کیهان شناسی با اثر سونیائف زلدوویچ

Cosmology with Sunyaev–Zel’dovich effect

فاطمه رحیم منفرد (دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی شریف )

استاد راهنما: شانت باغرام

به مکان و زمان نامتعارف جلسه توجه فرمایید

چکیده: رصدهای تابش زمینه کیهان و ساختارهای بزرگ مقیاس کیهانی نشان می دهند که مدل استاندارد کیهان شناسیLCDM‎  تطابق خوبی با داده های رصدی دارد. مدل استاندارد براساس ماده تاریک سرد، ثابت کیهان شناسی و شرایط اولیه گاوسی، تقریبا مقیاس ناوردا، بی دررو و همسانگرد تعریف شده است. اگرچه این مدل تطابق خوبی با داده های رصدی دارد، مسئله انرژی تاریک، ماده تاریک، باریون گمشده و کیهان اولیه همچنان نا مشخص است. یکی از جدیدترین روش های بررسی مدل های کیهان شناسی که ارتباط تنگاتنگی با تشکیل ساختار دارد، استفاده از تابع توزیع فراوانی خوشه های کهکشانی و همچنین اثر این ساختارها بر روی تابش زمینه کیهانی است اثر سونیائف زلدوویچ‎ که اثر الکترون های داغ و آزاد خوشه کهکشانی بر روی تابش زمینه کیهانی است، با دو فیزیک متفاوت: اثر سونیائف زلدوویچ گرمایی و اثر سونیائف زلدوویچ جنبشی  که می تواند اطلاعات ارزشمندی درباره میزان باریون ها در خوشه، جرم خوشه کهکشانی و سرعت توده آن به دست دهد. در این رساله به مطالعه اثر جنبشی سانیو زلدویچ و همبستگی آن با سایر مشخصه های تعیین کننده سرعت خوشه برای تعیین نسبت باریون به ماده تاریک در خوشه کهکشانی خواهیم پرداخت. سپس با بررسی اثر گرمایی اثر سونیائف زلدوویچ به مطالعه توزیع جرمی ساختارها خواهیم پرداخت و ارتباط آن رابا مدل استاندارد و انحراف از آن را بررسی خواهیم کرد. در نهایت به بررسی آمار دونقطه ای همبستگی این اثرات و همبستگی ضربدری با سایر مشخصه های توزیع ماده در کیهان برای بررسی مدل های کیهان شناسی می پردازیم.

دوشنبه 13 شهریور ماه 1396، ساعت 10:00

دانشکده فیزیک، تالار پرتوی – 412

سمینار 1 : Cosmology with Sunyaev–Zel’dovich effect 

فاطمه رحیم منفرد (دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی شریف )

سمینار 2 : The impact of near stellar flybys on the habitability of planets

بهزاد بجنوردی (دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی شریف )

Abstract of Seminar 1: Observations of cosmic microwave background (CMB) and large scale structure show that standard model of cosmology LCDM  is consistent with observational data‎. ‎The standard model is defined by cold dark matter‎, ‎cosmological constant and also Gaussian initial conditions which are almost scale-invariant‎, ‎adiabatic and isotropic‎. ‎‎While this model is consistent with observational data‎, ‎there exist a couple of problems namely the problems of dark energy‎, ‎dark matter‎, ‎missing baryon and the physics of early universe‎. ‎One of the most recent methods to analyze cosmological models which is tightly associated with structure formation is the use of galaxy clusters distribution function and the effect of such structures on CMB photons‎. ‎Sunyaev-Zel’dovich effect (SZ) which is the effect of free hot electrons of galaxy clusters on CMB photons consists of two different physics i.e‎. ‎the thermal and the kinetic SZ effects‎. ‎It can provide valuable information about the amount of baryons in a cluster‎, ‎the mass of a galaxy cluster and its bulk velocity. In this thesis we will investigate the kinetic SZ effect and its correlation with other important characteristics of the velocity of the cluster to determine the ratio of baryonic matter to dark matter in a galaxy cluster‎. ‎Then we will investigate the thermal SZ effect to study the mass distribution of structures and its correlation to standard model and the possible deviation from it‎. ‎At the end we will study the two-point auto-correlation of this effect and the cross-correlation of this effect with other characteristics of the distribution of matter in cosmological models‎.

