A origem do spin dos halos de matéria escura

• Processo: 21/01836-1
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2021
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2022
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Astronomia - Astrofísica Extragaláctica
• Pesquisador responsável: Luis Raul Weber Abramo
• Beneficiário: Danilo Bissoli Apendino
• Instituição Sede: Instituto de Física (IF). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Assunto(s): Cosmologia (astronomia) Matéria escura Radiação cósmica Espectros Cinemática Densidade Processos gaussianos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: formacão de estruturas | halos de matéria escura | Cosmologia

Resumo

A cosmologia moderna coloca grande ênfase em levantamentos (mapas)de galáxias como ferramentas para testar os modelos e encontrar as respostas para dois dos principais enigmas da ciência da atualidade: a matéria escura e a energia escura. Entretanto, nossas observações se limitam a objetos que emitem ou absorvem luz, como é o caso de galáxias, quasares, nuvens de Hidrogênio e outros sistemas. Acredita-se que esses objetos luminosos "traçam" a densidade de matéria total (dominada pela matéria escura), a menos de um viés (bias), mas há diversos problemas com essa associação. Um dos principais problemas é a própria origem desse bias das galáxias, cuja origem se encontra principalmente na massa dos halos onde essas galáxias se encontram: quanto maior essa massa, maior o bias. Porém, como demonstramos recentemente [SATO-POLITO et al.,2018; MONTERO-DORTA et al., 2020; TUCCI et al., 2021], existem diversos outros fatores que afetam o bias, incluindo a concentração de densidade desses halos, o momento angular (spin) e a idade de formação da estrutura (esse último fator leva o nome de "assembly bias"). Nesse projeto vamos estudar as propriedades cinemáticas e dinâmicas de halos de matéria escura, desde sua origem no passado remoto, quando o crescimento de estruturas ainda se encontrava no regime linear, até o tempo presente, em que as não-linearidades dominam. Para isso vamos nos valer de ferramentas analíticas e numéricas. Do lado analítico, vamos estudar o modelo de halos e a forma como picos de densidade dão origem aos halos [COORAY; SHETH, 2002], assim como a relação entre o bias desses halos e o campo de matéria escura [DESJACQUES; JEONG; SCHMIDT, 2018]. No lado numérico, vamos utilizar a suíte de simulações MultiDARK (), que é uma das mais modernas e mais completas simulações cosmológicas de N-corpos existentes na atualidade, e que disponibilizou diversos retratos (snapshots) dos mesmos volumes, em instantes diferentes. Nosso grupo tem trabalhado extensivamente com essas simulações, e o bolsista poderá se aproveitar das ferramentas e know-how de seus colegas para se utilizar dessas simulações em suas pesquisas. Nosso objetivo é primeiro caracterizaras propriedades cinemáticas e dinâmicas dos halos em diferentes instantes; em segundo lugar, vamos relacionar algumas dessas propriedades às condições iniciais do campo de densidade, que acreditamos ser muito próximas de um campo Gaussiano aleatório comum espectro dado pelo espectro de potência da matéria (que está bem determinado pelos experimentos de radiação cósmica de fundo).