Scheda PERSONNEL FINAL




Informazioni generali

Proto-Globular Clusters in Numerical simulations and in lensed fields

PERSONNEL

Programma

Programma

RSN1

RSN2

Attività: Nuova; Data inizio: 2021; Data fine: 2023

francesco.calura francesco.calura@inaf.it

Il nostro gruppo ha contribuito in modo determinante alla scoperta di alcuni sistemi stellari molto densi e compatti ad alto redshift,
che presentano masse e dimensioni del tutto paragonabili a quelle tipiche degli ammassi globulari.
I nostri risultati hanno motivato diversi tentativi di spiegare la presenza di tali sistemi in modelli cosmologici.
Tuttavia, nella maggior parte degli studi condotti fino ad ora, gli ammassi stellari non sono modellati ab-initio,
quindi essi non spiegano i processi fisici che causano la loro formazione in aloni di materia oscura.
In questo progetto 1) eseguiremo simulazioni con risoluzione sub-pc di
ammassi stellari in contesto cosmologico e 2) confronteremo le loro proprietà con le osservazioni di sistemi locali ed in campi lensati.

Our group is a major contributor to the detection of a few very dense, compact, star-forming systems at high redshift, with mass ~10^6 Msun and sizes of the order of ~10 pc.
Such features imply average stellar densities comparable to those of globular clusters.
Our results motivated several attempts to account for the presence of such systems in cosmological models.
However, in most studies carried on so far, clusters are 'sub-grid' ingredients,
hence they are unable to provide clues on the physical processes regulating their formation within dark
matter halos. In this project we will 1) run sub-pc resolution simulations in a cosmological
context to resolve the formation of star clusters and 2) compare their properties with observations in the local
Universe and in lensed fields.

Cosmologia teorica ed osservativa

Popolazioni e ammassi stellari galattici ed extragalattici

Mezzo interstellare, formazione di stelle e sistemi planetari

Infrastrutture da Terra (utilizzo)

Infrastrutture dallo spazio per l’osservazione dell Universo (utilizzo)


Team Summary

15. Personale INAF coinvolto
Numero di partecipanti INAF al progetto: 7
Struttura Nfte N0 TI 2023 TI 2024 TI 2025 TD 2023 TD 2024 TD 2025 Nex Extra
OAS BOLOGNA 3 0 0.40 0.20 0.20 0 0 0 2 0.30
O.A. PADOVA 0 0 0.00 0.00 0.00 0 0 0 0 0.00
Totali 3 0 0.40 0.20 0.20 0.00 0.00 0.00 2 0.30
16. Personale Associato INAF coinvolto
Numero di partecipanti Associati INAF: 5
# Struttura TI 2023 TI 2024 TI 2025 TD 2023 TD 2024 TD 2025 Extra
1 Univsersità Milano-Bicocca 0 0 0 0.10 0.00 0.00 0.00
2 Università Ferrara 0.10 0.00 0.00 0 0 0 0.00
3 INAF-OAS, Bologna 0 0 0 1.00 0.25 0.00 0.00
4 Universita' di Padova 0 0 0 0.20 0.20 0.00 0.00
5 DIFA, Universita' di Bologna; INAF-OAS 0 0 0 0.10 0.00 0.00 0.00
Totali 0.10 0.00 0.00 1.40 0.45 0.00 0.00

Fondi a sostegno

21. Totale fondi a disposizione (dato aggregato, k€)
Certi 2023 Certi 2024 Certi 2025 Presunti 2023 Presunti 2024 Presunti 2025
13 0 0 0 0 0

