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Markov Chain Monte Carlo reconstruction of the large-scale structure with the Lyman alpha forest

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Comprendere lo spazio nello Spazio

Un progetto finanziato dall'UE ha introdotto un nuovo approccio all'analisi della struttura intergalattica sia su scala ridotta che su grande scala.

Tecnologie industriali

Le modalità con cui la struttura su grande scala (LSS) dell'Universo si è evoluta e la comprensione della natura dello "spazio" tra le galassie (il mezzo intergalattico, sigla: IGM) rappresentano due questioni fondamentali dell'odierna cosmologia. Quando i cosmologi considerano la distribuzione della materia a grandi distanze nell'Universo osservabile, osservano in realtà strutture di un passato remoto. Ciò consente loro di costruire un quadro dell'Universo al momento in cui le strutture erano più giovani e più vicine al regime lineare in cui le galassie si stavano attivamente formando. Nel corso del tempo, i processi non lineari hanno distrutto le informazioni sulle origini del nostro Universo, ma tali informazioni sono codificate su scale molto grandi, in cui le strutture restano simili al regime lineare originale. Per ottenere tali informazioni, è possibile avvalersi degli spettri di assorbimento dell'idrogeno dell'IGM. A tale scopo, è necessaria la presenza di una sorgente estremamente luminosa che irradi l'IGM e lo renda visibile all'osservatore sulla Terra. Tali oggetti sono denominati quasar, ritenuti galassie con un centro galattico attivo. La radiazione ultravioletta emessa da un quasar viene dispersa dall'idrogeno nell'IGM. Ne deriva una perdita del segnale e la misurazione di più spettri di assorbimento del quasar consente il tracciamento della LSS. Tuttavia, la relazione esplicita tra il campo di materia sottostante (vale a dire la LSS) e gli spettri osservati del quasar è molto complessa. Il progetto MCMCLYMAN ("Markov chain Monte Carlo reconstruction of the large scale structure with the Lyman alpha forest") ha sviluppato una nuova tecnica monodimensionale per recuperare il campo di densità non lineare. È stata rilevata una stretta correlazione tra la densità di flusso spettrale e la densità di materia. Di conseguenza, il progetto ha potuto stabilire una relazione statistica "uno a uno" tra le densità di probabilità di flusso e materia. Si tratta di un nuovo approccio che riduce numerosi problemi posti dall'analisi di LSS sia su scala (relativamente) ridotta che su scala più grande. Inoltre, altre nuove tecniche di ricostruzione hanno consentito di ottenere una soluzione accurata, malgrado l'incompletezza dei dati, dovuta alla distribuzione rada degli spettri di quasar. Gli esiti del progetto potrebbero consentire nuove conoscenze più approfondite sull'evoluzione dell'Universo primigenio.

Parole chiave

Spazio, cosmologia, mezzo intergalattico, Universo, quasar

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