Abstract of Seminar 2:  With discovery of each exoplanet in habitable zone around a star, where we have the right properties of the star and the planet for supporting life at the present time, we expect to find life. But life is not born in a day; if our search is for advanced or intelligent type of life, there must be enough time for it to evolve and it takes billions of years. If the planet is ripped off of its life-supporting properties in midst of its evolution by a hazard, advanced species will not be born. My work is on the near stellar flyby hazard. I examine earth-like planets in different environments (spiral arms, galactic center, star clusters, elliptical galaxies and collisional galaxies) to calculate the chances for the planet to stay in the habitable zone in different periods of time needed for life to evolve to advanced stages of life.

 In this talk I will introduce the works done in this area and discuss the different outcomes of stellar flybys and how much is their chance in long periods of time in different environments. I will also show how it affects the chances of finding life in different regions of our galaxy and other galaxies.

یکشنبه 12 شهریور ماه 1396، ساعت 10:00

دانشکده فیزیک، طبقه اول، کلاس فیزیک 3

سمینار 1 : یک مدل تورّمی با سه میدان نرده ای، با فرض سنگین بودن دو مُد

حامد منوچهری کوشا (دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی شریف )

سمینار 2 : فرمولبندی نظریه میدان‌های کوانتمی در فضا-زمان غیر تخت و کاربردهای آن در نظریه اختلالات کیهان‌شناسی

احسان ابراهیمیان (دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی شریف )

درفصل تابستان سمینارها 10 صبح برگزار خواهد شد!

چکیده سمینار اول: مدل‌های ساده‌ی تورّم، یعنی مدل‌های تک‌میدانه نرده‌ای غلتش آهسته، ساده‌ترین راه حل ها را برای مسائل افق و تختی که در کیهان‌شناسی استاندارد با آن‌ها روبرو بودیم ارائه داده، و توضیح زیبایی از منشأ اختلالات اولیه انحنا، با یک طیف توان تقریباً مقیاس ناوردا، در اختیار ما می‌گذارند. اگرچه این  پیش‌بینی‌ها امروزه کاملاً در تطابق با مشاهدات هستند، امّا مشاهدات احتمالی آینده درباره وابسته به مقیاس بودن طیف توان، و یا ناگوسیت های بزرگ ما را مجبور خواهند کرد که این تصویر ساده را کنار گذاشته، و به سراغ مدل‌هایی از تورّم برویم که در آن خودجفتیدگی‌های نابدیهی و یا درجات آزادی اضافه، بر روی اختلالات انحنا اثر بگذارند.

ساده‌ترین دسته از نظریه‌هایی که از مدل‌های ساده تک میدانه فراتر می‌روند، مُدل‌هایی هستند که در آن مُدهای بی‌دررو(یا به طور معادل مُدهای گلدستون بوزون) با میدان‌های سنگین نرده‌ای  برهمکنش می‌کنند. در این سمینار مختصراً راجع به مدلی تورّمی بحث می‌کنیم که سه میدان نرده‌ای دارد و کنش میدان گلدستون بوزون را در حدّی که نظریه میدان مؤثر برقرار باشد(یعنی دو مُد دیگر سنگین باشند)، به دست می‌آوریم.

