Benedetta Vulcani
Temi della mia ricerca:
FORMAZIONE ED EVOLUZIONE DELLE GALASSIE
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Ruolo della massa delle galassie, redshift ed ambiente nell'evoluzione delle galassie
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Tasso di formazione stellare nei diversi ambienti
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Gruppi e ammassi di galassie
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Dinamica di galassie centrali in gruppi e ammassi
Descrizione della ricerca:
Uno dei miei interessi principali e' capire quale sia il fattore piu' importante che guida l'evoluzione delle galassie attraverso il tempo cosmico, cercando di separare e quantificare l'importanza della massa delle galassie, del redshift e dell'ambiente in cui le galassie si trovano. Nella mia ricerca uso dati spettroscopici (integrati e/o spazialmente risolti) combinati a dati fotometrici.
Mi sono dedicata a caratterizzare la storia dell'evoluzione stellare e dello sviluppo delle strutture delle galassie che si trovano in ambienti differenti, tracciando il tasso di formazione stellare, la morfologia e la massa totale delle galassie ad epoche cosmiche diverse. Sono particolarmente interessata a capire come la distribuzione di massa delle galassie cambi con l'ambiente, analizzando sia l'ambiente globale che l'ambiente locale.
Per capire i processi fisici che influenzano la distribuzione di massa ed altre proprieta' delle galassie, uso anche dati teorici provenienti da modelli semianalitici.
Inoltre, sono interessata a caratterizzare le galassie nei gruppi, viste come collegamento tra ammassi e campo. Un'analisi dettagliata della dipendenza delle proprieta' delle galassie dal redshift, distanza dal centro e ricchezza del gruppo permette di capire i processi fisici responsabili delle trasformazioni che avvengo nelle galassie e la storia di formazione dei gruppi. Per migliorare la nostra conoscenza dei diversi meccanismi fisici che agiscono su galassie nei diversi ambienti studio le proprietà spazialmente risolte delle galassie: ogni processo fisico infatti dovrebbe avere un effetto diverso sulle galassie, lasciando tracce inequivocabili sulle distribuzioni spaziali di gas e stelle.
Un altro modo per studiare la formazione delle strutture e' quello di analizzare le galassie centrali nei gruppi. Studiare le loro proprieta' dinamiche e la loro influenza sulle galassie satellite possono darci informazioni sui tempi scala della formazione ed evoluzione loro e dell'intero gruppo in cui si trovano.
Progetti Principali:
La WIde-field Nearby Galaxy-cluster Survey e' una campagna osservativa su tutto il cielo (|b|>20) di un campione completo di ammassi di galassie selezionato in X nell'intervallo di redshift 0.04-0.07. Lo scopo del progetto e' lo studio sistematico della variazione cosmica locale della popolazione di ammasso e delle proprieta' delle galassie in funzione delle proprieta' dell'ammasso e dell'ambiente locale. OmegaWINGS estende lo studio delle proprietà delle galassie fino alle regioni esterne degli ammassi (fino a 2.5 raggi viriali). I principali scopi scientifici sono lo studio delle morfologie, parametri strutturali, masse, colori integrati e gradienti fino a elevate distanze dal centro, con lo scopo di capire le zone di transizione, i gruppi e i filamenti.
GASP:
GASP (GAs Stripping Phenomena in galaxies with MUSE) e' una survey integral-field spectroscopic survey con MUSE al VLT che ha lo scopo di studiare nel dettaglio i processi di rimozione del gas nelle galassie. Lo scopo del progetto e' di migliorare la nostra comprensione di suddetti processi nei diversi ambienti. GASP colleziona dati per un campione statisticamente significativo di galassie che mostrano segni di stripping, selezionate dai campioni di ammassi WINGS (Fasano et al. 2006, Moretti et al. 2014) e OmegaWINGS (Gullieuszik et al. 2015, Moretti et al. 2017) e dal campione di campo PM2GC (Calvi et al. 2011), con un ampio spettro di masse stellare ed evidenza di stripping. Le mappe 2-D di cinematica stellare e del gas, unite alle proprietà risolte delle popolazioni stellari, permetteranno di capire la fisica dello stripping del gas e il conseguente troncamento della formazione stellare. Diversi follow-up sono attualmente in atto per studiare le galassie a diverse lunghezze d'onda.
