Identificando los mejores candidatos para la detección indirecta de materia oscura entre galaxias enanas esferoidales.

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2020
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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
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