{"id":109402,"date":"2018-03-11T10:34:48","date_gmt":"2018-03-11T10:34:48","guid":{"rendered":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/sin-categoria\/origin-and-modelling-of-cold-dark-matter-halo-properties\/"},"modified":"2018-03-11T10:34:48","modified_gmt":"2018-03-11T10:34:48","slug":"origin-and-modelling-of-cold-dark-matter-halo-properties","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/barcelona\/origin-and-modelling-of-cold-dark-matter-halo-properties\/","title":{"rendered":"Origin and modelling of cold dark matter halo properties"},"content":{"rendered":"<h2>Tesis doctoral de <strong> Sinue Serra <\/strong><\/h2>\n<p>En el paradigma cosmol\u00f3gico actual, todas las grandes estructuras c\u00f3smicas evolu- cionan por agrupaci\u00f3n jer\u00e1rquica. Las peque\u00f1as fluctuaciones de densidad presentes en el campo aleatorio gaussiano primordial colapsan por inestabilidad gravitacional y evolucionan en las estructuras que pueblan el universo. Las perturbaciones en la componente de materia oscura fr\u00eda no colisional, din\u00e1micamente dominante en el universo, son las primeras en colapsar y formar sistemas virializados autogravi- tantes que, fusion\u00e1ndose entre s\u00ed van aumentando lentamente su masa hasta poder atrapar gas y dar lugar a las galaxias. Por esta raz\u00f3n los halos de materia oscura se consideran las piezas fundamentales (building blocks) del universo.  el gas que es atrapado por los halos despu\u00e9s de la recombinaci\u00f3n se enfr\u00eda y se contrae en el centro de los halos, dando lugar a un disco de gas fr\u00edo a partir del cual se forman las estrellas de las galaxias visibles. Con el tiempo, nuevas fusiones entre halos llevan a la formaci\u00f3n de sistemas gal\u00e1cticos m\u00faltiples que interaccionan con el halo y entre s\u00ed, dando lugar a la evoluci\u00f3n de las galaxias. Por lo tanto, es la estructura interna de los halos de materia oscura la que determina en gran medida la propia estructura y evoluci\u00f3n de las galaxias.  las observaciones cosmol\u00f3gicas han demostrado ser una herramienta de valor in- calculable en la determinaci\u00f3n de los par\u00e1metros cosmol\u00f3gicos. Sin embargo, est\u00e1n afectadas por una gran incertidumbre en lo que se refiere a la estructura interna y cinem\u00e1tica de los halos de materia oscura. \u00e9ste no es el caso para las simula- ciones num\u00e9ricas de alta resoluci\u00f3n de n cuerpos, que proporcionan informaci\u00f3n cada vez m\u00e1s fiable y detallada sobre estas propiedades. Uno de los resultados m\u00e1s importantes alcanzados a partir de este procedimiento es que los perfiles de densi- dad esf\u00e9ricamente promediados de los halos virializados de materia oscura muestran una forma universal conocida como el perfil nfw (navarro et al. 1997), que se desv\u00eda ligeramente de una ley de potencia en contra de lo se cre\u00eda hasta ese momen- to. Tambi\u00e9n se ha podido comprobar que los halos de materia oscura comparten asimismo propiedades cinem\u00e1ticas universales, a saber, el perfil de dispersi\u00f3n de ve- locidad (taylor and navarro 2001), el de anisotrop\u00eda del tensor local de velocidades (hansen and moore 2006) y el del momento angular espec\u00edfico (bullock et al. 2001a). con todo, el origen y universalidad de todas estas propiedades sigue sin com- prenderse.  la modelizaci\u00f3n te\u00f3rica de los sistemas autogravitantes no colisionales viriali- zados no ha seguido el ritmo de los avances en las sim\u00falaciones num\u00e9ricas. Todos los modelos anal\u00edticos de halos de materia oscura desarrollados hasta la fecha se han centrado en intentar determinar la estructura de objetos formados por colapso monol\u00edtico, concretamente en el marco m\u00e1s simple del colapso esf\u00e9rico, a menudo junto a otras simplificaciones como la autosimilitud del colapso, partiendo de pro- toobjectos con perfiles de densidad decrecientes con el radio y cinem\u00e1tica dominada por el flujo de hubble (gunn and gott 1972). \u00e9ste marco te\u00f3rico, conocido por ca\u00edda secundaria (secondary infall, si), es no obstante dif\u00edcil de justificar dado que los halos virializados se forman, como hemos dicho, jer\u00e1rquicamente, a partir de continuas fusiones entre ellos. La dificultad de tratar la formaci\u00f3n monol\u00edtica o mul- tinodal de sistemas autogravitantes no colisionales se debe a que, como ya apunt\u00f3 h\u00e9non (1964), la manera que tienen dichos sistemas de perder energ\u00eda y virializarse es a trav\u00e9s del intercambio de energ\u00eda producido en el cruce desordenado de sus capas. Este proceso no puede seguirse anal\u00edticamente debido a que las trayectorias de las part\u00edculas en el espacio de fases se vuelven r\u00e1pidamente ca\u00f3ticas, en lo que se llama la relajaci\u00f3n violenta del sistema (lynden-bell 1967). Dado este proble- ma fundamental, no es de extra\u00f1ar que ni siquiera en el marco de los modelos de ca\u00edda secundaria exista hasta la fecha ning\u00fan modelo f\u00edsico completamente con- sistente y, por descontado, capaz de explicar de forma satisfactoria las propiedades estructurales y cinem\u00e1ticas de los halos encontradas en las simulaciones num\u00e9ricas.  