Questo lavoro di tesi è dedicato al problema della ricerca e<br />della caratterizzazione della \emph(materia oscura). A livello<br />osservativo, su diverse scale, da quelle galattiche (in<br />particolare nella Via Lattea) fino all'intero universo, esiste<br />disaccordo tra le stime \emph(dinamiche) della massa di oggetti<br />astrofisici (come galassie o ammassi di galassie) rispetto alla<br />stima della loro massa \emph(luminosa). Si tratta, in un certo<br />modo, di un problema di massa \emph(mancante). Si rende così<br />necessaria, nell'ambito del quadro teorico del modello<br />cosmologico standard, l'introduzione di una componente di materia<br />``oscura'', nel senso che non emette radiazione elettromagnetica,<br />la cui presenza può essere rilevata attraverso effetti<br />gravitazionali. Nonostante la convergenza di prove osservative ed<br />esigenze teoriche a sostegno dell'ipotesi della sua esistenza, un<br />interrogativo a cui non è ancora stata data una risposta<br />basata su solide evidenze sperimentali è quello della stessa<br />natura di tale componente di massa.<br /><br />Affrontiamo in particolare il problema della materia oscura negli<br />aloni galattici, dove le evidenze osservative (curve di rotazione)<br />risultano più stringenti. Per questo analizziamo un insieme<br />originale di dati sperimentali (i dati ``MDM'', frutto di una<br />apposita campagna osservativa tuttora in corso di svolgimento<br />presso l'osservatorio Michigan-Dartmouth-MIT, USA) acquisiti per<br />lo studio della componente oscura sotto forma di oggetti massivi<br />compatti (MACHOs, \emph(Massive Astrophysical Compact Halo<br />Objects)) nell'alone della Galassia (la nostra Via Lattea) e<br />della galassia vicina di Andromeda, M31 (ovvero NGC224). Questa<br />ricerca si basa su di un effetto di natura gravitazionale, il<br />\emph(microlensing), ovvero la deflessione della luce generata da<br />un oggetto oscuro massivo in moto che attraversa la linea di vista<br />tra l'osservatore e una sorgente luminosa che si manifesta con un<br />incremento della luminosità della sorgente. Dallo studio di<br />queste variazioni di luminosità nel tempo è possibile<br />risalire, per via indiretta, alla distribuzione della materia<br />sotto forma di MACHOs nell'alone. L'analisi è stata condotta<br />con la tecnica detta del \emph(pixel lensing) (proposta e<br />implementata dalla collaborazione AGAPE, \emph(Andromeda Galaxy<br />Amplified Pixel Experiment)), che permette il rilevamento di<br />variazioni di luminosità di stelle \emph(non) risolte (in<br />particolare questo consente di considerare le possibili sorgenti<br />in una galassia distante come M31).<br /><br />Nel capitolo 1, introdotti gli elementi del modello cosmologico<br />standard e quindi il problema della materia oscura<br />nell'appropriato contesto cosmologico e astrofisico, delineamo i<br />principi del \emph(microlensing) gravitazionale e il metodo del<br />\emph(pixel lensing). Nel capitolo 2 descriviamo l'apparato<br />sperimentale e l'acquisizione dei dati (a cui chi scrive ha avuto<br />modo di partecipare direttamente). Quindi analizziamo in<br />dettaglio il trattamento preliminare delle immagini necessario<br />per rendere significativo il successivo studio dei segnali<br />astrofisici interessanti. In particolare vengono discussi alcuni<br />aspetti quali la composizione di più immagini e le operazioni<br />di ``normalizzazione'' del flusso. Nel capitolo 3 affrontiamo le<br />tematiche connesse all'analisi del segnale rispetto al problema<br />della selezione di eventi di \emph(microlensing). Il ``rumore''<br />di fondo che ne contamina la ricerca è costituito da sorgenti<br />intrensicamente variabili. Per questo consideriamo in dettaglio<br />il modo di sfruttare la caratteristica \emph(acromaticità)<br />del segnale che ci interessa. Basandoci su di una opportuna<br />simulazione consideriamo inoltre il problema dell'efficacia dei<br />criteri di selezione adottati. Discutiamo infine i risultati<br />delle simulazioni Monte Carlo dell'esperienza. Vengono quindi<br />approfonditi, nel capitolo 4, diversi aspetti legati all'analisi<br />effettuata. Rivolgiamo particolare attenzione allo studio degli<br />effetti cromatici delle variazioni di luminosità rilevate e<br />discutiamo in questa prospettiva segnali di sorgenti variabili e<br />in particolare alcuni attribuibili a delle \emph(novæ).<br />Esponiamo quindi un primo risultato dell'analisi, lo studio del<br />prolungamento sui nostri dati di candidati eventi<br />\emph(microlensing) rilevati da altre collaborazioni. Infine<br />discutiamo i risultati della selezione, 5 \emph(curve di luce)<br />(la variazione di flusso nel tempo in un elemento<br />dell'im\-ma\-gi\-ne) compatibili con un segnale di<br />\emph(microlensing), e, alla luce delle simulazioni Monte Carlo,<br />le conclusioni fisiche riguardo al problema posto.<br /><br />La nostra analisi tende a confermare (in accordo con i risultati<br />di analoghe esperienze svolte nell'ambito della Galassia) che solo<br />una piccola frazione degli aloni galattici è costituita da<br />MACHOs, e in particolare a escludere come componente importante<br />quella di oggetti di massa substellare.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:CCSD/oai:tel.archives-ouvertes.fr:tel-00003739 |
| Date | 14 March 2001 |
| Creators | Sebastiano, Calchi Novati |
| Source Sets | CCSD theses-EN-ligne, France |
| Language | Italian |
| Detected Language | Italian |
| Type | PhD thesis |
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