Resumen de Estudio de universo A alto redshift con simulaciones de N-cuerpos
Pier Paolo Ponente
El motivo de esta tesis es estudiar el Universo lejano a través métodos alternativos que se están estrenando en los últimos años. A alto redshift (desplazamiento al rojo), la estructura a grande escala cruza una fase de cambio a la cual se le da el nombre de reionizaciòn, donde materia neutra deviene ionizada alrededor de las primeras generación de estrellas. El medio ionizado emite varias señales, entre estas mi tesis se interesa de la emisión de tipo free-free (libre-libre) desde el gas difuso y desde los cúmulos de galaxias presentes en el Universo después de la era de la reionizaciòn. Simulaciones de tipo N-cuerpos de esta Universo lejano pueden ayudar a entender las propiedades de la emisión de tipo free-free y de otras señales que salgan del proceso de reionizaciòn. La emisión de tipo free-free ha sido casi del todo ignorada en los trabajos anteriores que se encuentran en la literatura astrofísica, solo pocos de ellos se fijan en esta emisión.
Otra parte de esta tesis se fija sobre la emisión de tipo synchrotron procedente desde galaxias normales. Recién desarrollos en la técnica empiezan a permitir que se alcance las sensibilidades para distinguir las señales débiles desde otras mas fuertes. Mi tesis se fija también en la evidencia observada de esta señal obtenida para el experimento ARCADE2, a las ondas de la banda radio donde también se solapa la emisión de tipo free-free.
ARCADE 2 es una misión de NASA que se estrenó con el vuelo de un globo, el cuyo objetivo fue la medida del fondo radio a frecuencias mas baja de las que se observaron en pasados y presentes experimentos de medida del fondo cósmico de microondas (CMB).
Esto régimen de baja frecuencias es sensible a fenómenos físicos muy interesantes, incluyendo algún de ellos que pasaron después de la era de la inflación y antes la era del desacoplo materia-radiación.
Los resultados de ARCADE2 son sorprendentes, con un exceso de señal sobre las precedentes estimaciones de la distorsión del fondo cósmico debida a emisión radio (medida, por ejemplo, por COBE/FIRAS). Los autores del trabajo con ARCADE-2 aseguran que eso exceso de señal tiene naturaleza totalmente extra-galáctica, con la sugerencia que las emisiones de tipo synchrotron y free-free ne pueden ser las causas principales. Este trabajo de tesis explora ambos posibilidades y pone nueva luz para resolver el puzzle.
La física necesaria para el synchrotron es mas complicada de la que se necesita para crear un modelo de free-free y por esto necesita un modelo exacto por la función de masa inicial (IMF), por el ratio de formación estelar (SFR), el rato de conversión desde estrella a Supernova y como las Supernovas contribuyen a los campos magnéticos en las galaxias. Por esta razón, mi esfuerzo en esta tesis es describir un estudio "fenomenologico" (basado en observaciones) por la emisión de synchrotron, que aun comparte algunos aspectos con la emisión de tipo free-free. Mi modelo es el primero, o uno de los primeros, que introduce la SFR para explicar la señal medida por ARCADE-2.
Para conseguir mi objetivos, he hecho uso de modelos analíticos (como la función de Press-Shechter y Sheth-Tormen) y de simulaciones numéricas (creando mis propias con el código GADGET-2). El estudio de la emisión extra-galáctica en la banda radio de los bajo GHz ofrece una nueva ventana para explorar el Universo lejano a alto redshifts. Los resultados de mi tesis pueden ser de interés por las futuras estructuras de observación como ALMA y SKA.
Mi trabajo de tesis se completa con el estudio de un caso de lente gravitatoria. La lente gravitatoria es una herramienta muy interesante para comprender el Universo. Por un lado ofrece uno de los mejores casos para observar la materia obscura a través de la gravedad que produce sobre otros sistemas y por otro lado el efecto de magnificaciòn de la lente sobre las galaxias permite que estas sean mas fácil a individuar. Aun se puede ligar esta segundo aspecto a la posibilidad de observar primeras galaxias después de la era de la reionizaciòn. En esta tesis, mi trabajo es analizar un caso particular, capaz de originar un debate sobre su mismo. Esto es el caso del cumulo de galaxias CL0024, y su presupuesto anillo de materia obscura. Mi trabajo se fija en los posibles errores de reconstrucción de la masa del cumulo y su perfil.
la tesis se compone de cuatro capítulos escritos en ingles y de un ultimo capitulo contente un resumen en castellano
