INDARK

L’obiettivo del progetto INDARK (Inflazione, materia oscura, struttura su larga scala dell’universo) è investigare l’interconnessione tra la fisica delle particelle e gli aspetti cruciali del modello cosmologico standard del Big-Bang. In particolare, intendiamo investigare gli aspetti dell’inflazione nell’Universo Primordiale, la natura della materia oscura e la natura dell’energia oscura o possibili scenari di gravità modificata. Particolare enfasi è data alle osservazioni attuali e future della radiazione cosmica di fondo (CMB), allo studio della struttura su larga scala (LSS) dell’Universo attraverso le survey presenti e future e alle tracce indirette dei candidati di materia oscura provenienti da esperimenti presenti e futuri.

Questo grafico mostra come diverse determinazioni della costante di Hubble, che dice quanto velocemente si espande l’universo. Le osservazioni della radiazione cosmica di fondo (rosso) suggeriscono un’espansione più lenta, mentre quelle delle galassie vicine (azzurro) indicano un’espansione più veloce. La curva blu rappresenta una determinazione dall’analisi combinata dei cosiddetti cronometri cosmici, supernovae di tipo Ia (Pantheon) e dati di oscillazioni barioniche acustiche. Ref. Favale et al. 2023.

La principale attività di ricerca del gruppo di Tor Vergata riguarda l’analisi dei dati cosmologici disponibili con l’obiettivo di vincolare scenari inflazionari, modelli di energia oscura, estensioni al modello standard della cosmologia, e di eseguire nuovi test di fisica fondamentale. In questo contesto, viene data particolare attenzione all’esplorazione della sinergia tra diversi osservabili, come CMB, distribuzione di galassie, ammassi di galassie e indicatori di distanza. Questo programma di ricerca si basa sulle diverse competenze presenti nel gruppo. Diversi membri del team sono stati coinvolti nell’analisi e nell’interpretazione dei dati della missione Planck e sono ora attivi nella pianificazione di futuri esperimenti di CMB (es. JAXA-LiteBIRD, LSPE, Simons Observatory) mirati alla ricerca della traccia di onde gravitazionali primordiali nella polarizzazione su grande scala, i cosiddetti B-mode.

Limiti sull’esistenza delle onde gravitazionali primordiali: questo grafico mostra i risultati di diversi esperimenti che cercano una particolare traccia nella radiazione cosmica di fondo, chiamata modi B. L’analisi combinata dei dati di BICEP/Keck Array 2018, Planck PR4, eLIGO-Virgo indica che, se queste onde esistono, il loro segnale è molto debole (con un limite massimo fissato a r<0.028). Ref. Galloni et al. 2023.

I membri del gruppo sono anche attivamente coinvolti nella missione Euclid, e si occupano di sviluppare estimatori della correlazione tra CMB e gli osservabili della struttura su grande scala per studiare la natura dell’accelerazione cosmica e porre vincoli ai modelli di energia oscura e gravità modificata.

Riferimenti utili

Hervé Bourdin, Domenico Marinucci, Pasquale Mazzotta, Marina Migliaccio, Nicola Vittorio

Postdoc fellows, PhD students: Giampaolo Benevento, Viviana Cuozzo, Arianna Favale, Guglielmo Frittoli, Federico De Luca, Claudio Mastromarino, Avinash Anand