Agrupaciones y corrientes en la distribución local de la materia oscura

Área de la Ciencia:

• Cosmología Cosmología.
• La astrofísica es la astrofísica.
• Física computacional es la física computacional.

Sus antecedentes:

• La formación de la estructura cosmológica en los modelos de materia oscura fría implica la fusión jerárquica de unidades más pequeñas.
• Las simulaciones anteriores indicaron una fusión incompleta, con núcleos de halo interno sobreviviendo como subhalos.
• Resolver la subestructura en las regiones internas de los halos galácticos es crucial para comprender la distribución de la materia oscura.

Objetivo del estudio:

• Para investigar la subestructura de materia oscura en las regiones interiores de un halo galáctico simulado.
• Para analizar las propiedades e implicaciones de la supervivencia de grupos de materia oscura (subhalos) y corrientes.
• Para evaluar el impacto de la subestructura en fenómenos observables como la formación de galaxias enanas, la lente gravitacional y las señales de astrofísica de partículas.

Principales métodos:

• Realizó una simulación numérica de alta resolución de la formación de estructuras en una cosmología fría de materia oscura.
• Centrado en resolver la subestructura de la materia oscura, incluidos grupos y corrientes concentrados, dentro del halo galáctico simulado.
• Resultados de simulación comparados con datos de observación de galaxias satélites enanas y fenómenos de lente gravitacional.

Principales resultados:

• Identificó cientos de subhalos de materia oscura concentrada cerca del círculo solar y numerosas corrientes frías.
• Reveló la naturaleza fractal de la agrupación de materia oscura, con una subestructura consistente y perfiles de densidad cúspide tanto en halos aislados como en subhalos.
• Se encontró que las propiedades de subhalo coinciden con las galaxias satélite enanas débiles dominadas por la materia oscura observadas y pueden explicar las anormales relaciones de flujo de lente gravitacional.
• Se pronostican aumentos significativos en la producción de rayos gamma (4-15x) debido a la aniquilación de la materia oscura y una mayor producción local de rayos cósmicos (1.4-10x) debido a los subhalos.

Conclusiones:

• La simulación apoya la supervivencia de una importante subestructura de materia oscura incluso en el halo interno.
• Subhalos juegan un papel crucial en la explicación de la abundancia y las propiedades de las galaxias satélite enanas y las observaciones de lente.
• La subestructura de la materia oscura mejora sustancialmente las señales astrofísicas de la aniquilación de la materia oscura y la producción de rayos cósmicos.