Formacion de estructura con campos escalares: la ... - Cinvestav

4 INTRODUCCIÓNtiene algunas características muy interesantes que podrían resolver algunas anomalías dela materia oscura fría. A pesar de que la hipótesis de la materia oscura escalar es casiidéntica al modelo de materia oscura fría a escalas cosmológicas, tiene fuertes diferencias aescalas galácticas. La idea de este modelo es la siguiente. En un principio existía un campoescalar con una masa muy ligera del orden de m φ ∼ 10 −23 eV, esparcido homogéneamenteen el Universo. Debido a la inflación del Universo, este campo escalar se condensó a diferentesescalas y de alguna manera inició un colapso gravitacional. Aquí surge la primeradiferencia sustancial con el modelo de materia oscura fría. Debido a que las semillas delos halos de las galaxias se formaron por condensación, estos halos se esperan de todoslos tamaños. Las fluctuaciones primordiales inician el proceso de colapso gravitacionalde estos halos en un tiempo muy temprano y por eso vamos a ver halos bien formadosen tiempos anteriores a los predichos por la materia oscura fría. Este esquema es sóloteórico, uno de los objetivos de este proyecto es ver si este es el caso. Se espera entoncesque el campo escalar evolucione, ya sabemos que en la época de fluctuaciones linealeseste campo se comporta exactamente como materia oscura fría [8], pero el colapsarse yformar halos de galaxias es un proceso muy diferente al paradigma en boga. Este estudioya se ha elaborado para un halo esférico, la idea es llevar a cabo un estudio numéricocompleto, que nos pueda dar una guía completa para ver si este modelo es correcto odebemos modificarlo.Los antecedentes descritos nos llevan a plantearnos como objetivo general de investigaciónel estudio de la formación de estructura de gran escala y formación de halosgalácticos en el marco de teorías de la gravedad con campos escalares acoplados a lamétrica.En este trabajo de tesis vamos a tratar de dar una pequeña aportación al modelode materia oscura escalar para estudiar halos de materia oscura de galaxias. Para estecaso, se sabe que la dinámica tanto del campo escalar como de la geometría del espaciotiempose describen bien en el límite newtoniano y el sistema resultante se le conocecomo Schrödinger-Poisson [6]. Algunos estudios de este sistema los podemos encontrar en[6, 9, 10]. Sin embargo, uno de los inconvenientes de resolver la ecuación de Schrödingerrecide en su naturaleza de tipo parabólico, lo cual la hace complicada de resolver numéricamente.Esta complicación consiste en que se necesitan métodos implícitos para estabilidadnumérica. Por ello, proponemos hacer uso de la transformación de Madelung [11]