelerazione nell’ambito della fisica standard: Relatività Generale + Modello Standard delle particelle elementari
Gµ⌫ = 8⇡GTµ⌫ +⇤gµ⌫
Marco Baldi - Simulazioni di Energia Oscura e Gravita’ Modificata - Bologna, 9 V 2013
l’accelerazione dell’universo
L’Universo accelera la sua espansione da z~1:
a > 0
impossibile spiegare l’accelerazione nell’ambito della fisica standard: Relatività Generale + Modello Standard delle particelle elementari
Gµ⌫ = 8⇡GTµ⌫ +⇤gµ⌫
La costante cosmologica è consistente con i dati esistenti e può essere giustificata nell’ambito della fisica standard come “energia del vuoto”
Marco Baldi - Simulazioni di Energia Oscura e Gravita’ Modificata - Bologna, 9 V 2013
l’accelerazione dell’universo
L’Universo accelera la sua espansione da z~1:
a > 0
impossibile spiegare l’accelerazione nell’ambito della fisica standard: Relatività Generale + Modello Standard delle particelle elementari
Gµ⌫ = 8⇡GTµ⌫ +⇤gµ⌫
La costante cosmologica è consistente con i dati esistenti e può essere giustificata nell’ambito della fisica standard come “energia del vuoto”
Marco Baldi - Simulazioni di Energia Oscura e Gravita’ Modificata - Bologna, 9 V 2013
⇤QFT
⇡ 10123⇤obs.
modelli di energia oscura
time evolutionspatial
fluctuations interactions
Λ ✘ ✘ ✘
Marco Baldi - Simulazioni di Energia Oscura e Gravita’ Modificata - Bologna, 9 V 2013
modelli di energia oscura
time evolutionspatial
fluctuations interactions
Λ ✘ ✘ ✘
Marco Baldi - Simulazioni di Energia Oscura e Gravita’ Modificata - Bologna, 9 V 2013
time evolutionspatial
fluctuations interactions
Λ ✘ ✘ ✘
Dynamical DE (quintessence,
k-essence, EDE)
✔a dynamical (scalar) degree of freedom
✘
no clustering at sub-horizon scales
✘minimally-coupled to
matter fields
Clustering DE(“cold” DE models)
✔a dynamical (scalar) degree of freedom
✔small sound speed, clustering at sub-H
✘minimally
coupled to matter
Interacting DE(Coupled and Extended
Quintessence, Modified Gravity)
✔a dynamical (scalar) degree of freedom
✔fluctuations sourced by the interaction
✔non-minimally
coupled to matter
modelli di energia oscura
Marco Baldi - Simulazioni di Energia Oscura e Gravita’ Modificata - Bologna, 9 V 2013
Marco Baldi - Simulazioni di Energia Oscura e Gravita’ Modificata - Bologna, 9 V 2013
Condizioni iniziali a z~1100 note con estrema precisione (vedi Planck)
simulare diversi universi possibilihi
gh z
Marco Baldi - Simulazioni di Energia Oscura e Gravita’ Modificata - Bologna, 9 V 2013
Condizioni iniziali a z~1100 note con estrema precisione (vedi Planck)
simulare diversi universi possibilihi
gh z
evol
uzio
ne re
ale
103
102
10
1DE
low
z
Marco Baldi - Simulazioni di Energia Oscura e Gravita’ Modificata - Bologna, 9 V 2013
Condizioni iniziali a z~1100 note con estrema precisione (vedi Planck)
⇤CDM
simulare diversi universi possibilihi
gh z
evol
uzio
ne re
ale
103
102
10
1DE
low
z
Marco Baldi - Simulazioni di Energia Oscura e Gravita’ Modificata - Bologna, 9 V 2013
Condizioni iniziali a z~1100 note con estrema precisione (vedi Planck)
⇤CDM
simulare diversi universi possibilihi
gh z
evol
uzio
ne re
ale
103
102
10
1DE
low
z
Tier-0 project SIBEL1, PI M. Baldi, 8.4 M CPU hours
Marco Baldi - Simulazioni di Energia Oscura e Gravita’ Modificata - Bologna, 9 V 2013
Condizioni iniziali a z~1100 note con estrema precisione (vedi Planck)
⇤CDM
simulare diversi universi possibilihi
gh z
evol
uzio
ne re
ale
103
102
10
1DE
low
z
Marco Baldi - Simulazioni di Energia Oscura e Gravita’ Modificata - Bologna, 9 V 2013
Condizioni iniziali a z~1100 note con estrema precisione (vedi Planck)
⇤CDM
simulare diversi universi possibili
QuintessenzaGravità ModificataEnergia Oscura interagenteEnergia Oscura “Fredda”
high
z
evol
uzio
ne re
ale
103
102
10
1DE
low
z
Marco Baldi - Simulazioni di Energia Oscura e Gravita’ Modificata - Bologna, 9 V 2013
Condizioni iniziali a z~1100 note con estrema precisione (vedi Planck)
⇤CDM
simulare diversi universi possibili
QuintessenzaGravità ModificataEnergia Oscura interagenteEnergia Oscura “Fredda”
high
z
evol
uzio
ne re
ale
103
102
10
1DE
low
z
Marco Baldi - Simulazioni di Energia Oscura e Gravita’ Modificata - Bologna, 9 V 2013