Produzione scientifica e tecnologica

22. Produzione scientifica e tecnologica - Highlights
# DOI Descrizione Azione
1 10.1093/mnras/staa3185 Titolo: Constraints on the [C\hspace0.167emii] luminosity of a proto-globular cluster at z $\sim$ 6 obtained with ALMA Autori:Francesco Calura and Eros Vanzella and Stefano Carniani and Roberto Gilli and Piero Rosati and Mass .... Publisher:Oxford University Press (OUP) Rivista: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Anno pubblicazione:2020
2 10.1051/0004-6361/202039466 Titolo: The MUSE Deep Lensed Field on the Hubble Frontier Field MACS J0416 Autori:E. Vanzella and G. B. Caminha and P. Rosati and A. Mercurio and M. Castellano and M. Meneghetti and .... Publisher:EDP Sciences Rivista: Astronomy \& Astrophysics Anno pubblicazione:2021
3 10.1126/science.aax5164 Titolo: An excess of small-scale gravitational lenses observed in galaxy clusters Autori:Massimo Meneghetti and Guido Davoli and Pietro Bergamini and Piero Rosati and Priyamvada Natarajan .... Publisher:American Association for the Advancement of Science (AAAS) Rivista: Science Anno pubblicazione:2020
4 10.1093/mnras/stx351 Titolo: Paving the way for the JWST: witnessing globular cluster formation at z~$\greater$~3 Autori:E. Vanzella and F. Calura and M. Meneghetti and A. Mercurio and M. Castellano and G. B. Caminha and .... Publisher:Oxford University Press (OUP) Rivista: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Anno pubblicazione:2017
5 10.1093/mnras/stz2055 Titolo: Formation of Second Generation Stars in Globular Clusters Autori:F Calura and A D'Ercole and E Vesperini and E Vanzella and A Sollima Publisher:Oxford University Press (OUP) Rivista: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Anno pubblicazione:2019
6 10.1093/mnras/stac2387 Titolo: Sub-parsec resolution cosmological simulations of star-forming clumps at high redshift with feedback of individual stars Autori:F Calura and A Lupi and J Rosdahl and E Vanzella and M Meneghetti and P Rosati and E Vesperini and .... Publisher:Oxford University Press (OUP) Rivista: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Anno pubblicazione:2022
7 10.1093/mnras/stac2309 Titolo: Exploring the physical properties of lensed star-forming clumps at 2 $\lesssim$ $\less$i$\greater$z$\less$/i$\greater$ $\lesssim$ 6 Autori:U Me\vstri\'c and E Vanzella and A Zanella and M Castellano and F Calura and P Rosati and P .... Publisher:Oxford University Press (OUP) Rivista: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Anno pubblicazione:2022
8 10.1051/0004-6361/202141590 Titolo: High star cluster formation efficiency in the strongly lensed Sunburst Lyman-continuum galaxy at $\less$i$\greater$z$\less$/i$\greater$ Autori:E. Vanzella and M. Castellano and P. Bergamini and M. Meneghetti and A. Zanella and F. Calura and G .... Publisher:EDP Sciences Rivista: Astronomy \&amp$\mathsemicolon$ Astrophysics Anno pubblicazione:2022
9 10.48550/arXiv.2301.04672 Titolo: Clues on the presence and segregation of very massive stars in the Sunburst Lyman-continuum cluster at z=2.37 Autori: Mestric, U. ; Vanzella, E. ; Upadhyaya, A. ; Martins, F. ; Marques-Chaves, R. ; Schaerer, D. ; Guibert, J. ; Zanella, A. ; Grillo, C. ; Rosati, P. ; Calura, F. ; Caminha, G. B. ; Bolamperti, A. ; Meneghetti, M. ; Bergamini, P. ; Mercurio, A. ; Nonino, M. ; Pascale, R. Rivista: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Anno pubblicazione:2023, in stampa, arXiv:2301.04672
10 10.3847/2041-8213/ac8c2d Titolo: Early Results from GLASS-JWST. VII. Evidence for Lensed, Gravitationally Bound Protoglobular Clusters at z Autori:E. Vanzella and M. Castellano and P. Bergamini and T. Treu and A. Mercurio and C. Scarlata and P. R .... Publisher:American Astronomical Society Rivista: The Astrophysical Journal Letters Anno pubblicazione:2022



Informazioni Pubbliche

Star Formation; Globular clusters; Extragalactic astronomy; Gravitational lensing

Our team includes members active in several fields: stellar evolution, dynamical and kinematical properties of stellar populations, hydrodynamical simulations of star clusters and cosmological simulations of early galaxies, galaxy cluster physics, gravitational lensing, and observational properties of high-z systems. Our group includes INAF researchers which gave a major contributor to the detection and characterisation of a few very dense, compact, star-forming systems at high redshift, with masses of 10^6 -10^7 Msun and half-light radii of a few tens of pc. Such features imply average stellar density values comparable to those of some old GCs in the Milky Way and M31 galaxies. Our INAF team also includes major experts of the properties of local, old GCs. The heterogeneity of our team places us in a unique leadership position in a field in which cosmology and stellar astrophysics, or the sciences of high-redshift galaxies and of old GCs are auxiliary to each other.