چکیده سمینار دوم: مطابق نظریه نسبیت عام، متریک زمینه فضازمان تحت تاثیر ماده موجود در آن می‌تواند غیر تخت باشد. از طرف دیگر فرمول‌بندی‌ها و روشهای محاسباتی معمول، برای نظریه میدان‌های کوانتمی در فضای تخت ساخته و پرداخته شده‌اند و بعضاً تعمیم مستقیم و ساده‌ای برای نظریه میدان کوانتمی در فضازمانِ خمیده داده شده ندارند. موضوع فرمول‌بندی‌ نظریه میدان در فضازمان غیر تختِ دلخواه علاوه بر مباحث نظری جالب، کاربردهای مختلفی نیز در مدلهای فیزیکی مانند کیهان‌شناخت جهان اولیه، به ویژه دوره تورم کیهانی، و همچنین مسائلی نظیر فیزیک سیاه‌چاله‌ها دارد. در این پایان‌نامه مرور و جمع‌بندی بر فرمول‌بندی نظریه میدانهای کوانتمی در متریک زمینه کیهان‌شناختی خواهیم پرداخت و تبعات احتمالاً مشاهده‌پذیر این فرمول‌بندی‌ها را بر افت و خیزهای تابش ریزموج کیهان بررسی خواهیم کرد.

یکشنبه 5 شهریور ماه 1396، ساعت 10:00

دانشکده فیزیک، طبقه اول، کلاس فیزیک 3

Twelve years of spectroscopic monitoring in the galactic center: The closest look at S-stars near the black hole

مریم حبیبی (Max Planck institute for extraterrestrial physics in Garching/Munich)

درفصل تابستان سمینارها 10 صبح برگزار خواهد شد!

Abstract:  We study the young S-stars within a distance of 0.04 pc from the supermassive black hole in the center of our Galaxy. Given how inhospitable the region is for star formation, their presence is more puzzling the younger we estimate their ages. In this study, we analyse the result of 12 years (2004- 2016) of high resolution spectroscopy within the central arc-second of the Galactic Center (GC). By co-adding between 55 and 105 hours of spectra we have obtained high signal to noise (S/N ∼ 50-400) H- and K-band spectra of eight stars orbiting the central supermassive black hole. Using deep H-band spectra, we show that these stars must be high surface gravity (dwarf) stars. We compare these deep spectra to detailed model atmospheres to infer the stellar parameters. All the available observables from spectroscopy and photometry are then compared to stellar evolution models to constrain the final stellar parameters of the stars including their evolutionary stages and masses. Our analysis reveals an effective temperature of 21000–28500 K, a rotational velocity of 60-170 km/s, and a surface gravity of 4.1–4.2. These parameters imply a spectral type of B0-B3V for these stars. The inferred masses lie within 8–14M . We derive an age of 6.6 +3.4 −4.7 Myr for the star S2, which is compatible with the age of the clockwise rotating young stellar disk in the GC. We estimate the age of all other studied S-stars to be less than 15 Myr, which are compatible with the age of S2 within the uncertainties. The relatively low ages for all S-stars we have investigated favor a scenario in which the stars formed in a local disk rather than the field-binary-disruption scenario throughout a longer period of time.

  یکشنبه 25 تیر ماه 1396، ساعت 10:00

دانشکده فیزیک، طبقه اول، کلاس فیزیک 3

سمینار 1 : Investigation of Fuzzy Dark Matter Theory II

علیرضا مالکی (دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی شریف )

سمینار 2 : Emergence of Life on Earth

 A key to search for extraterrestrial life

سعیده هاشمی (دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی شریف )

درفصل تابستان سمینارها 10 صبح برگزار خواهد شد!

Abstract of Seminar 1:  In this talk, we will discuss about the cosmological standard model’s problems in small scales and introduce the Fuzzy Dark Matter theory as a possible solution to these problems. Finally we will discuss about observational methods to investigate this theory.

Abstract of Seminar 2: The holy grail of astrobiologists is to find life elsewhere in the universe. This goal needs several areas of research including simulating of early Earth’s condition, looking for footprints of life on our own planet and biosignatures out there in the universe. This could not be done but by having a clear definition of life on Earth, looking for where and how it happened and searching for this kind of life in other places. In this talk, I will give a brief review of the efforts done so far to reach this goal including emergence of building blocks of life on Earth and the consequences.

