Dottorati OATs

Science with ESPRESSO

PhD fellowship funded by INAF – Osservatorio Astronomico di Trieste
Supervisors:   S. Cristiani, V. D'Odorico, P. Di Marcantonio, P. Molaro

 
Project Description The Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectral Observations (ESPRESSO) is an ultrastable spectrograph for the Coudé-combined focus of the ESO VLT of Cerro Paranal, Chile. With its unprecedented capabilities (resolution up to 200,000, wavelength range from 380 to 780 nm; centimeter-per-second precision in wavelength calibration), ESPRESSO is a prime example of the now spreading science machine concept: a fully-integrated system carefully designed to perform direct scientific measurements on the data in a matter of minutes from the execution of the observations.Pushing to the limits of optical spectroscopy, ESPRESSOistargeted to a set challenging science cases: from the detection of extrasolar planets to the measure of a possible variations in the value of fundamental physical constants.ESPRESSO will see first light in 2017 and Guaranteed Time Observations (GTO) are expected to start at the beginning of 2018 for a total exceeding 250 nights. The INAF-Observatory of Trieste is one of the leading institutions in the ESPRESSO consortium both in the technological and scientific fields and has full access to the GTO.

The successful PhD Candidate will reduce and analyze the first scientific data produced by ESPRESSO to address one or more of the following fundamental questions in Cosmology and Fundamental Physics:
1. Does the standard big bang model make the correct predictions about the primordial element abundances and the temperature evolution of the Cosmic Microwave Background?
2. Which physical mechanisms dominate the cycle of baryons determining the formation and evolution of galaxies?  
3. Do fundamental constants of Physics (e.g. the fine structure constant or the proton-to-electron mass ratio) vary with cosmic time?
4. Is it possible to measure directly the expansion of the Universe using the redshift drift of objects following the Hubble flow? 
 
The successful Ph.D. Candidate will also participatein the designingof the HIRES spectrograph for the ESO E-ELT and is expected to become a leading scientist in the exploitation of the data produced with this instrument.
 
References: “From CODEX to ESPRESSO to HIRES@E-ELT: a view on cosmology and fundamental physics from the IGM perspective”, Cristiani, S., Cupani, G., D'Odorico, V., et al. 2015, Mem.S.A.It 86, 486.
Dark energy constraints from ESPRESSO tests of the stability of fundamental couplings”, Leite, A.C.O., Martins, C., Molaro, P., Corre, D., Cristiani, S.,2016,Phys. Rev. D 94, 123512.
 
 

 

Evoluzione delle galassie in ammassi simulati con infrastrutture di calcolo ad altre prestazioni

PhD fellowship funded by INAF – Osservatorio Astronomico di Trieste
Supervisori:   Elena Rasia e Giuliano Taffoni

 
Cofinanziamento: dal progetto ExaNeSt finanziato nell’ambito del programma H2020 per la realizzazione di un'infrastruttura di calcolo HPC di tipo exascale (coordinatore locale: Giuliano Taffoni). In questo progetto il gruppo si occupa della reingegnerizzazione di  codici N-Body Idrodinamici.

Descrizione del progetto:
Complesse e avanzate simulazioni numeriche costituiscono lo strumento teorico moderno per investigare la formazione e l'evoluzione delle strutture cosmiche nonché per confrontare modelli e previsioni teoriche con i dati osservativi. Recentemente le simulazioni hanno raggiunto un livello di affidabilità tale da essere intensamente utilizzate per progettare gli esperimenti delle prossime decadi. È interessante notare che questi osservatori da terra e dallo spazio (e.g. SKA, CTA, E-ELT, EUCLID, ATENA, LSST, JWST etc.), produrranno una enorme mole di dati che solo infrastrutture di calcolo ad altre prestazioni (HPC) e algoritmi numerici complessi potranno analizzare. Da qui emerge come il calcolo di tipo Exascale (10^18 FLOPS) sarà un potente servizio utilizzato contemporaneamente da teorici e da osservativi.
La tesi di dottorato che proponiamo è centrata sull'evoluzione delle galassie in ammasso ed è pensata per fornire gli strumenti di calcolo e analisi che caratterizzeranno gli studi teorici e/o osservativi del prossimo futuro. La tesi verterà su diversi aspetti che il candidato potrà approfondire in relazione al proprio profilo. Più in dettaglio, il dottorato di ricerca si articolerà in due fasi:
1) Analisi delle simulazioni già esistenti, dal punto di vista delle proprietà delle BCG e delle galassie satelliti. In questa fase, il candidato acquisirà familiarità con le simulazioni numeriche, con le osservazioni esistenti, e progetterà ed implementerà una semplice pipeline di analisi in grado di lavorare anche con la successiva generazione di simulazioni. Lo studio si focalizzerà nei seguenti aspetti: (i) la formazione della BCG e la caratterizzazione dei suoi progenitori, nonché la classificazione delle proprietà delle galassie satelliti in paragone con la BCG; (ii) il processo con il quale il gas intra-ammasso accresce sulla BCG e l'instaurarsi della connessione tra le proprietà della BCG e del suo BH; (iii) l'identificazione della distribuzione dei metalli entro la BCG e la determinazione della forma del profilo stellare fino a qualche kpc.; (iv)la connessione tra la trasformazione da galassie attive a passive la trasformazione morfologica dei membri dell'ammasso. Prevediamo che questa fase duri 16 mesi.
2) Utilizzo del codice re-ingegnerizzato del gruppo per eseguire una nuova serie di simulazioni di ammassi di galassie, aumentando significativamente la risoluzione in modo da poter studiare anche le proprietà legate alla struttura interna della BCG. Il candidato acquisirà in questo periodo familiarità con l'uso di infrastrutture di calcolo HPC, con il nuovo codice, e gli verrà richiesto di eseguire anche una serie di tests tecnici necessari per raggiungere le risoluzioni desiderate – scalabilità, bilanciamento, confronto tra le prestazioni del codice originario e di quello re-ingegnerizzato. Se necessario al candidato verrà richiesto di modificare opportunamente alcuni dei moduli di fisica del codice, in collaborazione con il gruppo di lavoro di ExaNeSt presso l'Osservatorio di Trieste. Questa fase dovrebbe impegnare gli ultimi 20 mesi del periodo di dottorato.
Il gruppo computazionale presso OATs è da anni impegnato nella ricerca e sviluppo in ambito HPC, in particolare è molto attivo nello sviluppo di nuovi codici e di moduli scientifici, nell’esecuzione e analisi di simulazioni per lo studio della formazione ed evoluzione di strutture cosmiche. Nel tempo il gruppo si è distinto nella realizzazione di simulazioni di ammassi di galassie, analisi delle medesime e confronto con i dati osservativi.

 


Cosmology & Galaxy Clusters

A. Biviano, S. Borgani, L.Pizzuti, B.Sartoris

 

Galactic Archaeology

Prof. F. Matteucci, G. Cescutti,
E. Spitoni & L. Gioannini

 
     

Theoretical Models of Galaxy
Formation and Evolution 

Borgani S. , De Lucia G. , Fontanot F. , Granato G, Monaco P. , Murante G. Silva L.

 

 

Chemical Evolution Of Elliptical Galaxies 

Carlo M. De Masi
Supervisor: Prof. F. Matteucci

 
     

Mapping large-scale structure with Euclid

S. Borgani, P. Monaco, E. Sefusatti

 

Modelling the chemical evolution
of the Milky Way disk

Valeria Grisoni
Supervisor: Prof. F. Matteucci