D1. Conoscenza e capacità di comprensione: Al termine del corso lo studente deve dimostrare di conoscere i principi fondamentali di cosmologia e di formazione ed evoluzione delle strutture cosmiche a varie scale. In particolare dovra' approfondire lo studio dell'evoluzione delle perturbazioni cosmologiche in vari regimi e per diversi scenari, apprendere quali sono gli osservabili principali ai quali le predizioni dei modelli teorici si confrontano e come da tale confronto si vincolano i modelli cosmologici stessi. D2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Al termine del corso lo studente deve saper applicare le conoscenze acquisite al punto D1 per comprendere come diverse osservazioni in ambito cosmologico portano a vincolare diversi modelli di Materia Oscura ed Energia Oscura, la geometria dell'Universo ed il comportamento della gravita' su scale cosmologiche. D3. Autonomia di giudizio: Al termine del corso lo studente saprà giudicare le metodiche di base per la comprensione delle implicazioni sia di risultati osservativi, che di risultati teorici, ottenuti questi ultimi sia da derivazioni analitiche che da simulazioni numeriche. D4. Abilità comunicative: Al termine del corso lo studente deve saper esporre chiaramente i concetti acquisiti al punto D1, saper spiegare i vari meccanismi causali che influenzano l'evoluzione delle strutture cosmiche, saper descrivere quali informazioni cosmologiche si deducono da vari osservabili, nonche' avere la padronanza per derivare le formule e le equazioni necessarie per tali fini. D5. Capacità di apprendimento: Al termine del corso lo studente deve essere in grado di approfondire autonomamente gli argomenti trattati, inoltre deve essere in grado di padroneggiare i concetti imparati per affrontare un eventuale lavoro di tesi in cosmologia o astrofisica extra-galattica, sia di taglio teorico/numerico che osservativo.

Sono richieste conoscenze di argomenti trattati in corsi precedenti di Fisica (termodinamica, meccanica statistica, relativita', meccanica quantistica) e di Astrofisica (cosmologia I, cosmologia osservativa, processi radiativi, astrofisica delle galassie).

1. Introduzione al corso con cenni di risultati osservativi e di esperimenti di cosmologia in corso e futuri. 2. Cenni di storia termica dell'Universo: disaccoppiamento e freeze-out delle particelle di materia oscura. 3. Perturbazioni cosmologiche in regime Newtoniano e cenni di perturbazioni relativistiche: perturbazioni isentropiche e di isocurvatura, soluzioni lineari, scala di Jeans, effetto Meszaros, scala di free-streaming, oscillazioni barioniche, funzione di trasferimento. 4. Descrizione del collasso gravitazionale non lineare di un fluido non collisionale: approccio Lagrangiano ed approssimazione di Zeldovich; il modello di collasso sferico; il clustering gerachico e lo scaling auto-similare. 5. Metodi per simulazioni numeriche cosmologiche: metodi N-body (codici diretti, particle-mesh, ad albero) ed idrodinamici (metodo Euleriano; metodi Lagrangiani/SPH); generazione delle condizioni iniziali. 6. Misure del campo di densita` cosmico e metodi statistici: il campo delle fluttuazioni filtrato, la varianza, le funzioni di correlazione; compi random Gaussiani; statistica dei campi di velocita` cosmici e distorsioni nello spazio dei redshift. 7. Effetti di lente gravitazionale: formalismo del lensing, equazione del lensing, time-delay, angolo di deflessione, il concetto di magnificazione, il campo di convergenza e lo shear; lo strong lensing ed il weak lensing; la ricostruzione del potenziale gravitazionale dal lensing. 8. Formazione e struttura degli aloni di materia oscura e loro proprieta' statistiche: la funzione di massa (derivazione con metodo di Press-Schechter, il metodo dell'excursion set, la distribuzione dei progenitori ed il merger tree); la funzione di correlazione degli aloni e lo halo bias; lo halo model per il clustering in regime non lineare.

1. H. Mo, F. van den Bosch & S.D.M. White: Galaxy Formation and Evolution, Cambridge University Press, 2010 2. R. Narayan & M. Bartelmann: Gravitational lensing (Eds. A. Dekel and J.P. Ostriker. Cambridge : Cambridge University Press, 1999., p.360, astro-ph/9606001 3. S.D.M. White: Formation and evolution of galaxies, Lectures at the Les HouchesSummer School, astro-ph/9410093 4. J. Binney & S. Tremaine: Galactic Dynamics, 1987, Princeton University Press 5. W. Hu: Lecture Notes on CMB Theory, arXiv:0802.3688

https://moodle2.units.it/course/view.php?id=14324

Spiegazione alla lavagna con l'ausilio di proiettore digitale. Esercizi facoltativi da svolgere fuori dall'orario di lezione su argomenti affrontati nelle lezioni frontali, che richiedono sviluppo di programmi in linguaggio a scelta dello studente.

Eventuali cambiamenti alle modalità qui descritte, che si rendessero necessari per garantire l'applicazione dei protocolli di sicurezza legati ad eventuali situazioni emergenziali saranno comunicati nel sito web di Dipartimento, del Corso di Studio e dell’insegnamento.

La prova orale può esser sostenuta in italiano o in inglese, a scelta dello/a steudente/ssa. La prova orale, articolata in forma di colloquio, prevede di toccare un minimo di tre argomenti, il primo dei quali a scelta dello studente, e ha una durata media di circa 30/35 minuti allo scopo di verificare il livello di conoscenza degli argomenti del programma, il livello di padronanza del linguaggio specialistico e la capacità di sviluppare un ragionamento collegando in un quadro coerente gli argomenti trattati in diverse parti del programma.