La Gemini Observations of Galaxies in Rich Early ENvironments (GOGREEN) Survey e' basata su dati spettroscopici di 21 ammassi di galassie nel redshift range 1<z<1.5; un'epoca in cui l'Universo era solo un terzo di quello attuale. Gli ammassi sono stati selezionati in un ampio intervallo di masse e rappresentano i progenitori degli ammassi attuali. Il campione di galassie membri di ammasso raggiunge valori di masse stellari estremamente bassi a questi redshift, permettendo di investigare gli effetti dell'ambiente sulle proprietà delle galassie in un'epoca in cui le galassie erano molto diverse da quelle attuali.
La Galaxy Lens-Amplified Survey from Space e' un programma del ciclo-21 dell'Hubble Space Telescope, che osserva 10 ammassi massicci, usando la WFC3 e l'ACS grisms. Usando gli ammassi come telescopi cosmici, GLASS acquisisce spettri di deboli galassie di background con una sensibilita' e risoluzione angolare senza precedenti. I tre principali obiettivi di GLASS sono: 1) Comprendere il ruolo delle galassie nella rionizzazione dell'universo, la topologia del mezzo interstellare/intergalattico ad alto redshift e la frazione di Lyman alpha escape. 2) Studiare l'accrescimento del gas, formazione stellare e outflows attraverso la mappatura spaziale risolta dei gradienti di formazione stellare e metallicita' in galassie a z=1.3-2.3. 3) Studiare la dipendenza dall'ambiente dell'evoluzione delle galassie, attraverso la mappatura della formazione stellare nelle galassie al centro degli ammassi e nelle regioni di infall. GLASS e' diventato anche uno dei primi programmi che verra' osservato con JWST, per studiare le prime galassie dell'universo e come le galassie cambiano alle diverse epoche.
Virgo Filaments:
Il progetto Virgo Filament mira a caratterizzare le strutture su larga scala attorno all'ammasso Virgo, concentrandosi sui filamenti più importanti. L'intento è quello di sondare il contenuto e la distribuzione del gas e indagare il ruolo del cosmic web sull'attività di formazione stellare delle galassie. Il progetto è supportato da una vasta gamma di dati ausiliari che consentono la misurazione precisa delle dimensioni delle galassie, morfologie, masse stellari e tassi di formazione stellare (SFR) dalla fotometria UV GALEX, imaging SDSS ugriz, spettroscopia ottica e fotometria infrarossa (WISE e/o IRAS ). Un passo importante del nostro approccio è collegare le proprietà stellari della galassia dall'UV al lontano IR al contenuto di gas delle galassie.
La collaborazione MICADO sta sviluppando la Multi-AO Imaging Camera for Deep Observations (MICADO), uno dei primi strumenti di prima luce per l'Extremely Large Telescope (ELT) dell'European Southern Observatory (ESO). MICADO sara' montato su il futuro telescopio più grande del mondo e sarà dotata sia della modalità di imaging che di spettroscopia. Osserverà dalla banda I alla banda K (0,8-2,4 micron). Beneficerà della correzione dell'aberrazione fornita dai sistemi avanzati di ottica adattiva a coniugato singolo (SCAO) e ottica adattiva multi-coniugata (MCAO). L'ottica adattiva (AO) fornirà la correzione in tempo reale della turbolenza ottica e delle aberrazioni residue del telescopio. Attualmente si prevede che lo strumento sara' completato e montato sull'ELT nel 2025 e completamente messo in servizio entro il 2027.
Protoammassi e la loro evoluzione:
Abbiamo riunito un team di scienziati con competenze in ammassi e protocluster e con diverse specializzazioni di ricerca (osservazioni e simulazioni, dati integrati e risolti spazialmente, diverse lunghezze d'onda e focalizzazione su diverse epoche cosmiche) per affrontare questioni che non possono essere affrontate isolatamente e unire gli sforzi per comprendere l'evoluzione degli ammassi di galassie. Questo team ha accesso a set di dati e simulazioni complementari ideali per gli studi evolutivi. Gli obiettivi immediati della ricerca proposta includono: 1) Indagare la natura delle galassie all'interno di (proto)cluster, 2) Caratterizzare il ruolo dei protocluster nell'evoluzione delle galassie destinate a vivere in ammassi a basso z, 3) Determinare il carburante di SF in (proto)cluster e galassie di campo ad alto z, 4) Quantificare l'importanza relativa dei diversi processi fisici nell'estinzione delle galassie in ambienti diversi.