Density and velocity profiles in dark scattering models

Per quanto la cosmologia osservativa odierna sia in una fase di precisione senza precedenti, con i dati CMB, BAO, e Supernovae Ia che mostrano di essere in accordo con l’attuale modello LCDM, i dati Planck sono in tensione con quelli a basso redshift, provenienti ad esempio dal misurazioni di weak lensing, che puntano verso un tasso più basso di crescita delle strutture. I modelli Dark Scattering qui trattati sono caratterizzati dalla evoluzione di un campo scalare classico con il ruolo di DE, e dalla interazione che le particelle di Materia Oscura (DM) hanno con questo campo. Considerando le particelle DM in moto attraverso il fluido DE, esse osservano un flusso di momento diverso da zero, indice di una forza proporzionale alla sezione d'urto di scattering tra DE e DM. Nel presente lavoro sono stati analizzati dati provenienti da simulazioni cosmologiche N-body DM-only per cinque modelli: due a equazione di stato DE costante, due con equazione di stato dipendente dal tempo, e infine il modello standard LCDM come base di confronto. Le condizioni iniziali sono uguali per tutti i modelli, in modo tale che ogni differenza rilevata nei risultati sia riconducibile agli effetti dei diversi modelli cosmologici. Sono stati ricavati i profili di densità e, per la prima volta su questi dati, i profili di velocità, di un significativo di aloni di materia oscura per ogni cosmologia, divisi in bin di massa e per tre redshift. Viene evidenziato come il termine aggiuntivo di drag nei modelli dark scattering abbia due effetti diversi nella crescita delle strutture. Nel regime lineare, infatti, le particelle DM in infall verso il centro degli ammassi hanno una direzione radiale del moto e l'attrito con il fluido DE le fa rallentare, diminuendo la loro velocità. Quando passano al regime non lineare, acquistano una componente tangenziale di velocità che di fatto fa sì che l'interazione con l'energia oscura provochi una perdita di energia cinetica con conseguente collasso più rapido.