Roberto González: Satélites de la Vía Láctea en Simulaciones Cosmológicas.

martes, 11 de febrero de 2014

Roberto González es postdoc en el Instituto de Astrofísica de la Pontificia Universidad Católica de  Chile. Roberto realizó su Licenciatura y Doctorado en Astrofisica la misma casa de estudios, y recientemente finalizo un postdoctorado en el KAVLI Institute for Cosmological Physics (KICP), de la Universidad de Chicago. Lo puedes contactar a regonzar at astro dot puc dot cl


Dentro de las galaxias satélites de la Vía Láctea, destacan las Nubes de Magallanes (MCs). Éstas son relativamente masivas y están muy cerca una de la otra. Observaciones y simulaciones numéricas indican que esto es muy poco frecuente: menos del 4% de las galaxias similares a la Vía Láctea presentan un par de satelites similares a las MCs.

En este estudio buscamos halos de materia oscura en la simulación cosmológica Bolshoi  que tengan un par de satélites similares a las MCs, y en un ambiente de densidad local y de gran escala similar al del Grupo Local, teniendo también en cuenta la presencia de la vecina galaxia Andromeda M31 y que las MCs podrian estar ligadas gravitacionalmente.

Con estos análogos de la Vía Láctea que encontramos en la simulación, podemos estimar la distribución de probabilidad de la masa de la Vía Láctea  en base a las propiedades específicas de la órbita de las MCs. Exploramos tambien el efecto del ambiente y de la presencia de M31.  Tenemos que estos análogos, muy escasos en el universo local, también lo son en simulaciones cosmológicas LCDM.

Fig 1; Distribución de probabilidad de la masa para halos analogos a la Vía Láctea, con diferentes restricciones en las propiedades de las MCs: 2 satelites (azul), velocidad circular (rojo), distancia galactocéntrica (naranja), velocidad galactocéntrica (verde). La curva negra indica la probabilidad conjunta considerando todas las restricciones, resultando en una masa estimada del halo de la Via Lactea en un rango estrecho y consistente con otras estimaciones y observaciones.  
La Figura 1 muestra la distribución de probabilidad de la masa para halos análogos a la Vía Láctea, teniendo en cuenta diferentes restricciones en las propiedades de las MCs. Podemos ver que este método entrega una estimación de la masa en un rango bastante estrecho y útil para comparar con otras estimaciones totalmente independientes como curva de rotación, cinemática de estrellas, distribución de satélites, velocidad de escape, o el "Timing argument".

También exploramos la frecuencia de pares cercanos de satélites en una configuración similar a las MCs encontrando que es altamente improbable, lo cual nos impide estimar la masa. Pero sí nos permite inferir que considerando en el cálculo de probabilidades que las MCs estan ligadas, desplazaría la distribucion de probabilidad de masa a valores considerablemente menores. Uno de cada 30.000 halos del tamaño del de la Vía Láctea, tendrían 2 satelites ligados con las propiedades de las MCs en el modelo LCDM, en consecuencia estos pares de satelites son muy raros, consistente con busquedas en observaciones (James & Ivory 2011).

Este método para estimar la masa de la Vía Láctea  utilizando las propiedades de las MCs, es robusto y entrega una masa lo suficientemente acotada para ser considerada junto a otros métodos independientes que entregan masas en rangos similares.


"Satellites in Milky-Way-like Hosts: Environment Dependence and Close Pairs"
Roberto E González, Andrey Kravtsov & Nickolay Gnedin

Resumen (en inglés, después del salto, Comentar + Compartir)

Previous studies showed that an estimate of the likelihood distribution of the Milky Way (MW) halo mass can be derived using the properties of the satellites similar to the Large and Small Magellanic Clouds (LMC and SMC). However, it would be straightforward to interpret such an estimate only if the properties of the Magellanic Clouds (MCs) are fairly typical and are not biased by the environment. In this study, we explore whether the environment of the MW affects the properties of the SMC and LMC such as their velocities. To test for the effect of the environment, we compare velocity distributions for MC-sized subhalos around MW hosts in a sample selected simply by mass and in the second sample of such halos selected with additional restrictions on the distance to the nearest cluster and the local galaxy density, designed to mimic the environment of the Local Group (LG). We find that satellites in halos in the LG-like environments do have somewhat larger velocities, as compared to the halos of similar mass in the sample without environmental constraints. For example, the fraction of subhalos matching the velocity of the LMC is 23% ± 2% larger in the LG-like environments. We derive the host halo likelihood distribution for the samples in the LG-like environment and in the control sample and find that the environment does not significantly affect the derived likelihood. We use the updated properties of the SMC and LMC to derive the constraint on the MW halo mass of log {({M}_{200} /{\,{M}_\odot })}=12.06^{+0.31}_{-0.19} (90% confidence interval). We also explore the incidence of close pairs with relative velocities and separations similar to those of the LMC and SMC and find that such pairs are quite rare among ΛCDM halos. Only 2% of halos in the MW mass range have a relatively close pair (Δr < 40 kpc and Δs < 160 km s-1) of subhalos with circular velocities v circ > 50 km s-1. Pairs with masses and separations similar to those of the LMC and SMC (Δr MC = 23.4 ± 10 kpc and Δs MC = 128 ± 32 km s-1) are found only in one out of ≈30, 000 MW-sized halos. Interestingly, the halo mass likelihood distribution for host halos constrained to have MC-like close pairs of subhalos is quite different from the global likelihood from which the MW halo mass constraint discussed above was derived. Taking into account the close separation of the MCs in the Busha et al. method results in the shift of the MW halo mass estimate to smaller masses, with the peak shifting approximately by a factor of two.

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