Condizioni iniziali a z~1100 note con estrema precisione (vedi Planck)
model selectionbasata sul confronto tra
simulazioni e osservazioni
⇤CDM
simulare diversi universi possibili
QuintessenzaGravità ModificataEnergia Oscura interagenteEnergia Oscura “Fredda”
high
z
evol
uzio
ne re
ale
103
102
10
1DE
low
z
proprietà degli aloni di materia oscuraAlone simulato
Marco Baldi - Simulazioni di Energia Oscura e Gravita’ Modificata - Bologna, 9 V 2013
proprietà degli aloni di materia oscuraAlone simulato Density profiles for Group nr. 0
10 100 1000r [ h-1 kpc ]
101
102
103
104
105
l M / l c
rit
z = 0.00000 M200(RCDM) = 3.63754e+14 h-1 MO •
RCDMEXP010a2EXP015a3EXP010e2EXP010e3EXP015e3
mb, mnras 411 (2011)Marco Baldi - Simulazioni di Energia Oscura e Gravita’ Modificata - Bologna, 9 V 2013
proprietà degli aloni di materia oscuraAlone simulato
Il profilo cambia per diversi modelli di Energia Oscura:possibili effetti su osservazioni di strong lensing
Density profiles for Group nr. 0
10 100 1000r [ h-1 kpc ]
101
102
103
104
105
l M / l c
rit
z = 0.00000 M200(RCDM) = 3.63754e+14 h-1 MO •
RCDMEXP010a2EXP015a3EXP010e2EXP010e3EXP015e3
mb, mnras 411 (2011)Marco Baldi - Simulazioni di Energia Oscura e Gravita’ Modificata - Bologna, 9 V 2013
statistica di oggetti rari
Quanti “Bullet Cluster” ci si aspetta di osservare nel nostro Universo?
Bullet Cluster
Marco Baldi - Simulazioni di Energia Oscura e Gravita’ Modificata - Bologna, 9 V 2013
statistica di oggetti rari
mb & j. lee, apj 747 (2012)
Quanti “Bullet Cluster” ci si aspetta di osservare nel nostro Universo?
Bullet Cluster
Marco Baldi - Simulazioni di Energia Oscura e Gravita’ Modificata - Bologna, 9 V 2013
statistica di oggetti rari
mb & j. lee, apj 747 (2012)
Modelli di Energia Oscura interagente producono in generale un maggior numero di “Bullet-like” systems rispetto al modello standard
Quanti “Bullet Cluster” ci si aspetta di osservare nel nostro Universo?
Bullet Cluster
Marco Baldi - Simulazioni di Energia Oscura e Gravita’ Modificata - Bologna, 9 V 2013
cmb lensing
Anisotropie primarie formazione di strutture cosmiche
Anisotropie “lensate”
Marco Baldi - Simulazioni di Energia Oscura e Gravita’ Modificata - Bologna, 9 V 2013
carbone et al., JCAP submitted, arXiv:1305.0829
cmb lensing
Anisotropie primarie formazione di strutture cosmiche
Anisotropie “lensate”
Marco Baldi - Simulazioni di Energia Oscura e Gravita’ Modificata - Bologna, 9 V 2013
carbone et al., JCAP submitted, arXiv:1305.0829
Diversi modelli di Energia Oscura producono un diverso lensing della CMB
carbone et al., JCAP submitted, arXiv:1305.0829
cmb lensing
Marco Baldi - Simulazioni di Energia Oscura e Gravita’ Modificata - Bologna, 9 V 2013
conclusioni
Marco Baldi - Simulazioni di Energia Oscura e Gravita’ Modificata - Bologna, 9 V 2013
- Perché è rilevante studiare modelli complessi di Energia Oscura e di Gravità Modificata?
conclusioni
Marco Baldi - Simulazioni di Energia Oscura e Gravita’ Modificata - Bologna, 9 V 2013
- Perché è rilevante studiare modelli complessi di Energia Oscura e di Gravità Modificata?
Perché il modello più semplice (la CC) non appare consistente dal punto di vista teorico
conclusioni
Marco Baldi - Simulazioni di Energia Oscura e Gravita’ Modificata - Bologna, 9 V 2013
- Perché è rilevante studiare modelli complessi di Energia Oscura e di Gravità Modificata?
Perché il modello più semplice (la CC) non appare consistente dal punto di vista teorico
- Perché lo sviluppo di grandi simulazioni numeriche per questi modelli è di fondamentale importanza per sfruttare appieno i dati di survey presenti e future?
conclusioni
Marco Baldi - Simulazioni di Energia Oscura e Gravita’ Modificata - Bologna, 9 V 2013
- Perché è rilevante studiare modelli complessi di Energia Oscura e di Gravità Modificata?
Perché il modello più semplice (la CC) non appare consistente dal punto di vista teorico
- Perché lo sviluppo di grandi simulazioni numeriche per questi modelli è di fondamentale importanza per sfruttare appieno i dati di survey presenti e future?
Perché consentono di individuare le osservabili che meglio si prestano a distinguere questi diversi modelli tra loro
