Properties of self gravitating quasi-stationary states

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On a possibile solution of the core-cusp problem and the fundamental properties of self gravitating quasi-stationary states.

One of the crucial problems for the galaxy formation theory is to explain the cusp-core paradox: while the simulations of the theoretical models give rise to a diverging density profile at a small distance (1 / r) from the center,  observations of galaxy profiles show that these  are constant.

To understand the origin of these profiles it is necessary to understand the fundamental properties of the quasi-equilibrium states of gravitational systems and in particular what kind of dynamical path they followed during their formation.

We have found that, depending on the initial conditions, these stationary states can exhibit a small-scale divergent profile or a flat profile. This difference corresponds to a different dynamical nature underlying their origin.

Coming back to  galaxies, the profiles indicate that the dynamic that gave them origin is a violent type of relaxation. That is, a dynamical process different from the “standard” one of cold dark matter models.

arXiv:2009.11624

15 pages, 24 figures, Accepteb for publication in Astronomy and Astrophysics

by Francesco Sylos Labini, Roberto Capuzzo-Dolcetta

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Il CREF sul Sole 24 ore: obiettivi scientifici e complessità in economia

Editorials

Sul Sole 24 Ore del 6 settermbre 2020 sono apparsi due articoli a firma di Luciano Pietronero e Francesco Sylos Labini. Nel primo si illustrano gli obiettivi scientifici del CREF e si accenna ai vari progetti del nuovo Piano Triennale che si possono  trovare per esteso a questo link . Nel secondo si spiegano i metodi usati nel progetto “Complessità in economia e nelle scienze sociali” che sono ora usati dalla Banca Mondiale come strumento di politica economica

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Formation of disk galaxies with long-lived and non-stationary spiral arms

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This work represents a development of the study of the collapses of purely self-gravitating systems  (see https://physics.aps.org/articles/v12/s19) to the case in which a dissipational gas component is also present. These latter systems show much richer morphological and kinematical structures that may have important observational implications to understand the kinematic and dynamics of the Milky Way as revealed by ongoing surveys such as the Gaia Mission. 

 by Francesco Sylos Labini, Luis Diego Pinto, Roberto Capuzzo-Dolcetta 

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Gaia-DR2 extended kinematical maps. Part III: Rotation curves analysis, dark matter, and Modified Newtonian dynamics tests

Highlights on physics papers

Ž. Chrobáková, M. López-Corredoira, F. Sylos Labini, H.-F. Wang, R. Nagy

Recent statistical deconvolution methods have produced extended kinematical maps in a range of heliocentric distances that are a factor of two to three larger than those analysed in the Gaia Collaboration based on the same data. In this paper, we use such maps to derive the rotation curve both in the Galactic plane and in off-plane regions and to analyse the density distribution. By assuming stationary equilibrium and axisymmetry, we used the Jeans equation to derive the rotation curve. Then we fit it with density models that include both dark matter and predictions of the MOND (Modified Newtonian dynamics) theory. Since the Milky Way exhibits deviations from axisymmetry and equilibrium, we also considered corrections to the Jeans equation. To compute such corrections, we ran N-body experiments of mock disk galaxies where the departure from equilibrium becomes larger as a function of the distance from the centre. The rotation curve in the outer disk of the Milky Way that is constructed with the Jeans equation exhibits very low dependence on R and z and it is well-fitted both by dark matter halo and MOND models. The application of the Jeans equation for deriving the rotation curve, in the case of the systems that deviate from equilibrium and axisymmetry, introduces systematic errors that grow as a function of the amplitude of the average radial velocity. In the case of the Milky Way, we can observe that the amplitude of the radial velocity reaches ∼10% that of the azimuthal one at R≈20 kpc. Based on this condition, using the rotation curve obtained from the Jeans equation to calculate the mass may overestimate its measurement.

Comments: 11 pages, 8 figures, accepted to be published in A&A
Subjects: Astrophysics of Galaxies (astro-ph.GA)
Cite as: arXiv:2007.14825 [astro-ph.GA]
  (or arXiv:2007.14825v1 [astro-ph.GA] for this version)

La pandemia come il terremoto non si prevede, ma si monitora

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La ricerca scientifica è stata a lungo trascurata in termini di finanziamento, attenzione politica, importanza pubblica e culturale. La pandemia ha cambiato questa situazione: il valore della ricerca è stato riconosciuto, i finanziamenti sono stati annunciati e i ricercatori sono alla ribalta. Tuttavia, questa nuova situazione non è priva di pericoli. A volte gli scienziati intervistati in qualche talk show si allontanano dalla loro area di competenza, come quando i virologi parlano di epidemiologia, i biologi di politica sanitaria e così via. Per questo, gli scienziati hanno spesso diversi punti di vista su argomenti che sono lontani dal proprio dominio professionale: questo non è sorprendente, ma può confondere l’opinione pubblica che considera gli scienziati come i detentori della verità ultima. Come è possibile che ci siano molte verità “ultime” a volte opposte? Continue reading La pandemia come il terremoto non si prevede, ma si monitora →