یکشنبه 18 تیر ماه 1396، ساعت 10:00

دانشکده فیزیک، طبقه اول، کلاس فیزیک 3

سمینار 1 : Investigation of Fuzzy Dark Matter Theory

علیرضا مالکی (دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی شریف )

سمینار 2 : GW170104: Observation of a 50-Solar-Mass Binary Black Hole Coalescence at Redshift 0.2

عباس خان بیگی (دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی شریف )

درفصل تابستان سمینارها 10 صبح برگزار خواهد شد!

Abstract of Seminar 1:   In this talk, we will discuss about the cosmological standard model’s problems in small scales and introduce the Fuzzy Dark Matter theory as a possible solution to these problems. Finally we will discuss about observational methods to investigate this theory.

Abstract of Seminar 2: On January 4, 2017 at 10:11:58.6 the twin detectors of LIGO, observed a signal which was calculated to belong to the coalescence of two stellar-mass black holes with roughly 31 and 19 solar masses. The resulting black hole was roughly 2 solar masses lighter than combined masses, emitting the difference as the energy carried out by gravitational radiation. The signal to noise ratio was 13 and the signal travelled through universe roughly about 3 billion years which is two times further than the first detection. The significant point about this detection, which is considered to be the third official announcement, is that the spin configurations in which the spin of both constituent black holes are positively aligned with the orbital angular momentum are disfavored which provides hints about how this binary was formed. Consistency with General Relativity and the constrains on the mass of graviton is also discussed.

 یکشنبه 11 تیر ماه 1396، ساعت 10:00

دانشکده فیزیک، طبقه اول، کلاس فیزیک 3

هندسه و توپولوژی نظریه گرانش و کوانتیزه کردن آن

فرهاد قابوسی (University of Konstanz – Germany) 

چکیده: از آنجایی که نظریه گرانش اینشتین بصورت فعلی آن قابل کوانتیزاسیون نیست. لذا پس از تحلیل ساختار هندسی کنش اینشتین ـ هیلبرت در نظریه گرانش و وردش آن که منجر به معادله اینشتین می شود، نتایج هندسی و توپولوژیک این تحلیل ارزیابی می شوند. تا با توجه به ساختمان کیفی معادلات دیفرانسیل سه اثر اساسی نظریه گرانش اینشتین بر اساس هندسه دیفرانسیل مدلی برای نظریه گرانش پیشنهاد شود که قابل کوانتیزاسیون است.

 یکشنبه 31 اردیبهشت ماه 1396، ساعت 15:00

دانشکده فیزیک، طبقه اول، کلاس فیزیک 3

قابل توجه دانشجویان دکتری

The Jubilee ISW Project (simulated ISW) and using it to study voids

امیر ملازاده (دانشکده فیزیک دانشگاه خوارزمی )

Abstract: What are the properties of dark energy? To answer this question, the late-time integrated Sachs-Wolfe (ISW) effect (Sachs & Wolfe 1967; Rees & Sciama1968; Hu & Sugiyama 1994) can be a useful cosmological probe, since it is sensitive to the dynamical effects of dark energy and may thus be used to discriminate between different cosmological models (Crittenden & Turok 1996; Afshordi et al. 2004). The Jubilee project consists of two of the largest N-body simulations done up to date. Two volumes of 3072 Mpc and 6000 Mpc respectively with same mass and spatial resolution. These simulations were intended to be used primarily to compute an all-sky map of the Integrated Sachs-Wolfe effect (or ISW) but also to produce catalogs of luminous red galaxies (or LRG), radio and IR galaxies as well as all sky maps of the Sunyaev-Zel’dovich (or SZ) and lensing effects.

 یکشنبه 24 اردیبهشت ماه 1396، ساعت 15:00

دانشکده فیزیک، طبقه اول، کلاس فیزیک 3