Las propiedades de los halos de materia oscura caliente

Candidatos de partículas elementales bien motivados para la materia oscura, como el neutrino estéril, se comportan como materia oscura caliente (WDM). Para masas de partículas del orden de un keV, el flujo libre produce un corte en el espectro de potencia de fluctuación lineal a una escala correspondiente a galaxias enanas. Investigamos la abundancia y estructura de los halos y subhalos de WDM en estas escalas utilizando simulaciones cosmológicas de N-cuerpos de alta resolución de halos galácticos de masa similar a la de la Vía Láctea. A escalas mayores que el corte del flujo libre, las condiciones iniciales tienen el mismo espectro de potencia y fases que uno de los halos de materia oscura fría (CDM) simulados anteriormente por Springel et al. como parte del proyecto Aquarius del consorcio Virgo. Hemos simulado cuatro halos con masas de partículas de WDM en el rango de 1.5–2.3 keV y, en un caso, hemos realizado simulaciones adicionales con diferente resolución. Se sabe que las simulaciones de N-cuerpos en las que se resuelve el corte del espectro de potencia sufren fragmentación artificial en filamentos que producen agregados espurios que, para masas pequeñas (<107 M⊙ en nuestro caso), superan en número a los halos genuinos. Hemos desarrollado un algoritmo robusto para identificar estos objetos espurios y eliminarlos de nuestros catálogos de halos. Encontramos que la función de masa de subhalos de WDM está suprimida por más de un orden de magnitud en relación con el caso de CDM para masas <109 M⊙. Requerir que debería haber al menos tantos subhalos como satélites observados en la Vía Láctea conduce a un límite inferior conservador a la masa de partículas de WDM (equivalente térmica) de ∼ 1.5 keV. Los halos y subhalos de WDM tienen distribuciones de densidad con forma cuspide que son bien descritas por los perfiles de Navarro–Frenk–White o Einasto. Sus densidades centrales son más bajas para masas de partículas de WDM más bajas y ninguno de los modelos que hemos considerado sufren del problema de 'demasiado grandes para fracasar' destacado recientemente por Boylan-Kolchin et al.