Dwarf Galaxies in the Galactic Potential as probes of its internal structure
(2022) ASTK02 20221Lund Observatory - Undergoing reorganization
- Abstract
- Satellite galaxies on bound orbits around the Milky Way (MW) are constantly subject to tidal forces from the MW. If the tidal forces are large enough, they may strip the outermost stars of the satellite, that in turn distribute themselves in long elongated stellar streams. These stellar streams are good probes of the Galactic potential due to the constraints they place on the structure of the potential they reside in. Through numerical integration of satellite galaxy disruptions, we perform a qualitative study on how a dynamically significant dark matter (DM) disk affects the evolution of associated stellar streams. Apart from the ordinary MW potential with an assumed total DM density of ρtot ∼ 0.008M⊙pc−3 at the solar position, we... (More)
- Satellite galaxies on bound orbits around the Milky Way (MW) are constantly subject to tidal forces from the MW. If the tidal forces are large enough, they may strip the outermost stars of the satellite, that in turn distribute themselves in long elongated stellar streams. These stellar streams are good probes of the Galactic potential due to the constraints they place on the structure of the potential they reside in. Through numerical integration of satellite galaxy disruptions, we perform a qualitative study on how a dynamically significant dark matter (DM) disk affects the evolution of associated stellar streams. Apart from the ordinary MW potential with an assumed total DM density of ρtot ∼ 0.008M⊙pc−3 at the solar position, we consider two DM disks, one with ρDDISK(R⊙) ∼ 0.01M⊙pc−3 and the other with ρDDISK(R⊙) ∼ 0.065M⊙pc−3. We find that for high velocity encounters where the satellite passes through the disk at a pericenter ∼ 4kpc, traces of tidal shocks can be seen as gaps in the stellar streams’ offsets in an energy-angular momentum plane. Based on the ranges in offsets, we conclude that the largest of these densities is highly unlikely to be realistic for the MW. (Less)
- Popular Abstract (Swedish)
- Mörk materia, som det ofta kallas, utgör den största delen av materian i Universum. Då den inte interagerar med synligt ljus, är det omöjligt att observera dess närvaro direkt. Istället får man tillta indirekta metoder, där man kollar på hur objekt som är synliga påverkas av den mörka materiens närvaro. Ett exempel på en sådan metod är att studera egenskaper hos så kallade stellar streams, eller ``stjärnströmmar". När dvärggalaxer och klothopar, eller under samlingsnamnet ``satelliter", rör sig genom eller i närheten av Vintergatan så utsätts de för tidvattenkrafter - samma fenomen som orsakar variationer i havsvattennivån på grund av månens gravitation. Om krafterna blir större än satellitens egna dragningskraft, kommer de yttersta... (More)
- Mörk materia, som det ofta kallas, utgör den största delen av materian i Universum. Då den inte interagerar med synligt ljus, är det omöjligt att observera dess närvaro direkt. Istället får man tillta indirekta metoder, där man kollar på hur objekt som är synliga påverkas av den mörka materiens närvaro. Ett exempel på en sådan metod är att studera egenskaper hos så kallade stellar streams, eller ``stjärnströmmar". När dvärggalaxer och klothopar, eller under samlingsnamnet ``satelliter", rör sig genom eller i närheten av Vintergatan så utsätts de för tidvattenkrafter - samma fenomen som orsakar variationer i havsvattennivån på grund av månens gravitation. Om krafterna blir större än satellitens egna dragningskraft, kommer de yttersta stjärnorna att fördela sig i avlånga och nästan endimensionella svansar både framför och bakom satellitens centrala delar. Med hjälp av dessa stjärnströmmar kan man konstruera modeller av den Galaktiska potentialen, och på så sätt skymta den mörka materiens närvaro och betydelse.
Flertalet studier har visat att Vintergatan haft en ganska lågmäld historia av Galaktiska kollisioner, vilket resulterat i marginella koncentrationer och densiteter av mörk materia i den Galaktiska skivan. Genom att kollidera dvärggalaxer in i den Galaktiska skivan bestående av olika mängder mörk materia, undersöker vi huruvida och vilka koncentrationer av mörk materia som är rimliga. Vi anmärker även hur en mer betydande mängd mörk materia i den Galaktiska skivan påverkar förändringen och utvecklingen av stjärnströmmar. Även om en signifikant koncentration mörk materia är osannolik, så kan liknande påföljder möjligtvis observeras för satelliter som rört sig genom stora massiva gas-moln, vars närvaro bidrar till lokalt förhöjda densiteter i Vintergatans skiva. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/9090370
- author
- Marklund, Arn LU
- supervisor
-
- David Hobbs LU
- organization
- course
- ASTK02 20221
- year
- 2022
- type
- M2 - Bachelor Degree
- subject
- keywords
- Numerical integration, Stellar Streams, Dwarf Galaxies, Dark Matter
- report number
- 2022-EXA193
- language
- English
- id
- 9090370
- date added to LUP
- 2022-06-23 11:01:24
- date last changed
- 2022-06-23 11:01:24
@misc{9090370,
abstract = {{Satellite galaxies on bound orbits around the Milky Way (MW) are constantly subject to tidal forces from the MW. If the tidal forces are large enough, they may strip the outermost stars of the satellite, that in turn distribute themselves in long elongated stellar streams. These stellar streams are good probes of the Galactic potential due to the constraints they place on the structure of the potential they reside in. Through numerical integration of satellite galaxy disruptions, we perform a qualitative study on how a dynamically significant dark matter (DM) disk affects the evolution of associated stellar streams. Apart from the ordinary MW potential with an assumed total DM density of ρtot ∼ 0.008M⊙pc−3 at the solar position, we consider two DM disks, one with ρDDISK(R⊙) ∼ 0.01M⊙pc−3 and the other with ρDDISK(R⊙) ∼ 0.065M⊙pc−3. We find that for high velocity encounters where the satellite passes through the disk at a pericenter ∼ 4kpc, traces of tidal shocks can be seen as gaps in the stellar streams’ offsets in an energy-angular momentum plane. Based on the ranges in offsets, we conclude that the largest of these densities is highly unlikely to be realistic for the MW.}},
author = {{Marklund, Arn}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
title = {{Dwarf Galaxies in the Galactic Potential as probes of its internal structure}},
year = {{2022}},
}