Baryonic Processes in the Large-Scale Structuring of the Universe

این پایان نامه به دو موضوع بسیار متفاوت اما به همان اندازه مهم در زمینه های بسیار گسترده اخترفیزیک و کیهان شناسی می پردازد: (I) تولید میدان های مغناطیسی کیهانی و (II) تکه تکه شدن گرانشی وب کیهانی. تمام پیشرفت‌های ریاضی با تفاسیر فیزیکی روشن تکمیل می‌شوند و این پایان‌نامه که با مشاهدات موجود هدایت می‌شود، صرفاً نظری است. در بخش اول، نویسنده یک مدل مغناطیس زایی ارائه شده در ادبیات را توسعه می دهد و سطح بی سابقه ای از درک فیزیکی را ارائه می دهد. او نشان می‌دهد که فیزیک فوتیونیزاسیون به احتمال زیاد کل جهان را در دوره اولیه شکل‌گیری اولین منابع نورانی، در سطحی مرتبط، از پیش مغناطیس کرده است. در بخش دوم، نویسنده ابزارهای نظریه طیفی پلاسما را با زمینه ناپایداری گرانشی گاز باریونی در ساختارهای طبقه بندی شده وب کیهانی تطبیق می دهد. او به طرز ماهرانه‌ای معادله موج حاکم بر رشد آشفتگی‌ها را استخراج می‌کند و پیکربندی‌های مختلف تعادل را در هندسه‌های مسطح و استوانه‌ای مشخصه دیوارها و رشته‌های کیهانی، برای شرایط همدما و چندگرمسی، با یا بدون پس‌زمینه گرانشی خارجی، بررسی می‌کند. این پایان نامه برجسته که به وضوح ساختار یافته و به سبک آموزشی نوشته شده است، نتایج را در چشم انداز قرار می دهد و محاسن و محدودیت های رویکردهای مختلف بررسی شده را برجسته می کند.

This thesis addresses two very different but equally important topics in the very broad fields of astrophysics and cosmology: (I) the generation of cosmological magnetic fields and (II) gravitational fragmentation of the Cosmic Web. All mathematical developments are completed by illuminating physical interpretations, and the thesis, which is guided by existing observations, is purely theoretical. In part I, the author further develops a magnetogenesis model proposed in the literature, providing an unprecedented level of physical understanding. He demonstrates that the physics of photoionisation is very likely to have premagnetised, at a relevant level, the entire Universe at the early epoch of the formation of the first luminous sources. In part II, the author adapts the tools of plasma spectral theory to the context of gravitational instability of the baryonic gas within the stratified structures of the Cosmic Web. He skillfully derives the wave equation governing the growth of perturbations and explores various equilibrium configurations, in planar and cylindrical geometries characteristic of cosmic walls and filaments, for isothermal and polytropic conditions, with or without an external gravitational background. Clearly structured and written in pedagogical style, this outstanding thesis puts the results into perspective and highlights the merits and limitations of the various approaches explored.