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Figura: https://academic.oup.com/mnras/article/417/2/1303/984467

Previos trabajos han mostrado que la abundancia de subestructuras observada en simulaciones cosmológicas de formación de estructuras con materia oscura fria (CDM) supera la abundancia de galaxias satélites observadas en el universo local (Klypin et. al. 1999, Bullock 2010). Una de las interpretaciones de esta inconsistencia plantea un problema para el modelo estándar del universo (LCDM), y sugiere entonces que la materia oscura en el universo puede ser de una naturaleza sutilmente distinta a la materia oscura fría. Trabajos recientes (Maccio et. al. 2012) han mostrado que mezclas de materia oscura tibia con materia oscura fría (C+WCDM) permiten conservar las predicciones del modelo estándar a grandes escalas, pero ayudan a modificar las propiedades de la distribucion de masa en las escalas mas pequeñas. El objetivo en esta iniciativa de investigación es utilizar simulaciones cosmologicas, modelos semi-analiticos y modelamiento teorico para estudiar a profundidad las propiedades de las estructuras de materia oscura en modelos C+WDM y las propiedades de las galaxias que se forman en dicho escenario, con el fin de restringir el espacio de parámetros relacionado con la posible naturaleza de la materia oscura.

Una cantidad de crucial importancia en el estudio del proceso de formación de estructuras es la función del campo de densidad de masa cosmica. Esta función describe la distribución espacial de masa en cada punto del universo a un instante dado. Su estudio permite, además de entender el proceso de formación de estructuras, estimar los valores de los parámetros cosmológicos que caracterizan las propiedades del universo en un modelo cosmológico dado. Recientemente se han desarrollado poderosas técnicas para realizar el análisis de las propiedades de campo de densidad cosmológico (Kitaura et al 2012, Muñoz-Cuartas et al. 2011, Muñoz-Cuartas et al. 2012, Wang et al. 2009). En esta iniciativa, que promete una gran cantidad de resultados de impacto en la comunidad científica, se pretende usar surveys de galaxias (2MASS, SDSS, 6dF) para identificar halos de materia oscura y realizar reconstrucciones del campo de densidad de masa cósmica, eso nos permitirá hacer estimación de parámetros cosmológicos, estudiar la dinámica y condiciones iniciales del universo local, estudiar la topología de la distribucion de masa en el universo, analizar desviaciones en el campo de radiación cósmica de fondo inducidas por la formación de estructuras y estudiar peculiaridades en la distribucion de masa inducidas por el proceso de formación de estructuras, como los Barionic Acoustic Oscillations (BAOSs).

Figura: Tesis Maestría "The Late Integrated Sachs-Wolfe Effect and its detectability in galaxy-redshift surveys" por Valencia-Díaz, D. R.

Figura: Tesis de Doctorado "On the formation of polar ring galaxies in minor mergers: the case of the system AM 2229-735" por Luis Fernando Quiroga. 

Aunque los procesos físicos principales asociados al proceso de formación de galaxias son mas o menos bien entendidos, la confrontación de los resultados de los modelos con las observaciones muestra discrepancias tales que alcanzan a motivar una revisión detallada de los modelos de formación de galaxias (Baugh 2006). Estas discrepancias se hacen aún mas notables cuando se comparan los resultados de los modelos con las observaciones a alto redshift (Müller et. al. 2011). En esta iniciativa de investigación se propone el uso de simulaciones de formación de galaxias y observaciones de galaxy redshift surveys para atender este problema. Actualmente, en colaboración con Steffen Hess se esta ejecutando un conjunto de simulaciones hidrodinámicas del proceso de formación de galaxias. El objetivo de este conjunto de simulaciones es validar un nuevo método para realizar simulaciones hidrodinámicas en astrofísica (VPH, Hess & Springel 2011), y utilizar los resultados de dichas simulaciones para estudiar (con una muestra estadística y buena resolución) el proceso de formación de galaxias. Los resultados de dichas simulaciones pueden compararse con galaxy redshift surveys para explorar los mecanismos físicos que rigen el proceso de formación de galaxias. Pueden usarse para estudiar los efectos del ambiente en la evolución de las galaxias y también pueden ser utilizados para estudiar el origen físico de las diferencias que se han detectado recientemente en el patrón de clustering entre muestras de galaxias a alto redshift y en simulaciones cosmológicas.