Dark matter spikes close to galactic black holes and their impact for DM signals at telescopes

Lo studio della materia oscura è uno dei temi principali della fisica oltre il Modello Standard degli ultimi decenni. Ad oggi sono state raccolte numerose evidenze cosmologiche e astrofisiche indipendenti che richiedono la presenza di materia aggiuntiva non barionica, nota come materia oscura, la cui natura non è ancora stata determinata. Una delle principali tecniche per svelarne le interazioni non gravitazionali è la rivelazione indiretta, ossia l'uso di dati da telescopi per cercare segnali di annichilazione di materia oscura, previsti nei modelli in cui la materia oscura è una reliquia termica. L'obiettivo della tesi è studiare l'impatto delle incertezze relative al profilo di densità della materia oscura nella Via Lattea sui vincoli di rivelazione indiretta ottenuti dal Centro Galattico, il bersaglio più promettente per questo tipo di ricerca. Il numero atteso di eventi di segnale scala come il quadrato della densità di materia oscura, ed è quindi estremamente sensibile al profilo di densità assunto: per un insieme di profili rappresentativi, i cui parametri sono fissati tramite vincoli osservativi, il segnale previsto dalla regione centrale varia di oltre due ordini di grandezza da un profilo all'altro. Un semplice modello di reliquia termica è poi confrontato con i limiti sperimentali sulla sezione d'urto di annichilazione per valutarne la compatibilità. Nel Centro Galattico è inoltre presente il buco nero supermassiccio Sgr A*, la cui crescita adiabatica può ridistribuire la materia oscura circostante in una cuspide molto densa, detta spike, che può quindi migliorare drasticamente le prospettive di rivelazione indiretta. Ri-deriviamo quindi il profilo di densità della spike generato dalla crescita adiabatica di Sgr A* e ne valutiamo l'impatto sui vincoli, mostrando quanto fortemente essi dipendano dalla distribuzione più interna di materia oscura.