Exploring the relation between turbulence, gas fluctuations and gravity in the simulated intracluster medium

In questa tesi, abbiamo studiato la turbolenza prodotta durante il processo di accrescimento che le strutture cosmiche sperimentano durante la loro evoluzione, analizzando un campione di ammassi di galassie simulati con il codice ENZO. Poichè un possibile approccio allo studio della turbolenza in ammassi di galassie è dato dall'osservazione delle fluttuazioni di brillanza superficiale, abbiamo deciso di approfondire la relazione tra fluttuazioni di velocità e densità generate dalla turbolenza. Per studiare la turbolenza è necessario separare i moti laminari da quelli turbolenti. Per fare ciò, abbiamo utilizzato un metodo di filtraggio con scala di filtraggio fissa pari a 300 kpc. Abbiamo osservato una relazione, statisticamente significativa, tra le fluttuazioni di densità e velocità, nonostante il coefficiente angolare sia diverso rispetto ad altri precedenti lavori presenti in letteratura. In particolare, abbiamo ottenuto un coefficiente angolare minore di 1 e il quale mostra una dipendenza in funzione dello stato dinamico dell'ammasso. Inoltre, abbiamo analizzato il profilo radiale delle proprietà della turbolenza, ottenendo lo spettro di potenza sia della velocità, sia della densità a diversi raggi, per la prima volta in letteratura. La pendenza degli spettri della velocità mostra un andamento costante con il raggio ed è in accordo con la teoria di Kolmogorov ad ogni raggio. Un ulteriore fenomeno che può modificare le fluttuazioni di densità è il buoyancy. Il numero di Richardson è un parametro che tiene in considerazione il rapporto tra turbolenza e buoyancy, e abbiamo osservato che esso dipende dalla scala di filtraggio ipotizzata. Considerando ciò, abbiamo studiato la relazione tra numero di Richardson e fluttuazioni di densità logaritmiche. Nella nostra analisi di un sistema comunque complesso come l'ICM, non abbiamo ottenuto alcuna relazione significativa tra le due variabili.