Italy wakes up to science

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italy_map-738x443Pandemic should prompt discussion of what research can and can’t do, says Francesco Sylos Labini

Research has long been overlooked in Italy­­—financially, politically and culturally. But the Covid-19 pandemic has changed all that. The value of research is now being recognised, with funding announced and researchers experiencing a new prominence. This new relationship between science, politics and the media is not without its dangers, though.

The media is unaccustomed to explaining and scrutinising the technicalities of epidemiology and public health. In interviews, researchers are sometimes tempted to stray beyond their area of expertise, and politicians can be tempted to shift the blame for policy missteps onto scientific advice and the researchers who provide it. Throw differing scientific viewpoints into the mix, and it is not surprising the public may sometimes be confused—especially if scientists are portrayed as, or expected to be, the arbiters of ultimate truth.

The pandemic has highlighted the need for Italy to take a nationwide crash course in epistemology. In particular, scientists—and the media and policymakers—need to be clear about what science can and can’t do. This is particularly the case when scientific predictions are informing policy decisions.

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Scienza e politica: dati, crisi e previsioni

Editorials

La crisi pandemica del Covid-19 ha imposto all’ordine del giorno un dibattito sul rapporto tra scienza e politica. Si chiedono in molti  che cosa abbiano fatto mai gli «esperti» per prevedere e evitare questa crisi: sembra che i virologi, gli epidemiologi, i biologi (la competenza specifica viene spesso e volentieri confusa) si siano fatti trovare completamente impreparati da questa crisi, un po’ come gli economisti con la crisi del 2008 o i geologi con i vari terremoti che sono recentemente avvenuti. L’opinione pubblica, guidata da media confusionari quando non semplicemente non all’altezza, assiste sempre più  confusa a questa incapacità della scienza di fornire risposte precise e affidabili; i riflettori che si sono accesi sulla ricerca stanno mettendo luce su una situazione che sembra vieppù imbarazzante. Continue reading Scienza e politica: dati, crisi e previsioni →

Roars supera i 24 milioni di contatti

Science Policy

Il sito Roars è stato fondato da un gruppo di docenti e ricercatori, tra cui lo scrivente, nel settembre del 2011 ed ha iniziato a funzionare propriamente nel gennaio del 2012. Oggi, 9 anni e mezzo dalla sua fondazione ha superato 24 milioni visite, 50 mila commenti, con circa 4000 articoli scritti da 400 autori, la maggior parte docenti universitari e ricercatori italiani ed anche stranieri, ma anche insegnanti di scuola media superiore e persone che a vario titolo sono intervente nel dibattito pubblico sull’università e la ricerca. E’ il blog più seguito su queste tematiche e da poco si occupa anche di scuola.

 

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I dati sui morti ci sono. È ora di metterli a disposizione di tutti

Editorials

I dati sulla diffusione dell’epidemia mostrano una frenata nella sua diffusione che però continua a persistere più a lungo di quanto sperato. Per programmare una “fase 2” è dunque di cruciale importanza capire i motivi di questo rallentamento. Ci sono vari fattori che vanno considerati. L’andamento che osserviamo su scala nazionale è dovuto alla somma degli andamenti di diverse Regioni e anzi di diversi gruppi di Comuni in ogni Regione. L’epidemia si è sviluppata in ognuno in tempi diversi. Dunque, il dato nazionale è una somma incoerente di andamenti eterogenei e già questo rende difficile una previsione anche su scala regionale. Inoltre, la rete su cui l’epidemia si sviluppa è complessa: pochi siti (persone o luoghi) sono molto connessi e tanti siti sono poco connessi. Queste reti sono inclini alla diffusione e alla persistenza delle infezioni qualunque sia il tasso di diffusione. In questa situazione avere dei dati affidabili che mostrano come l’epidemia si sviluppa è la chiave per poter predisporre le misure adeguate al suo contenimento e programmare un eventuale rilassamento delle misure fin qui adottate a tappeto sul territorio nazionale. I dati al momento sono un punto dolente e non danno una rappresentazione adeguatamente precisa della situazione da poter suggerire misure ad hoc per i diversi territori. Eppure, dei dati migliori sono sicuramente disponibili ma al momento non sono pubblici.

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