Restricciones sobre la física de la materia oscura a partir de galaxias enanas a través de los halos de cúmulos de galaxias

Una de las predicciones del CDM estándar es que los halos oscuros tienen perfiles de densidad divergentes centralmente. Un extenso conjunto de observaciones de curvas de rotación de galaxias enanas y de baja superficie de brillo muestra que los halos oscuros de esos sistemas se caracterizan por núcleos centrales de densidad constante suaves. Se han propuesto varios procesos físicos para producir núcleos suaves en halos oscuros, cada uno con diferentes propiedades de escalado. Con el objetivo de discriminar entre ellos, hemos examinado las curvas de rotación de galaxias enanas dominadas por materia oscura y de baja superficie de brillo y los perfiles de masa interna de dos cúmulos de galaxias que carecen de una galaxia cD central y presentan evidencia de núcleos suaves en el centro. Los radios núcleo y las densidades centrales de estos halos escalan de manera bien definida con la profundidad de sus pozos de potencial, medida a través de la velocidad circular máxima. Como resultado de nuestro análisis, identificamos el CDM auto-interactuante como una solución viable al problema del núcleo, donde se forma un núcleo isotérmico no singular en el centro del halo rodeado por un perfil de Navarro, Frenk, & White en las partes exteriores. Mostramos que esta situación física particular predice radios de núcleo en concordancia con las observaciones. Además, utilizando los escalados observados, derivamos una expresión para la sección transversal mínima (\) que tiene una dependencia explícita con la velocidad de dispersión del halo (v). Si mₓ es la masa de la partícula de materia oscura: \/mₓ ~4 10^-25 (v/100 km s^-1) ^-1 cm²/Gev.