Wakefinder: Construcción de un código que identifica estelas (wakes) de materia oscura en simulaciones
Stephanie Carolina Cely
Nicolás Garavito, Veronica Arias.

Qué compone la Vía Láctea?

Qué compone la Vía Láctea?

\[\text{Galaxia espiral, disco} \times 10^{10} M_{\odot} \\ \text{Masa halo materia oscura } 1-1.5 \times 10^{12} M_{\odot} \\ 100 \times M_{disco} \\ \]

Evidencia dinámica: Curvas de rotación

Estructura
Halo-extension

Propiedades de la materia oscura e indicios sobre modelos del universo.

Gran Nube de Magallanes (LMC)
mw_lmc
Gran Nube de Magallanes (LMC)
mw_lmc

10%-20% de masa total de la Vía Láctea
A 50 kpc del centro galáctico.

Telescopio Victor M.Blanco de 4 metros y Los Telescopios SMARTS en CTIO.
Cerro Tololo, Chile, 2020
CTIO/NOIRLab/NSF/AURA/H. Stockebrand

\[1 \text{pc } = 206265 \text{ ua}\]

La Via Lactea y la Gran Nube de Magallanes. Créditos: Nina McCurdy / NickRisinger / NASA.

El halo estelar traza el potencial del de materia oscura
mw_streams

Ref: CFHT, Coelum, MegaCam, J.-C. Cuillandre (CFHT) & G. A. Anselmi (Coelum)

Movimiento reflejo del halo de materia oscura
dark-matter-halo-animation dark-matter-halo-extension

Ref: Garavito-Camargo visualizaciones.

Fricción dinámica

Observaciones tentativas de la estela de materia oscura.

Ref: Conroy, Naidu, Garavito-Camargo et al. (2021)

Simulación de la perturbación inducida por la Gran Nube de Magallanes
LMC_orbit
  • Simulaciones de N-cuerpos. Código GADGET-4
  • 1 millón de partículas.
  • 2 set de datos:
    1. Estado inicial, halo sin perturbacion
    2. Luego de interacción con LMC \[t = 1.1 \text{ GYr}\]
  • Datos: posiciones y velocidades en 3D
Ref: Garavito-Camargo visualizaciones.

Cómo medir velocidades en astronomía?

Cómo medir velocidades en astronomía?

Análisis de datos

  • Histogramas: Posición, cálculo de momento angular usando la velocidad de las partículas.
  • Identificación de cambios de momento angular.
    • \[\begin{aligned} \vec{L} = \vec{r} \times \vec{v} \end{aligned} \]

Momento angular L en eje x en función de la distancia r

La ubicación de las partículas con momento angular bajo
corresponde a la estela de materia oscura.

La ubicación de las partículas con momento angular bajo
corresponde a la estela de materia oscura.

Conclusiones
    
    La nube de Magallanes induce una estela de materia oscura 
    en el halo de la Vía Láctea debido a la fricción dinámica.

    Datos de futuros telescopios, como el LSST 
    del observatorio Vera Rubin va a proporcionar un mapa 
    sin precedentes de el halo estelar de la Vía Láctea en 5D.
    (posiciones y movimientos propios) 
    Estos datos serán ideales para detectar la estela de 
    materia oscura.

    Estrellas asociadas a la estela de materia oscura pueden 
    ser detectadas por su cambio en momento angular.
Trabajo a futuro
    
    Seguir refinando el método de selección.

    Implementar procesos de automatización de este algoritmo.

    Aplicar el método en simulaciones cosmológicas (FIRE).
    
    Construcción de catálogo sintético.

Seguimiento al proyecto 

    
    https://www.notion.so/wakefinder
    https://github.com/tonalidae/wakefinder
    https://tonalidae.github.io/wakefinder-slides

Gracias!

Como detectar obsevacionalmente velocidades en 3D?
VRO-field
  • Campo de visión de 9.6 grados cuadrados
  • Luna ocupa 0.2 grados
  • 4300 imágenes para cubrir el cielo del hemisferio sur.
  • Tarda 5 noches (12 años otros observatorios).
  • Mayor volumen de datos (1000 veces más informacion)
  • 100x más profundidad.
mw_streams
spatial-map_VRO

El LSST recopilará datos de la interacción

Telescopio Victor M.Blanco de 4 metros y Los Telescopios SMARTS en CTIO.
Cerro Tololo, Chile, 2020
CTIO/NOIRLab/NSF/AURA/H. Stockebrand

Parámetros de selección
\[L_1 = 220*(pos-50) + 10000\\ L_2 = 220*(pos-50) + 25000 \]