Publicación: Explorando la estructura de la Vía Láctea a través de integración numérica de órbitas estelares
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Resumen en español
RESUMEN: La materia oscura, que constituye aproximadamente el 85% de la materia del universo, sigue siendo uno de los mayores misterios de la física y astronomía modernas. Aunque no interactúa directamente con la luz, su influencia gravitacional afecta significativamente la dinámica de las galaxias. En particular, el halo de materia oscura juega un papel fundamental en la estabilidad y evolución de las órbitas estelares, especialmente en las regiones externas de las galaxias. Sin embargo, los modelos actuales aún no logran capturar completamente la complejidad de esta interacción. Este proyecto tiene como objetivo desarrollar simulaciones numéricas de órbitas estelares utilizando técnicas avanzadas de integración numérica en distintos modelos de la Vía Láctea, incorporando componentes como el halo de materia oscura, discos y bulbos galácticos. A través de estas simulaciones, se busca entender cómo la estructura del halo afecta la dinámica estelar y compararla con observaciones astronómicas recientes. En este trabajo, el uso de estos métodos numéricos ha proporcionado un modelo para obtener una representación de la distribución de materia oscura en la Vía Láctea, validando su influencia en la dinámica estelar mediante la comparación directa con datos de la misión Gaia. Entre los resultados más llamativos que se obtuvieron, se vio que las simulaciones que incorporan un halo de materia oscura con masaMhalo = 1,0×1012M⊙ reprodujeron la velocidad circular del Sol con un error de ∼ 0,8%, a su vez que demostraron consistencia con los perfiles de velocidad radial observados. Este trabajo establece un marco metodológico para la simulación de la dinámica estelar, integrando potenciales realistas para el bulbo, disco y halo galácticos, y ofrece evidencia que respalda el papel dominante de la materia oscura en la estructura galáctica. Los resultados sientan las bases para futuros estudios que exploren refinamientos cosmológicos, ampliando la capacidad para estudiar la estructura de la Vía Láctea.
Resumen en inglés
ABSTRACT: Dark matter, which constitutes approximately 85 % of the universe’s matter, remains one of the greatest mysteries in modern physics and astronomy. Although it does not interact directly with light, its gravitational influence significantly affects the dynamics of galaxies. In parti- cular, the dark matter halo plays a fundamental role in the stability and evolution of stellar orbits, especially in the outer regions of galaxies. However, current models still fail to fully capture the complexity of this interaction. This project aims to develop numerical simulations of stellar orbits using advanced numerical integration techniques in different models of the Milky Way, incorporating components such as the dark matter halo, galactic disks, and bulges. Through these simulations, the goal is to understand how the structure of the halo affects stellar dynamics and to compare the results with recent astronomical observations. The use of these numerical methods has provided a model to obtain a representation of the dark matter distribution in the Milky Way, validating its influence on stellar dynamics through direct comparison with data from Gaia mission. Simulations incorporating a dark matter halo with mass Mhalo = 1,0 × 1012M⊙ reproduced the Sun’s circular velocity with an error of ap- proximately ∼ 0,8 %, while also demonstrating consistency with the observed radial velocity profiles. This work establishes a methodological framework for simulating stellar dynamics, integrating realistic potentials for the galactic bulge, disk, and halo, and provides evidence supporting the dominant role of dark matter in galactic structure. The results lay the ground- work for future studies exploring cosmological refinements, expanding the ability to study the evolution of the Milky Way.