Formación de galaxias : modelos de la materia oscura y la física bariónica

• Autores: Cataldi, Pedro Anselmo
• Año de publicación: 2023
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Pedrosa, Susana E.; Landau, Susana Judith
• Materia: GALAXIAS: FORMACION; GALAXIAS: EVOLUCION; GALAXIAS: HALOS; COSMOLOGIA: TEORIA; MATERIA OSCURA; METODOS: NUMERICOS; GALAXIES: FORMATION; GALAXIES: EVOLUTION; GALAXIES: HALOES; COSMOLOGY: THEORY; DARK MATTER; METHODS: NUMERICAL
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

En el modelo cosmológico más aceptado en la actualidad, ∼ 5/6 de la masa del Universo está constituida por materia oscura. La materia oscura constituye el esqueleto sobre el que se forman, evolucionan y fusionan las galaxias. En el contexto de este modelo, bien establecido a partir de una amplia gama de observaciones, las fluctuaciones en la distribución de la materia se crearon en la primera fracción de segundo seguidos por un período inflacionario. La inestabilidad gravitatoria hizo crecer estas fluctuaciones con el tiempo. El gas y la materia oscura estaban inicialmente bien mezclados; a medida que el Universo evolucionó, el gas a través de la disipación de energía cayó a los centros de los halos de materia oscura. En halos lo suficientemente grandes, el gas pudo enfriarse, formar estrellas, surgiendo una protogalaxia. El espectro de potencia de la materia indica que los objetos pequeños deberían formarse primero, y los halos deberían luego crecer y fusionarse con el tiempo, en un crecimiento jerárquico. Las simulaciones numéricas cosmológicas constituyen una herramienta fundamental para esta clase de estudios ya que proveen el marco teórico para interpretar las observaciones, siendo éstas, a la vez, imprescindibles para contrastar y mejorar los modelos desarrollados. En la presente Tesis se aborda el estudio de halos de materia oscura usando simulaciones numéricas cosmológicas. Se analizan las propiedades estructurales y dinámicas de los halos, poniendo especial énfasis en las configuraciones morfológicas que adoptan los halos de materia oscura para distintos corrimientos al rojo y su conexión con las propiedades de las galaxias que hospedan. Se analiza el proceso de ensamblaje de los mismos junto a las galaxias a través de las historias de acreción y fusión y se contrastan los resultados con observaciones del Universo Local. Por otra parte, la expansión acelerada del Universo actual es uno de los problemas más intrigantes de la cosmología moderna. Aún las explicaciones menos exóticas requieren la existencia de una nueva componente en el Universo, la energía oscura, con propiedades físicas inusuales que lleven a una gravedad repulsiva a grandes distancias. Entre los modelos cosmológicos alternativos, aquí se enfoca en el estudio de las teorías de gravedad f(R) las cuales modifica la acción gravitatoria con una función de la curvatura. Se estudian los efectos en las estructura de la materia debido a las denominadas quintas fuerzas (propias de estas teorías) y las respectivas zonas de apantallamiento, donde se recupera la Relatividad General.
In the currently most accepted cosmological model, ∼ 5/6 of the mass of the Universe is made up of dark matter. Dark matter constitutes the skeleton on which galaxies form, evolve and merge. In the context of this model, well established from a wide range of observations, fluctuations in the distribution of matter were created in the first fraction of a second followed by an inflationary period. Gravitational instability caused these fluctuations to grow with time. Gas and dark matter were initially well mixed; as the Universe evolved, gas through energy dissipation fell to the centers of dark matter halos. In sufficiently large haloes, the gas was able to cool, forming stars, giving rise to a protogalaxy. The matter power spectrum indicates that small objects should form first, and haloes should then grow and merge over time, in a hierarchical growth. Cosmological numerical simulations are a fundamental tool for this kind of studies since they provide the theoretical framework to interpret the observations, which are, at the same time, essential to contrast and improve the developed models. This thesis deals with the study of dark matter haloes using cosmological numerical simulations. The structural and dynamical properties of the haloes are analyzed, with special emphasis on the morphological configurations adopted by dark matter haloes at different redshifts and their connection with the properties of the host galaxies. The process of their assembly together with the galaxies through accretion and merger histories is analyzed and the results are contrasted with observations of the Local Universe. On the other hand, the accelerated expansion of the present Universe is one of the most intriguing problems of modern cosmology. Even the least exotic explanations require the existence of a new component in the Universe, dark energy, with unusual physical properties leading to repulsive gravity at large distances. Among the alternative cosmological models, the focus here is on the study of gravity theories f(R) which modify the gravitational action with a function of curvature. The effects on the structure of matter due to the so-called fifth forces (characteristic of these theories) and the respective screening regions are studied, where General Relativity is recovered.
Fil: Cataldi, Pedro Anselmo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.