las fusiones entre halos pueden clasificarse en menores y mayores. Las primeras, mucho m\u00e1s numerosas que las segundas, contribuyen al llamado acrecimiento de materia sobre los halos durante el cual esos objetos no altera b\u00e1sicamente su estruc- tura. En las fusiones mayores, por el contrario, los halos reorganizan por completo su estructura. Otro hecho sorprendente puesto en evidencia por las simulaciones es que las propiedades de los halos formados por acrecimiento puro o habiendo expe- rimentado fusiones mayores son muy parecidas. La raz\u00f3n de este parecido tambi\u00e9n est\u00e1 por comprender.  el objetivo de esta tesis doctoral es desarrollar un modelo anal\u00edtico detallado que reproduzca satisfactoriamente tanto la estructura interna, global y a peque\u00f1a escala, como las propiedades cinem\u00e1ticas de los halos de materia oscura y que permita determinar su origen. Este modelo surge como prolongaci\u00f3n del trabajo previo llevado a cabo por salvador-sol\u00e9 et al. (1998; 2007) y manrique et al. (2003) sobre la estructura global de los halos de materia oscura que es, gracias al presente estudio, totalmente justificado y extendido a la estructura a peque\u00f1a escala, la cinem\u00e1tica y la forma triaxial de los mismos. Por otro lado, este nuevo modelo permite identificar claramente las semillas de los halos a partis de cuyas propiedades surgen de forma natural las de los halos de materia oscura fr\u00eda.  efectivamente, demostramos que el perfil nfw es la consecuencia natural de que los halos evoluciones a partir de picos (m\u00e1ximos secundarios) en el campo aleatorio gaussiano de densidad primordial y del campo de velocidades asociado dominado por el flujo de hubble, tal como ya hab\u00eda propuesto doroshkevich (1970) sin que pudiera demostrarse hasta ahora y m\u00e1s bien se dudara de ello. De esta manera queda justificado el formalismo de picos y, en particular, su tratamiento riguroso en el formalismo de sistema confluyente de trayectorias de picos (manrique and salvador-sol\u00e9 1995; 1996, manrique et al. 1998). Dicho formalismo puede utilizarse para derivar los perfiles de densidad de los halos del tipo nfw directamente a partir de las propiedades de la cosmolog\u00eda jer\u00e1rquica subyacente, concretamente del espectro de potencia de las fluctuaciones primordiales. El modelo resultante de suponer que los halos evolucionan de picos por acrecimiento puro resulta ser una generalizaci\u00f3n de todos los modelos desarrollados hasta la fecha en el marco del modelo de ca\u00edda secundaria. Es m\u00e1s, una implicaci\u00f3n importante del modelo es que, en acrecimiento puro, existe una correspondencia biyectiva entre la configuraciones final e inicial del sistema. Esto permite a su vez demostrar que los halos formados a trav\u00e9s de fusiones mayores son indistinguibles de los desarrollados por acrecimiento puro con lo que nuestro modelo resulta ser v\u00e1lido para cualquier halo virializado, independientemente de su historia particular de agregaci\u00f3n de masa.  mediante la utilizaci\u00f3n del formalismo de sistema confluyente de trayectorias de picos tambi\u00e9n conseguimos modelizar la estructura a peque\u00f1a escala (subestructura) de los halos. Reproducimos perfectamente la abundancia total y los perfiles de densidad num\u00e9rica de subhalos de distintas masas observados en las simulaciones en funci\u00f3n de la velocidad circular m\u00e1xima o de la masa de los halos, antes y despu\u00e9s de ser truncados por efectos de marea en el pozo de potencial del halo que los hospeda.  uno de los resultados colaterales del modelaldo de la estructura global de los halos es que permite determina la energ\u00eda perdida por las capas durante el proceso de virializaci\u00f3n. Ello abre la posibilidad de realizar, por primera vez, un estudio exacto y detallado de la cinem\u00e1tica de sistemas virializados no colisionales. Esto nos ha permitido extender el modelo anterior a las propiedades cinem\u00e1ticas de los halos. nuevamente reproducimos perfectamente los perfiles cinem\u00e1ticos de los halos de materia oscura fr\u00eda encontrados en las simulaciones. Concretamente, damos cuenta de los perfiles de dispersi\u00f3n de velocidad (y del llamado perfil de pseudo densidad de fases), de anisotrop\u00eda de velocidades y del momento angular espec\u00edfico, los primeros teniendo en cuenta la ca\u00edda no radial de materia y el \u00faltimo teniendo en cuenta los efectos de marea de las estructuras circundantes durante la fase expansiva del sistema previa a su colapso.  