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Studio delle popolazioni stellari nei dischi delle galassie a spirale giganti senza sferoide.
L'attuale teoria per la formazione di strutture nell'Universo è
predetta dallo scenario di aggregazione gerarchica secondo il modello
ΛCDM e descrive con successo la loro evoluzione su scale dell'ordine
dei Mpc. Tuttavia alle scale galattiche e sub-galattiche, a causa dei
processi altamente non lineari che coinvolgono la fisica barionica, il
modello sembra funzionare meno. Un problema fondamentale delle
simulazioni idrodinamiche cosmologiche è quello di riprodurre la
frazione osservata di galassie massive senza sferoide nell’Universo
locale; il risultato finale delle simulazioni di galassie massive sono
galassie ellittiche o con sferoidi massivi centrali, dal momento che i
dischi galattici sono facilmente distrutti o perturbati a seguito di
fusioni.
BEARD intende studiare un campione completo di 66 galassie massive
prive di sferoide nell'Universo locale, e fornirà vincoli cruciali sul
processo di fusione di galassie a spirale giganti prive di sferoide e
sul loro percorso evolutivo per dimostrare il successo oppure il
fallimento dello scenario gerarchico ΛCDM alle scale galattiche. Sono
quattro gli obiettivi scientifici che BEARD si propone di perseguire
per ciascuna galassia del campione: determinare la natura di strutture
al centro, individuare componenti a bassa brillanza superficiale,
studiare popolazioni stellari e formazione stellare, costruire modelli
teorici e simulazioni numeriche.
Nel progetto di tesi, dopo aver completato il processo di riduzione
dei dati spettroscopici per gli spettri del sottocampione di BEARD
NGC~0514, NGC~3294, NGC~3433, NGC~4062 e MCG~01~09~031, abbiamo
individuato per ciascuna galassia una regione da associare alla
concentrazione di luce centrale e due da associare al disco. I
rapporti S/N medi piuttosto bassi (S/N<20 per elemento di risoluzione)
riscontrati nelle zone a bassa brillanza superficiale delle cinque
galassie ci hanno portato a concludere che risulta molto difficile
provare ad analizzare e ricavare i gradienti radiali di metallicità.
Ci siamo quindi focalizzati sullo studio delle popolazioni stellari
delle galassie del sottocampione attraverso la procedura di
interpolazione pPXF dell'intero spettro con delle combinazioni lineari
dei modelli di sintesi di popolazioni stellare offerte dalla libreria
MILES.
Ad eccezione di NGC~4062, tutti i dischi delle galassie analizzate
mostrano una popolazione che può considerarsi coeva. Considerando
anche la popolazione stellare delle regioni centrali ricaviamo per
NGC~3294 e NGC~3433 dei profili radiali di età leggermente negativi,
con le stelle più vecchie confinate nella regione interna (processo di
formazione "inside-out"); al contrario NGC~0514, NGC~4062 e
MCG~01~09~031 mostrano dei leggeri gradienti positivi di età, con le
stelle più vecchie che popolano la regione esterna (processo di
formazione "outside-in").
Il seguente progetto di tesi è da intendersi come "progetto pilota",
che risulta effettivo e fondamentale per le future osservazioni già
pianificate e dedicate al progetto BEARD. Dati più profondi saranno
quindi necessari per compiere uno studio esaustivo e autoconsistente
delle popolazioni stellari come mostrato in questo lavoro, ed
estendere l'analisi a tutte le galassie del campione
Dielectric models of Ganymede and Callisto's icy crust aimed to the estimate of the performance of RIME
Radar sounding is a technique that has been expanding in the last years as a means to study the
crusts of planetary bodies. In 2022 the ESA mission JUICE will be launched and, among the other
instruments, it will carry the radar RIME (Radar for Icy Moon Exploration). This instrument is a 16 m
antenna with a central frequency of 9 MHz and two possible bandwidths (1 and 3 MHz). In general terms, it
will be used to probe the crust of Ganymede and Callisto, with an expected vertical resolution of a few tens
of meters down to a few kilometers. This is possible because these bodies are mainly made up of water ice,
which has a very low attenuation in the radio part of the electromagnetic spectrum. On the other hand, this
is not true for liquid water. This means that, by analyzing the returned radar wave, it is possible to find an
ice-water interface, if present, because such interface strongly reflects the radio signal. The consequence is
that this technique allows the detection of a potential subsurface ocean, and other features, inside the icy
satellites of the Solar System. The situation is more complicated since the ice of these bodies is not pure.
Several chemical compounds locally change the dielectric constant and the attenuation of ice. This quantity
is also affected by porosity and temperature, which change with depth. Such compounds have not uniquely
identified so far.
The purpose of this work is to construct dielectric models for the crust of Ganymede and Callisto, and to
simulate the propagation of a radar wave having the same characteristics as those of RIME. Such models
are based on reasonable assumptions about temperature profiles, porosity values, and abundances of
chemical compounds taken from the literature. The most important parameter affecting these models is
the presence of impurities. For this reason, recent dielectric data taken from the literature will be used to
simulate the possible internal compositions of Ganymede and Callisto. Most of the literature agrees that
convection is unlikely to occur inside these two satellites, therefore the temperature profile is assumed to
purely conductive. The aim is to determine whether it is possible to detect specific features under the
surface at a given depth. What's more, through the comparison between the models and the future RIME
data, it will be possible to constrain the actual chemical composition
Studio dell’interazione tra un fascio di particelle energetiche e il plasma di DTT tramite modelli semplificati
La tesi affronta l'argomento dell'iniezione di un fascio di particelle neutre (NBI - Neutral Beam Injection) per un tokamak e della sua interazione con un plasma fusionisico. Dopo una prima parte dedicata alla descrizione di un sistema NBI e della fisica alla base dell'interazione con il plasma, vengono riassunti i principali modelli e tecniche numeriche utilizzati per la descrizione dei fenomeni considerati. Viene poi descritto brevemente il codice METIS, che, nell'ultima parte della tesi, è utilizzato per effettuare una scansione parametrica dell'energia di iniezione. L'effetto di queste variazioni sui principali parametri di plasma viene presentato per il tokamak DTT, attualmente in fase di costruzione al centro ENEA di Frascati.
This work deals with the topic of Neutral Beam Injection (NBI) for a tokamak and with the interaction between neutral beam and fusion plasmas. After a first part, dedicated to the description of a NBI system and the physics behind its interaction with the plasma, some of the models and numerical techniques involved in the beam description are listed. The METIS code is then briefly described and used to perform a parametric scan in injection energy, to simulate the behavior of the main plasma parameters of the DTT tokamak under construction at the ENEA Frascati center