Determinación de la distribución de ocupación de halos en grandes catáalogos de galaxias

Abstract

El presente trabajo se enmarca dentro de los estudios de la estructura en gran escala del Universo y, en particular, aborda la relación entre la materia ordinaria (o bariónica) y la denominada `materia oscura'. Para contextualizar nuestros estudios, decidimos comenzar con una reseña histórica acerca de las investigaciones y controversias que se dieron en el área en la que se inserta esta tesis. <br /><br />El paradigma actual supone que las galaxias se forman en el interior de los halos de materia oscura. Sin embargo, en el proceso de formación están implicados una gran diversidad de mecanismos astrofísicos que hacen que sea complejo determinar cuántas galaxias pueblan un halo de una dada masa. Para poder estimar la relación entre galaxias y halos surgieron diferentes estimadores estadísticos que permiten vincular la masa de los halos con la cantidad de galaxias que poseen. Uno de ellos, que se estableció como una herramienta simple y al mismo tiempo poderosa, es la distribución de ocupación de halos (DOH), el concepto central del presente trabajo.<br />Este estimador se define como la probabilidad de que un halo de masa M contenga N galaxias con alguna característica, dando la posibilidad de asociar, de manera estadística, las galaxias y los halos. <br /><br />En la actualidad, disponemos de grandes catálogos de galaxias que nos permiten la identificar grupos de galaxias, determinar su masa y posteriormente estudiar la DOH. Pero, para esto se utiliza sólo la información espectroscópica que brindan los relevamientos, sin aprovechar grandes cantidades de datos fotométricos que también son liberados por éstos. Es por esto que, uno de los objetivos de este trabajo fue el de proponer un método de descuentos de galaxias de fondo que permite combinar datos fotométricos y espectroscópico para ampliar el rango de luminosidades y masas en que se puede estudiar la DOH. Para evaluar dicha técnica hicimos uso de otra de las herramientas más utilizadas en los estudios de la estructura a gran escala del universo: los catálogos sintéticos. A partir de simulaciones de materia oscura pobladas con modelos semianalíticos confeccionamos catálogos sintéticos que nos permitieron establecer las virtudes y falencias de nuestra técnica antes de implementarla en el catálogo Sloan Digital Sky Survey (SDSS). <br /><br />Otro de los objetivos que nos planteamos en esta tesis fue el de comparar la DOH con otros estimadores. En particular, la comparamos con la relación masa riqueza obtenida a partir de estudios de lentes gravitacionales. Para esto trabajamos con otros investigadores, quienes midieron la masa y la riqueza de una muestra grupos y nosotros, mediante la técnica descripta en el párrafo anterior, determinamos la DOH de dicha muestra. Pero, como ambos estimadores no son directamente comparables, usamos las mismas determinaciones pero modificamos el cálculo de la DOH para poder realizar la comparación, obteniendo un gran acuerdo entre ambas estimaciones.<br /><br />El tercer tema central de nuestro trabajo fue el de incorporar la DOH a los modelos de halos. Éstos permiten explicar los campos de densidad. Mas precisamente, mediante modelos de halos desarrollados numéricamente, puede reproducirse la función de correlación de la materia oscura. Si a estos modelos se le incorpora la DOH, pueden reproducirse los campos de densidad de la materia bariónica. En esta tesis utilizamos las estimaciones de la DOH y las incorporamos el modelo anisótropo de halos. Evaluamos la factibilidad de incorporar la DOH a dicho modelo mediante catálogos sintéticos y determinamos, además, estimaciones de forma de los halos de materia oscura para diferentes rangos de masa.