Materia oscura y estrellas bosónicas en el contexto de gases ultrafríos Público Deposited
Según el modelo estándar en Cosmología, los principales componentes del Universo son la materia oscura y la energía oscura (la hipótesis más aceptada para explicar la expansión acelerado del Universo) y, sin embargo, poco sabemos de ellos. Es resto es lo que conocemos hasta ahora, apenas el 4 % de todo lo que le compone. Para la materia oscura se tienen varios candidatos viables para explicar su naturaleza, entre los que se encuentran los axiones, las partículas masivas de interacción débil (WIMPs por sus siglas en inglés) y los campos escalares. Aunque los axiones y los WIMPs logran predecir con éxito la formación de estructura a grandes escalas, éstos presentan problemas respecto a escalas menores, que podrían ser resueltos al considerar bosones (campos escalares) como los constituyentes fundamentales de la materia oscura. En el presente trabajo se explora está última posibilidad: se modela materia oscura como un condensado de Bose-Einstein (BEC), considerando una interacción de corto alcance únicamente entre pares de part´iculas e introduciendo los efectos de la nube térmica en el sistema. Además, la interacción de largo alcance ocasionada por la gravitación, se interpreta aquí como un oscilador armónico isótropo tridimensional. Por otro lado, la autointeracción de las partículas escalares puede provocar la formación de objetos compactos conocidos como estrellas de bosones (BSs), de tal forma que el modelo matemático propuesto para halos de materia oscura puede describir BSs de forma inmediata. Para el halo de materia oscura tres condiciones físicas se han impuesto en nuestro modelo, a saber: equilibrio mecánico del condensado, explicación de las curvas de rotación de estrellas pertenecientes a galaxias de bajo brillo superficial (LSB por sus siglas en inglés, Low vi Surface Brightness) y la deflexión de la luz debida a la presencia de materia oscura. Todo esto con el objetivo de deducir tres propiedades microscópicas de las partículas que componen al halo de materia oscura: masa (m), número de partículas (N) y longitud de dispersión (a). Finalmente el modelo se compara con datos observacionales para obtener valores de los parámetros microscópicos del BEC, dilucidando así la viabilidad de explicar materia oscura como un condensado de Bose-Einstein. Debido a la falta de evidencia observacional en el ámbito de estrellas bosónicas, la única condición a imponer es el equilibrio mecánico que, junto con la restricción de gas diluido, nos proporciona cotas mínima y máxima para el número de partículas y, por tanto, de la masa total de una BS, siendo estos límites funciones de m y a.
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