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Il ruolo dei quasars nel processo di reionizzazione dell'universo

Informazioni tesi

  Autore: Sabina Simonetti
  Tipo: Tesi di Laurea
  Anno: 1998-99
  Università: Università degli Studi di Padova
  Facoltà: Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali
  Corso: Astronomia
  Relatore: Francesco Lucchin
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 136

Il mezzo intergalattico presenta un elevato grado di ionizzazione almeno fino a z≈5-6, il redshift delle galassie e dei quasars più distanti osservati (assenza dell'effetto Gunn-Peterson). Il modello cosmologico standard d'altra parte prevede che l'idrogeno si sia ricombinato a un redshift non inferione a z(rec)≈1100; quindi l'evidenza di una successiva ionizzazione presuppone una qualche forma di immissione di energia nel mezzo intergalattico. I candidati più accreditati sono una generazione primordiale di stelle o una popolazione di quasars alimentati da black holes massivi.
Le attuali osservazioni delle anisotropie nella radiazione di fondo cosmico ci consentono di confinare l'epoca della reionizzazione entro il range 6≤z(rei)≤40.
In questa tesi si analizza a fondo il ruolo che i quasars hanno avuto nell'ambito del processo di reionizzazione dell'universo, esaminando le possibili conseguenze, fino al calcolo del redshift di reionizzazione.
Dopo una approfondita analisi sulla natura delle sorgenti e dei processi coinvolti, l'attenzione si concentra su tre particolari modelli di formazione ed evoluzione dei quasars: quello di Haiman & Loeb (1998), quello di Haenelt, Natarajan & Rees (1998) e quello di Haiman, Madau & Loeb (1998, basato sulle osservazioni dell'Hubble Space Telescope).
L'aspetto originale del presente lavoro di tesi consiste nell'aver applicato allo studio della reionizzazione i risultati derivanti dai più recenti modelli di formazione ed evoluzione congiunta dei quasars e delle galassie-ospiti, mantenendo costantemente il contatto con l'aspetto osservativo mediante una calibrazione mirata dei parametri dei modelli.

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Introduzione Il mezzo intergalatti o presenta un elevato grado di ionizzazione almeno no a z ' 5, il redshift delle galassie e dei quasars più distanti osservati: la prova più evidente è fornita dall'assenza, nello spettro di tali sorgenti, di una aratteristi a aduta di intensità nella regione spettrale ir ostante la riga di emissione Lyman- , ( = 1216Å), nota ome eetto GunnPeterson. Il modello osmologi o standard prevede he l'idrogeno si sia ri ombinato ad un redshift non inferiore a zre ' 1100 ( ome si vedrà nella sezione 1.3.1), quindi l'evidenza di una su essiva ionizzazione ri hiede he vi sia stata una qual he forma di immissione di energia nel mezzo intergalatti o. Le ipo- tesi più a reditate attualmente indi ano ome possibili sorgenti di energia una generazione primordiale di stelle (la osiddetta popolazione III) o una popolazione di quasars alimentati da bla k holes massivi. Altre ipotesi più esoti he ontemplano la possibilità di ionizzazione indotta dal de adimento di parti elle ome i neutrini (S iama, 1993) o da raggi osmi i (Nath & Bier- man, 1993), o dovuta ai venti originati dall'esplosione di supernovae (Ostriker & Cowie, 1981) o a fenomeni di evaporazione di bla k holes primordiali (si veda ad esempio Gibilis o, 1996). Sebbene i primi oggetti formati dal ollasso delle protonubi ontenessero soltanto una pi ola frazione della massa totale dell'Universo, il loro eet- to sull'evoluzione della ionizzazione e sulla temperatura del resto del gas è importante. Infatti la fusione nu leare dell'idrogeno in elio all'interno delle stelle rilas ia ben ' 7MeV per barione, e l'a res imento di massa su un bla k hole è in grado di rilas iare una quantità di energia an he superiore (- 3

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Parole chiave

black holes
buchi neri
galassie
idrogeno
mezzo intergalattico
quasars
redshift
reionizzazione
universo

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