Decodificando la Evolución Gravitacional de los Halos de Materia Oscura

Investigadores en el Instituto Kavli de Física y Matemática del Universo (Kavli IPMU, por sus siglas en inglés) y sus colaboradores han revelado que la observación de efectos ambientales como la fuerza gravitacional de mareas en una escala mucho mayor que un cúmulo galáctico es indispensable para explicar la distribución y evolución de los halos de materia oscura alrededor de las galaxias. Una comparación detallada entre teoría y simulaciones han hecho este trabajo posible. Los resultados de este estudio, publicados en Physical Review D como una Sugerencia del Editor, contribuyen a mejorar la comprensión de la física fundamental del Universo.

En el escenario estándar para la formación de una estructura cósmica, la materia oscura, que tiene una contribución de energía en el Universo aproximadamente cinco veces mayor que el de la materia ordinaria (como por ejemplo, átomos), se reúne gravitacionalmente para formar una región atestada, los llamados halos de materia oscura. Estos halos de materia oscura atraen gas atómico y eventualmente forman estrellas y galaxias. Por lo tanto, para extraer información cosmológica de un mapa tridimensional galáctico es importante entender cómo el agrupamiento de halos de materia oscura ha evolucionado gravitacionalmente a través de la historia cósmica. (Algo referido como el problema de la influencia del halo.)

“Varios estudios han descrito la influencia del halo teóricamente,” dijo Teppei Okumura, un investigador involucrado en el estudio de Kavli IPMU. “Sin embargo, ninguno de ellos ha reproducido correctamente los resultados de simulaciones. Entonces, hemos extendido estudios previos motivados por un argumento de simetría matemática y examinado si nuestra extensión funciona.”

Los autores demuestran que términos no locales de orden mayor originados a partir de efectos ambientales como fuerzas de marea gravitacionales deben ser tomados en cuenta para explicar la influencia del halo en simulaciones. También confirman que el tamaño del efecto concuerda con una simple predicción teórica.

“Los resultados de nuestro estudio permiten predecir la distribución de los halos de materia oscura en forma más apropiada, tomando en cuenta términos de orden mayor ignorados en la literatura,” dijo Shun Saito, principal investigador del estudio de Kavli IPMU. “Nuestro modelo refinado ya ha sido aplicado al análisis de datos reales en el proyecto BOSS. Este estudio mejora las mediciones de la naturaleza de la energía oscura o la masa de neutrinos. Por lo tanto, ha llevado a una mejor comprensión de la física fundamental del Universo.”

El estudio cuenta con una beca de la Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia (JSPS)

Para saber un poco mas sobre la materia obscura, continuación dejare este vídeo: