Matéria escura e bariônica em galáxias espirais: Uma análise conjunta de observações e simulações numéricas

A estrutura interna dos halos de matéria escura de galáxias é uma questão amplamente debatida.
Enquanto as simulações cosmológicas $\Lambda$CDM predizem perfis de densidade crescendo abruptamente em direção ao centro (cusps), as curvas de rotação das galáxias sugerem a presença de núcleos de matéria escura de densidade constante (cores). Entender a origem desta contradição cuspy-core é importante para restringir cenários cosmológicos e modelos de formação de galáxias. Nesta tese, apresento um conjunto de experimentos controlados com simulações de N-corpos+hidrodinâmicas de galáxias e observações simuladas para testar a precisão dos métodos observacionais na caracterização dos halos de matéria escura. Partindo de galáxias anãs em halos de matéria escura do tipo cuspy, foram encontradas curvas de rotação mais compatíveis com a forma esperada para núcleos cored, oferecendo assim evidência enganosa sobre a verdadeira natureza de seus halos. A principal razão para isto é a pressurização do meio interestelar pelo feedback estelar, o que reduz a velocidade circular do gás em ~5 km/s no kiloparsec central. Os experimentos sugerem que, mesmo com os dados de maior qualidade dos estudos atuais do problema cusp-core, é extremamente dificil corrigir esse efeito. Dado que as análises das curvas de rotação simuladas são muito consistentes com as observações, segue-se que os estudos observacionais dessas curvas podem não ser uma evidência conclusiva contra os halos de matéria escura cuspy. Outros fatos adicionais são examinados em detalhes, cuja maioria aponta na mesma direção. Na parte final desta tese, simulações de galáxias espirais mais massivas são utilizadas para introduzir uma metodologia para testar os metodos de determinação da distribuição de massa estelar a partir de dados fotométricos, e alguns resultados preliminares são apresentados. Globalmente, este estudo representa uma abordagem muito detalhada e inovadora para estudar a precisão na recuperação das distribuições radiais da matéria escura e bariônica a partir de observações fotométricas e cinemáticas.