HST; MUSE; CINECA; ALMA; JWST


15. Team members, Informazioni generali


15. Personale INAF coinvolto

# Nome E-mail Struttura TI Qualifica Ruolo nel Progetto FTE Impegnate (2023/2024/2025) FTE Presunte (2023/2024/2025) Extra
1 francesco.calura francesco.calura@inaf.it OAS BOLOGNA Y RICERCATORE Coordinatore X X X X X X X OK
2 eros.vanzella eros.vanzella@inaf.it OAS BOLOGNA Y RICERCATORE Observations of proto-GC X X X X X X X OK
3 massimo.meneghetti massimo.meneghetti@inaf.it OAS BOLOGNA Y RICERCATORE Lensing models X X X X X X X OK
4 emanuele.dalessandro emanuele.dalessandro@inaf.it OAS BOLOGNA Y RICERCATORE Observations of Globular Clusters X X X X X X X OK
5 anita.zanella anita.zanella@inaf.it O.A. PADOVA Y RICERCATORE Observations of star-forming clumps X X X X X X X OK
6 roberto.gilli roberto.gilli@inaf.it OAS BOLOGNA Y PRIMO RICERCATORE Observations of galaxies at high-redshift X X X X X X X OK
7 anna.marino anna.marino@inaf.it O.A. PADOVA Y RICERCATORE Observations of Globular Clusters in the Milky Way and satellite galaxies X X X X X X X OK

16. Personale Associato INAF coinvolto

# Nome E-mail Struttura TI Qualifica Ruolo nel Progetto FTE Impegnate (2023/2024/2025) FTE Presunte (2023/2024/2025) Extra
1 alessandro.lupi alessandro.lupi@unimib.it Univsersità Milano-Bicocca N senior postdoc Cosmological simulations [0.1, 0, 0] [0.0, None, None] 0.0
2 piero.rosati rosati@fe.infn.it Università Ferrara Y Professore Ordinario Clusters of galaxies; gravitational lensing [0.1, 0, 0] [0.0, None, None] 0.0
3 raffaele.pascale raffaele.pascale@inaf.it INAF-OAS, Bologna N Assegnista di Ricerca Simulazioni numeriche [1.0, 0.25, 0] [-1.0, -1.0, None] -1.0
4 andrea.bolamperti andrea.bolamperti@studenti.unipd.it Universita' di Padova N Dottorando Data Analysis [0.2, 0.2, 0] [0.0, 0.0, 0.0] 0.0
5 elena.lacchin elena.lacchin@inaf.it DIFA, Universita' di Bologna; INAF-OAS N Dottoranda Hydro-simulations [0.1, 0, 0] [-1.0, -1.0, -1.0] -1.0

21. Fondi a Sostegno Iniziativa

At present, the funds at our disposal include a PRIN INAF grant awarded in 2020 (65.750 keuro, PI: Calura). The totality of these funds have been used to hire a post-doc (R. Pascale). Additional funds are from the Centro Nazionale HPC, Spoke 3 - Astrophysics and Cosmos Observations, from which we can rely on a ~117 keuro budget. The latter funds will be used for a 'Ricercatore a Tempo Determinato' contract and other related expenses, but concerning the PI only and the hired TD. It will not possible to use the latter funds for travel and expenses outside any business related the CNHPC; this means that they can be used for things strictly related to running and optimizing the simulations, but they cannot be used by most co-Is and for a significant fraction of the activities related to this project (disseminating the results at conferences and workshops and any other activity related to observations and/or data analysis). Raffaele Pascale acknowledges support from an INAF mini grant of 10.660 keuro obtained in 2022. Also a contribution of 1.3 keuro from the INAF-OAS institute has to be mentioned. In the past, we also obtained a Main Stream INAF grant (37.5 keuro, PI: E. Vanzella). The estimate of the funds until 2022 include the PRIN INAF 2019 and Main Stream only. At present, we would greatly benefit from funds for the most basic activities of this program (conferences, meetings, purchase of hardware, and publication expenses). This motivates our request of a mini-grant, with a 20 keuro budget.


Tabella fondi:

# Provenienza Certi 2023 (k€) Certi 2024 (k€) Certi 2025 (k€) Presun. 2023 (k€) Presun. 2024 (k€) Presun. 2025 (k€) Totale Certi (k€) Totale Presunti (k€)


Tabella fondi Astrofisica Fondamentale e PNRR:
# Provenienza Fondi 2023 (€) Fondi 2024 (€) Fondi 2025 (€)
1 INAF - Mini Grant 3600.0
2 INAF - Mini Grant 10660.0