Estudio de la dinámica de estrellas S que orbitan alrededor de SgrA* en contextos de alta densidad de materia oscura

• Autores: Crespi, Valentina
• Año de publicación: 2022
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis de grado
• Colaborador/a o director/a de tesis: Argüelles, Carlos Raúl; Mestre, Martín Federico
• Materia: Astronomía; Materia oscura; fermiones; Cúmulo S; Sgr A*; Vía Láctea
• Institución: Universidad Nacional de La Plata

La dinámica de las estrellas del cúmulo S alrededor del centro galáctico provee uno de los mejores observables astrofísicos para inferir el potencial gravitatorio central dominado por una fuente compacta, Sgr A*, tradicionalmente asumida como un Agujero Negro (AN). Un modelo alternativo que explica la componente de materia oscura a lo largo de toda la galaxia es el modelo Ruffini-Argüelles-Rueda (RAR), que consiste en una distribución continua de materia constituida por fermiones neutros de spin 1/2 cuya morfología de núcleo denso y compacto logra explicar la dinámica de las estrellas del cúmulo S, mientras que la componente más externa de halo diluido ajusta las curvas de rotación de la galaxia. En este trabajo de Tesis se calcula la energía potencial efectiva en geometrías Schwarzschild y RAR, y se realiza un análisis de estabilidad de órbitas. Con el estudio de geodésicas en estos espacios se calculan los ángulos de precesión para dos estrellas del cúmulo S y se realiza una comparación entre ambos modelos. Las soluciones RAR, al ser una distribución extendida de materia con un núcleo compacto, permiten una precesión retrógrada y directa, que depende de la energía de los fermiones. Se realiza también un análisis de la energía de ligadura gravitacional para partículas masivas de prueba en órbitas circulares, alrededor de distribuciones RAR y de agujeros negros. Mientras que para la solución no-singular de energía de los fermiones de mc² = 56 keV la eficiencia de energía radiada es comparable con la correspondiente eficiencia de acreción sobre estrellas Enanas Blancas con ε ∼ 10⁻⁴, para la solución RAR crítica con mc² = 345 keV (justo antes del colapso gravitacional del núcleo compacto), la eficiencia resulta un factor de aproximadamente 5 veces mayor que para el caso de AN de Schwarzschild.
The dynamics of the S-Cluster around the galactic center provides one of the best astrophysical observable to test the central gravitational potential dominated by a compact source, Sgr A*, traditionally assumed to be a Black Hole (BH). An alternative model, which explains the dark matter component of the galaxy from the center all the way to the external halo, is the Ruffini-Argüelles-Rueda (RAR) model. It consists of a continuous matter distribution of neutral, spin 1/2 fermions whose morphology of a dense and compact core also explains the dynamics of the S-cluster stars, while the outermost diluted halo component fits the galaxy rotation curves. In this Thesis work, the effective potential energy in Schwarzschild and RAR geometries is calculated, and an orbit stability analysis is performed. With the study of geodesics in these spaces, the precession angles are calculated for two stars of the S cluster, and a comparison is made between both models. The RAR solutions, being an extended matter distribution with a compact core, allows retrograde and direct precession, which depends on the fermion’s energy. An analysis of the gravitational binding energy for massive test particles in circular orbits around RAR and BH distributions is also performed. While non-singular solutions with fermion energies of mc2 = 56keV, the radiated energy efficiency is comparable to gas accretion onto White Dwarf stars with ε ∼ 10−4, for the critical energy solution, just before the gravitational collapse of the compact core mc² = 345keV, the efficiency turns out to be an order of magnitude higher than the Schwarzschild BH case.
Licenciado en Astronomía
Universidad Nacional de La Plata
Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas