Vincoli all'Universo Oscuro tramite la combinazione ottimale di sonde cosmologiche tra 0<z<8

In questa Tesi proponiamo uno studio analitico volto alla quantificazione di sinergie e complementarità tra sonde cosmologiche indipendenti in un contesto di inferenza dei parametri cosmologici. Tramite lo sviluppo di un codice computazionale versatile e robusto, sfruttiamo la statistica bayesiana per ricavare da una selezione di sonde cosmologiche a z<8 precisi vincoli su di un'ampia rosa di modelli cosmologici. In particolare, affianchiamo a due delle principali sonde, SuperNovae di Tipo Ia e Oscillazioni Barioniche Acustiche, alcune delle sonde più promettenti emerse di recente: Cronometri Cosmici, Quasar e Gamma-Ray Burst. Analizzandole sistematicamente al variare delle ipotesi cosmologiche esploriamo, oltre al modello standard ΛCDM, alcune delle sue più valide estensioni includendo una variazione nella geometria assunta e nella forma dell'equazione di stato dell'energia oscura. Abbiamo così la possibilità di identificare punti di forza e debolezza di ciascun metodo, e di valutare il contributo di ognuno al vincolo dei parametri cosmologici. Introduciamo perciò un primo metodo analitico per la quantificazione di sinergie e complementarità tra sonde cosmologiche indipendenti tramite la definizione di un parametro di ortogonalità che misuri l’angolo reciproco tra i vincoli delle varie sonde. Sfruttiamo quindi questo parametro per individuare la combinazione più efficace in funzione dei vincoli cosmologici che si desidera imporre. L'analisi congiunta di tutte le sonde produce interessanti risultati nell'ambito del paradigma cosmologico moderno. Indagando la forma dell'equazione di stato dell'energia oscura otteniamo w=-1.00±0.07 (1σ), mentre dallo studio della geometria ricaviamo Ωk=-0.07±0.11 (1σ). Per una cosmologia standard, troviamo un valore della costante di Hubble pari a 69.4±3.2 km/s/Mpc (1σ) non ancora competitivo nel contesto della Tensione di Hubble ma che, con l'inclusione di ulteriori sonde innovative, promette di raggiungere una maggiore precisione.