Identificando los mejores candidatos para la detección indirecta de materia oscura entre galaxias enanas esferoidales.
Loading...
Date
2020
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
La materia oscura (DM), cuya naturaleza y mecanismos de interacción son todavía un
tema abierto, constituye alrededor del 25 % de la densidad de energía del Universo. Las
partículas masivas de débil interacción (WIMPs) son consideradas como fuertes candidatos
para las partículas DM. Su búsqueda, se lleva a cabo convenientemente a través de la
detección de rayos gamma. Las galaxias enanas esferoidales (dSphs) clásicas o ultradébiles , ubicadas en las cercanías de la Galaxia, exhiben altos valores de la relación masa
luminosidad, y por lo tanto se consideran objetos dominados por materia oscura. Estos
objetos están al alcance del Cherenkov Telescope Array (CTA), que es el proyecto de
astronomía de rayos gamma que llegará en esta década, con una mejor sensibilidad (un
orden de magnitud) con respecto a los experimentos de la generación actual.
El principal objetivo de este trabajo es sugerir posibles candidatos para el estudio con
CTA, considerando sus respectivas incertezas. Para ello se obtuvo el J-factor de 5 distintas
galaxias enanas, de modo de comprender cual de estas galaxias presenta los mayores
valores, considerando que el J-factor nos dice la cantidad de materia oscura existente en
una determinada región del espacio integrado a lo largo de la línea de visión. Para obtener
este valor, es necesario realizar un análisis de Jeans, con los datos cinemáticos de cada
galaxia, en donde encontramos carencia de datos en algunas de ellas, lo que imposibilita
a obtener valores confiables para determinar un J-factor robusto. Se fija una cota inferior
de 150 estrellas para obtener valores confiables de una galaxia esferoidal, este resultado
se obtuvo del análisis de galaxias clásicas con una gran muestra de datos cinemáticos,
de las cuales extrajimos datasets más pequeños simulando galaxias con menores datos estadísticos. El análisis de Jeans realizado, contempló el uso del método MCMC para
obtener los parámetros de los perfiles de densidad de materia oscura para cada dSph.
Finalmente, se denomina a la galaxia Sculptor como un excelente candidato para el
estudio de una posible señal de rayos gamma con CTA, debido a su alto valor de J-factor
y su poca incerteza en la medición, log J(α0,5) = 18,8 ± 0,1 [GeV2
cm −5
]. Sin embargo,
se deja la invitación a estudiar con más detalle la cinemática de las galaxias ultra-débiles
como Triangulum II, quien presenta el J-factor más elevado, log J(α0,5) = 21,8±0,5 [GeV2
cm −5
], pero con una gran incerteza en su medición, ya que consideramos que estas galaxias
pueden ser la clave para comprender la naturaleza de la materia oscura en un futuro no
muy lejano.
Description
Tesis (Magíster en Astrofísica)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2020