Los tiempos de ensamblaje de halos de materia oscura : un análisis de su relación con las galaxias y la red cósmica con datos de la simulación Illustris-TNG300

Abstract

Esta tesis cuantifica cómo la red cósmica y el entorno local de los halos modulan la coevolución entre galaxias y halos de materia oscura en el marco del modelo $\Lambda$CDM, utilizando la simulación hidrodinámica \textit{IllustrisTNG300-1} en $z=0$. El análisis se centra en galaxias centrales y satélites con masa estelar en el rango $10^{9} \leq M_\star~[\text{\Msunh}] \leq 10^{11.5}$, para las cuales se reconstruyen historias de ensamblaje de galaxias y sus halos anfitriones, cuyo rango de masa es $10^{11}\leq M_h[\text{\Msunh}] \leq 10^{14.1}$.

Los resultados muestran que, para galaxias centrales de baja masa, la eficiencia de formación estelar $F_\star$ y el tiempo de ensamblaje de las galaxias centrales $z_G$ contienen una señal robusta de $z_H$, mientras que en satélites esta conexión se diluye por procesos ambientales posteriores a la caída en el halo. Además, se encontró que al fijar la masa del halo, en el régimen de baja masa $M_h \lesssim 10^{12.1}$ \Msunh, la correlación entre $z_H$ y $z_G$ se hace más robusta y para $F_\star$ aún es significativa. En términos de entorno local, se observó que estadísticamente $\alpha_R$ discrimina de forma eficiente halos de ensamblaje temprano/tardío, mostrando que, especialmente en el régimen de baja masa, halos que se ensamblan temprano tienden a habitar entornos de alta anisotropía, mientras que aquellos que han ensamblado más tarde tienden a habitar entornos más isotrópicos. Adicionalmente, los resultados indican que a masa de halo fija, $\alpha_R$ actúa como modulador del acoplamiento efectivo halo--galaxia a través de $z_H$, revelando una jerarquía donde $z_H$ es el factor dominante en los parámetros observacionales $z_G$ y $F_\star$, mientras que $\alpha_R$ actúa como modulador estructural asociado al \textit{tidal assembly bias}. En términos de la red cósmica, encontramos que la clasificación morfológica por sí sola es insuficiente para aislar las diferencias en los tiempos de ensamblaje de los halos y tampoco tiene efectos sobre la relación $z_H$--$F_\star$ y $z_H$--$z_G$, por lo que $\alpha_R$ captura las variaciones locales del entorno, sirviendo como puente físico entre el entorno local y $z_H$. Finalmente, estos resultados sugieren que el ensamblaje del halo deja una huella medible en las galaxias, modulada por el entorno local, pero no determinada por la red cósmica. La clasificación morfológica y $\alpha_R$ son descriptores complementarios. (Texto tomado de la fuente)

This thesis quantifies how the cosmic web and the local halo environment modulate the co-evolution between galaxies and dark matter haloes within the $\Lambda$CDM framework, using the hydrodynamical simulation \textit{IllustrisTNG300-1} at $z=0$. The analysis focuses on central and satellite galaxies with stellar masses in the range $10^{9} \leq M_\star~[\text{\Msunh}] \leq 10^{11.5}$, for which the assembly histories of galaxies and their host haloes are reconstructed, with halo masses spanning $10^{11}\leq M_h[\text{\Msunh}] \leq 10^{14.1}$.

The results show that, for low-mass central galaxies, the stellar formation efficiency $F_\star$ and the assembly time of central galaxies $z_G$ contain a robust signal of $z_H$, whereas for satellites this connection is diluted by environmental processes after infall into the host halo. In addition, we find that at fixed halo mass, in the low-mass regime $M_h \lesssim 10^{12.1}$ \Msunh, the correlation between $z_H$ and $z_G$ becomes more robust, and for $F_\star$ it remains significant. In terms of the local environment, we observe that statistically $\alpha_R$ efficiently discriminates early-/late-assembling haloes, showing that, especially in the low-mass regime, early-assembling haloes tend to inhabit highly anisotropic environments, whereas those assembling later tend to inhabit more isotropic environments. Furthermore, the results indicate that at fixed halo mass, $\alpha_R$ acts as a modulator of the effective halo--galaxy coupling through $z_H$, revealing a hierarchy in which $z_H$ is the dominant factor in the observational parameters $z_G$ and $F_\star$, while $\alpha_R$ acts as a structural modulator associated with \textit{tidal assembly bias}. In terms of the cosmic web, we find that the morphological classification alone is insufficient to isolate differences in halo assembly times and also has no effect on the $z_H$--$F_\star$ and $z_H$--$z_G$ relations; therefore, $\alpha_R$ captures local variations of the environment, serving as a physical bridge between the local environment and $z_H$. Finally, these results suggest that halo assembly leaves a measurable imprint on galaxies, modulated by the local environment but not determined by the cosmic web. Morphological classification and $\alpha_R$ are complementary descriptors.