Le osservazioni del fondo cosmico nelle microonde, delle supernove lontane, delle lenti gravitazionali e degli ammassi di galassie vincolano il modello cosmologico con un'accuratezza senza precedenti, aprendo le porte all'età della cosmologia di alta precisione. Ma la formazione delle galassie, il primo passo dall'Universo lineare e debolmente non lineare alla complessità degli oggetti astrofisici, è ancora un problema aperto. La formazione delle galassie è infatti guidata dall'evoluzione gravitazionale della materia oscura, ma le proprietà delle galassie sono plasmate dalla retroazione energetica esercitata dalle stelle massicce e morenti, specialmente dalle esplosioni di supernove. Inoltre, la formazione stellare nelle galassie più massicce viene spenta da iniezioni di energia dovute ai buchi neri supermassicci ospitati al centro delle galassie stesse.

Questa complessità si affronta con simulazioni numeriche o con i cosiddetti modelli semi-analitici. Il nostro gruppo ha contribuito al campo (1) sviluppando un modello semi-analitico di formatione galattica, dove la fisica dei barioni è inclusa nello scheletro dei merger tree della materia oscura tramite un insieme di modelli semplificati che descrivono i vari processi grazie ai quali il gas si trasforma in stelle; (2) sviluppando, nell'ambito del codice Tree-PM+SPH GADGET per la simulazione di galassie nel contesto cosmologico, un modello per il comportamento del gas in formazione stellare sotto l'effetto della retroazione energetica delle supernove (vedi Cosmologia).