Resumen - Un modelo semi-analítico para los efectos de las perturbaciones de grano de materia oscura borrosa en el movimiento orbital

Un modelo semi-analítico para los efectos de las perturbaciones de grano de materia oscura borrosa en el movimiento orbital

2025-07-10 17:42:36

{"Yu Zhao","Andrew Benson","Xiaolong Du"}

{astro-ph.CO}

Este documento presenta un modelo semi-analítico para estudiar los efectos de los gránulos de materia oscura difusa (FDM) en el movimiento orbital de subhalos dentro de los halos de galaxias. La FDM es un modelo teórico de materia oscura que consiste en bosones ultra-ligeros, que pueden mostrar comportamiento ondulatorio y dinámica coherente debido a sus largas longitudes de onda de de Broglie. Esta naturaleza ondulatoria conduce a fluctuaciones de densidad, o "gránulos", dentro de los halos de FDM, los cuales pueden perturbar las órbitas de subhalos y otros cuerpos orbitales. Los autores proponen un marco alternativo a las simulaciones anteriores y los modelos estadísticos representando las perturbaciones como una serie de Fourier con coeficientes aleatorios. Esto permite estudiar los efectos de los gránulos en órbitas individuales, en lugar de solo en poblaciones. El modelo se extiende a subhalos de tamaño finito, identificando una escala de longitud crítica por debajo de la cual los subhalos se comportan como partículas de masa puntual. Los subhalos más grandes presentan perturbaciones suprimidas de los gránulos debido a sus perfiles de masa extendidos. Los autores validan su modelo de tamaño finito utilizando el FDM-Simulator, el cual aísla las aceleraciones de los gránulos y confirma sus efectos estadísticos en la dinámica de los subhalos. Entre los hallazgos clave se incluyen: - Partículas de masa puntual: El modelo reproduce con éxito la evolución orbital de las partículas de masa puntual en los halos de FDM, contando con los efectos de las perturbaciones de los gránulos y la fricción dinámica. - Subhalos de tamaño finito: El modelo demuestra que los subhalos más grandes experimentan una reducción en la aceleración de los gránulos debido a su distribución de masa extendida, mientras que los subhalos más pequeños se comportan más como partículas de masa puntual. - FDM-Simulator: El marco de simulación permite un análisis estadístico eficiente de la dinámica de los subhalos en los halos de FDM, proporcionando una herramienta valiosa para entender los efectos de las perturbaciones de los gránulos. - Efectos de los gránulos en los subhalos: La importancia relativa de las aceleraciones de los gránulos disminuye con el aumento de la masa de los subhalos y del halo anfitrión, destacando la supremacía de la aceleración suave en los halos anfitriones masivos. En resumen, el estudio proporciona un marco exhaustivo para entender los efectos de las perturbaciones de los gránulos en la dinámica de los subhalos en los halos de FDM, ofreciendo una herramienta valiosa para comparar la FDM con otros modelos de materia oscura y explorar las implicaciones de la FDM para la formación y evolución de las galaxias.