Estudio del origen y evolución de la galaxia sagitario mediante simulaciones numéricas de n-cuerpos

Abstract

Se estudió la evolución de Sagitario, una de las galaxias satélites de la Vía Láctea, mediante simulaciones numéricas de N-Cuerpos sin materia oscura y con diferentes contenidos de ésta. Con el fin de encontrar la posición y velocidad iniciales que pudo tener el progenitor de Sagitario, de tal manera que después de un intervalo de tiempo dado éste se encuentre en la posición y presente la velocidad radial (galactocéntrica) observadas de Sagitario (16 kpc y 171 km/s respectivamente), se estudió numericamente la evolución de una partícula de prueba durante 10 Gyr inmersa en el potencial rígido de la Via Láctea. Este potencial tiene tres componentes en donde el disco es representado por un potencial de Miyamoto-Nagai, el esferoide por un potencial de Hernquist y el halo de materia oscura por un potencial logarítmico. El posible progenitor de Sagitario se construyó como una colección de partículas que obedecen a una distribución de densidad de Plummer mientras que los halos de materia oscura fueron construidos obedeciendo a un perfil Navarro Frenk and White (NFW). La esfera de Plummer y el sistema conformado por un halo de materia oscura y una esfera de Plummer –objetos con materia oscura- se introdujeron dentro del potencial de la Vía Láctea con diferentes condiciones iniciales (órbitas) y se simuló la evolución de dichos sistemas por 10 mil millones de años (10 Gyr) usando el código de simulaciones Gadget2 en su componente Tree-code. Se analizó la evolución, el posible desmembramiento de los objetos iniciales debido a las fuerzas de marea producidas por el potencial galáctico. Adicionalmente, se estudiaron las propiedades físicas de la componente bariónica de los objetos bajo estudio tal y como serían medidas por un observador situado en la tierra, con el fin de comparar los resultados de las simulaciones con los datos de Sagitario provenientes de las observaciones. Al realizar las simulaciones numéricas usando el software libre Gadget2 para progenitores que tienen solamente materia bariónica, se encontró que ninguno de éstos reproducen las propiedades observadas de Sagitario, por lo cual este satélite inicialmente tuvo que estar inmerso en un halo de materia oscura. Se encontró que si un satélite tiene un radio de Plummer de 0.6 kpc, al estar inmerso en un halo cuya masa inicial esté entre 9x106 y 9x107 masas solares, reproduce la mayoría de las propiedades físicas de Sagitario; sin embargo, debido a que todos los sistemas simulados presentan un radio de brillo medio más bajo que el observado en la galaxia enana, se concluye que su progenitor no pudo tener un radio de Plummer inicial entre 0.5 y 0.6 kpc; por el contrario, éste tuvo que ser una galaxia extendida con radio de Plummer aproximadamente mayor o igual 1.2 kpc /Abstrac We studied the evolution of Sagittarius, one of the dwarf spheroidal galaxies (Dsph) of the Milky Way, using numerical N-Body simulations. This object was simulated with and without dark matter. We studied numerically the evolution of a test particle immersed in a rigid potential during 10 Gyrs, in order to stablish the initial position and velocity of the progenitor of Sagittarius, such that, after a time minor than 10 Gyrs, this object reach the galactocentric position and radial velocity currently observed (16 kpc and 171 km/s respectively). The Milky Way was modeled as a three-component rigid potential where the disk is represented by a Miyamoto-Nagai potential; the spheroid by a Hernquist potential and the dark matter halo by a logarithmic potential. The progenitor of Sagittarius was modeled as a Plummer sphere and its dark matter halo, as a sphere which obeys a NFW density profile. The Plummer sphere and the system conformed by a dark halo and a Plummer sphere (objects with dark matter), were immersed in the potencial of our galaxy with different initial conditions (orbits). We simulated the evolution of these systems during 10 Gyrs using Gadget2 code in its tree-code component. We analyzed the disruption of the initial objects due to the strong tidal forces produced by the galactic potential. Furthermore, we determined the physical properties of the barionic component of the initial systems measured by a terrestial observer and we compared them with the current observational data. We found that progenitors with only barionic matter do not reproduce the current physical properties observed in Sagittarius; this fact reveals that this object initially was immersed in a dark halo. If a satellite has an initial Plummer radius of 0.6 kpc and it is immersed in a dark halo whose initial mass is between entre 9x106 y 9x107 solar masses this reproduces some physical properties; nevertheless, in the whole simulations set, we found that the half light radius was lesser than the one observed in Sagittarius; hence, the progenitor of this satellite was an extended galaxy, i.e, its Plummer radius had have been higher or equal to 1.2 kpc.