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Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10077/3065

Title: Non equilibrium dynamics of galaxy clusters
Other Titles: Dinamica di non-equilibrio negli ammassi di galassie
Authors: Cupani, Guido
Supervisor/Tutor: Mezzetti, Marino
Issue Date: 3-Apr-2009
Publisher: Università degli studi di Trieste
Abstract: The thesis is focused on the dynamics of galaxies in the outskirts of galaxy clusters, where the matter is affected by an overall infall motion towards the cluster centre. Starting from the classical results of the spherical collapse model, we determined new theoretical constraints for the mass profile of clusters as a function of the cosmological parameters. We investigated the importance of the turnaround radius (i.e. the radius where the infall motion counterbalances the Hubble expansion motion) as well as the possibility of directly extracting the mass profile from the infall velocity pattern of member galaxies. The theoretical results were applied to a sample of simulated clusters (Borgani et al. 2004, Biviano et al. 2006) to keep the 3-dimensional dynamics under control. We demonstrated that: (1) most clusters are compatible with a single mass profile in the external region (provided their size and mass are normalized to the turnaround scale); (2) it is possible to extract the individual mass profiles of clusters using a selected subset of galaxies identified on their redshift-position distribution; (3) the Jeans equation and the virial theorem must be corrected in the outskirts of clusters to take into account the overall infall motion of matter. Taking advantage of these results, we developed a new technique for estimating the mass profile in cluster outskirts which only relies on the observational properties of member galaxies. This technique turns out to be simpler and more reliable than the current methods and is suitable to be applied to observations.
La tesi è incentrata sulla dinamica delle galassie nelle periferie degli ammassi di galassie, dove la materia è interessata da un moto complessivo di caduta verso il centro dell'ammasso. A partire dai risultati classici del modello di collasso sferico, abbiamo determinato dei nuovi vincoli teorici al profilo di massa degli ammassi in funzione dei parametri cosmologici. Abbiamo analizzato l'importanza del raggio di "turnaround" (ossia il raggio dove il moto di caduta è controblanciato dal moto di espansione di Hubble) e la possibilità di estrarre il profilo di massa direttamente dalla velocità di caduta delle galassie. Abbiamo poi applicato questi risultati teorici a un campione di ammassi simulati (Borgani et al. 2004, Biviano et al. 2006) per tenere sotto controllo la dinamica in tre dimensioni. Con quest'analisi, siamo stati in grado di dimostrare che: (1) la quasi totalità degli ammassi è compatibile con un unico profilo di massa nelle regioni esterne (purché le loro dimensioni e masse siano riscalate rispetto al raggio di turnaround); (2) è possibile estrarre il profilo individuale di un ammasso utilizzando un ristretto sottoinsieme di galassie, identificate dalla distribuzione dei loro redshift e delle loro posizioni; (3) l'equazione di Jeans e il teorema del viriale devono essere corretti nelle periferie degli ammassi in modo da tener conto del moto di caduta della materia. Grazie a questi risultati, abbiamo sviluppato una nuova tecnica per stimare il profilo di massa nelle zone esterne, basata unicamente sulle proprietà osservative delle galassie. Questa tecnica risulta essere più semplice e affidabile degli altri metodi attualmente utilizzati ed è adatta ad essere applicata alle osservazioni.
PhD cycle: XXI Ciclo
PhD programme: FISICA
Description: 2007/2008
Keywords: Theoretical cosmology
Large-scale structure of the Universe
Cosmological simulations
Clusters of galaxies
Dynamics of galaxies
Spherical collapse model
Jeans equation
Mass estimation
Cosmologia teorica
Struttura a grande scala dell'Universo
Simulazioni cosmologiche
Ammassi di galassie
Dinamica delle galassie
Modello di collasso sferico
Equazione di Jeans
Stima della massa
Main language of document: en
Type: Tesi di dottorato
Doctoral Thesis
Scientific-educational field: FIS/05 ASTRONOMIA E ASTROFISICA
NBN: urn:nbn:it:units-7411
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