Toward a Universal Model for the Mass Accretion History of Dark Matter Halos in Cosmological Simulations

È ormai ben accettato che una grande percentuale della densità di energia dell’universo è sotto forma di materia oscura non barionica, un tipo ancora identificato di materia che non emette o interagisce con la radiazione elettromagnetica. Attualmente, la maggior parte della materia oscura è virializzata in grandi strutture chiamate ‘aloni’ formatisi tramite clustering gerarchico, una serie di fusioni successive di aloni più piccoli originatisi dalla crescita delle perturbazioni del campo di densità dell’universo primordiale. Lo studio di questo albero di fusioni, e del suo ramo principale, è di primaria importanza per la comprensione delle proprietà degli aloni al tempo attuale. Gli strumenti principali per lo studio dell’evoluzione delle strutture in regime non lineare sono grandi simulazioni numeriche, che evolvono opportune condizioni iniziali per integrazione numerica delle equazioni della gravità. Presenteremo il nostro set di simulazioni, in parte sviluppate nel contesto di questo lavoro. Sfruttando l’ampia statistica e gamma dinamica fornita, presenteremo il nostro raffinamento ed espansione di un modello precedente per la storia di accrescimento di massa degli aloni, ampliando notevolmente la sua applicabilità. In particolare, il nostro modello ci permette di caratterizzare sia la storia di formazione mediana sia la distribuzione completa degli aloni, e ne discuteremo qualche applicazione. Studiando lo scatter della distribuzione, presenteremo un’analisi preliminare delle distribuzioni percentili delle storie di accrescimento di massa. Nonostante i risultati non siano conclusivi, forniremo una caratterizzazione che può risultare utile per controllare la validità di metodi per generare alberi di fusioni sintetici. Discuteremo dell’universalità del modello, che ci permette di applicare i nostri risultati a cosmologie di neutrini massivi. Diversi esperimenti negli ultimi anni hanno confermato l’esistenza di oscillazioni di sapore nella propagazione di flussi di neutrini, un fenomeno di solito interpretato come l’effetto di una massa non nulla per i neutrini insieme ad un mixing degli autostati di sapore e di massa. La presenza di masse non nulle dei neutrini ha grandi implicazioni cosmologiche, provocando in particolare un rallentamento della crescita e dell’evoluzione delle strutture su piccola scala. Illustreremo come modificare il nostro modello per tenere conto di questi effetti.