todos estos resultados se han obtenido en el caso m\u00e1s simple te\u00f3ricamente y f\u00e1cil de tratar matem\u00e1ticamente de objetos con simetr\u00eda esf\u00e9rica. Sin embargo, los halos simulados de materia oscura muestran una elipticidad triaxial sustancial, con tendencia a la forma prolata. Por esta raz\u00f3n, en la \u00faltima parte de la tesis, revi- samos el modelo extendi\u00e9ndolo al caso m\u00e1s realista de objetos con simetr\u00eda triaxial. demostramos que todas las ecuaciones principales del modelo toman exactamente la misma forma que en el caso esf\u00e9rico con s\u00f3lo reemplazar los perfiles radiales de las distintas cantidades por los correspondientes promedios esf\u00e9ricos. Por esta misma raz\u00f3n, todas las implicaciones del modelo esf\u00e9rico contin\u00faan siendo v\u00e1lidas en el caso triaxial. En particular, existe una correspondencia uno-a-uno entre la configuraci\u00f3n final y la inicial de los sistemas triaxiales que hace que todos los resultados anterio- res se pueden aplicar a objetos con una historia de agrupaci\u00f3n arbitraria incluyendo fusiones mayores. Finalmente, el modelo para objetos triaxiales permite relacionar, por primera vez, la elipticidad de los halos virializados con la de sus semillas, los picos primordiales de densidad.  con este modelo se explica el origen de todas y cada una de las propiedades macrosc\u00f3picas, tanto estructurales (globales y a peque\u00f1a escala) como cinem\u00e1ticas, de los halos de materia oscura fr\u00eda encontradas en las simulaciones cosmol\u00f3gicas. \u00e9stas son simplemente la consecuencia natural de que dichos objetos proceden de la evoluci\u00f3n, a trav\u00e9s de fusiones mayores y acrecimiento, de picos triaxiales en el campo aleatorio gaussiano primordial de perturbacions de densidad.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Datos acad\u00e9micos de la tesis doctoral \u00ab<strong>Origin and modelling of cold dark matter halo properties<\/strong>\u00ab<\/h3>\n<ul>\n<li><strong>T\u00edtulo de la tesis:<\/strong>\u00a0 Origin and modelling of cold dark matter halo properties <\/li>\n<li><strong>Autor:<\/strong>\u00a0 Sinue Serra <\/li>\n<li><strong>Universidad:<\/strong>\u00a0 Barcelona<\/li>\n<li><strong>Fecha de lectura de la tesis:<\/strong>\u00a0 22\/06\/2011<\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Direcci\u00f3n y tribunal<\/h3>\n<ul>\n<li><strong>Director de la tesis<\/strong>\n<ul>\n<li>Eduard Salvador Sol\u00e9<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<li><strong>Tribunal<\/strong>\n<ul>\n<li>Presidente del tribunal: andrej Doroshkevich <\/li>\n<li>gary Mamon (vocal)<\/li>\n<li>  (vocal)<\/li>\n<li>  (vocal)<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Tesis doctoral de Sinue Serra En el paradigma cosmol\u00f3gico actual, todas las grandes estructuras c\u00f3smicas evolu- cionan por agrupaci\u00f3n jer\u00e1rquica. [&hellip;]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"site-sidebar-layout":"default","site-content-layout":"","ast-site-content-layout":"","site-content-style":"default","site-sidebar-style":"default","ast-global-header-display":"","ast-banner-title-visibility":"","ast-main-header-display":"","ast-hfb-above-header-display":"","ast-hfb-below-header-display":"","ast-hfb-mobile-header-display":"","site-post-title":"","ast-breadcrumbs-content":"","ast-featured-img":"","footer-sml-layout":"","theme-transparent-header-meta":"","adv-header-id-meta":"","stick-header-meta":"","header-above-stick-meta":"","header-main-stick-meta":"","header-below-stick-meta":"","astra-migrate-meta-layouts":"default","ast-page-background-enabled":"default","ast-page-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-4)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""}},"ast-content-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""}},"footnotes":""},"categories":[1050,951,1052,34004],"tags":[218861,10494,218862,218860],"class_list":["post-109402","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-astronomia-y-astrofisica","category-barcelona","category-cosmologia-y-cosmogonia","category-gravitacion","tag-andrej-doroshkevich","tag-eduard-salvador-sole","tag-gary-mamon","tag-sinue-serra"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/109402","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=109402"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/109402\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=109402"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=109402"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=109402"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}