Primordial Black Holes as Dark Matter Candidate and Possible Feedback Source at Very High Redshift
| dc.catalogador | pva | |
| dc.contributor.advisor | Tissera, Patricia | |
| dc.contributor.advisor | Padilla, Nelson | |
| dc.contributor.author | Casanueva Villarreal, Catalina Isabel | |
| dc.contributor.other | Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Astrofísica | |
| dc.date.accessioned | 2025-05-19T15:07:57Z | |
| dc.date.available | 2025-05-19T15:07:57Z | |
| dc.date.issued | 2025 | |
| dc.date.updated | 2025-05-12T17:58:34Z | |
| dc.description | Tesis (Doctor in Astrophysics)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2025 | |
| dc.description.abstract | Los agujeros negros primordiales (Primordial Black Holes, PBHs) son objetos hipotéticos que podrían haberse formado en el Universo temprano, contribuyendo potencialmente a la materia oscura (Dark Matter, DM) y dejando huellas observables en la formación de estructuras cósmicas y en la radiación de fondo. En esta tesis, investigamos su impacto utilizando dos enfoques complementarios: un modelo semianalítico para estudiar el calentamiento inducido por PBHs tanto en los bariones localizados en el medio intergaláctico (Intergalactic Medium, IGM) como en halos de DM a alto corrimiento al rojo (redshift, z), y un marco completamente analítico para calcular sus contribuciones a los fondos de radiación cósmica. Ambos enfoques incorporan un modelo detallado de acreción-emisión, considerando distintos regímenes de acreción, incluidos el flujo de acreción dominado por advección de electrones, el flujo de acreción dominado por advección estándar, el flujo de acreción caliente y luminoso y el régimen de disco delgado. Esto garantiza una caracterización físicamente consistente de la luminosidad de los PBHs en distintos entornos astrofísicos.En el primer enfoque, desarrollamos un modelo semianalítico para cuantificar el calentamiento del gas por PBHs tanto en el IGM como en los halos, incorporando mecanismos de enfriamiento relevantes a alto redshift. Este modelo se aplica sobre una simulación de Cielo a z ~ 23 para evaluar la evolución térmica del gas y analizar el impacto de la acreción de PBHs en la formación temprana de estructuras. Esto nos permite restringir la abundancia de PBHs en función de sus efectos sobre la temperatura y el estado de ionización del medio circundante.En el segundo enfoque, construimos un modelo completamente analítico para evaluar la contribución de los PBHs a los fondos de radiación cósmica, centrándonos en el fondo cósmico de rayos X, el fondo de Lyman-Werner y el fondo cósmico de radio. Comparando la emisión predicha de PBHs con las restricciones observacionales, derivamos límites estrictos sobre su abundancia y evaluamos su posible papel en la configuración de los fondos cósmicos no resueltos.Ambos enfoques producen restricciones consistentes, reforzando la solidez de nuestros resultados. Probando distribuciones de masa monocromática para los PBHs, encontramos que para M_PBH = 1 M_sun, las restricciones combinadas limitan su abundancia a f_PBH ≤ 7 x 10⁻³. Para PBHs en el rango M_PBH = 10 - 100 M_sun, encontramos una restricción más estricta de f_PBH ≤ 6 x 10⁻⁴.Este estudio resalta la complementariedad entre las restricciones derivadas del calentamiento a pequeña escala y las impuestas por los fondos de radiación cósmica a gran escala, proporcionando una perspectiva multiescala sobre la física de los PBHs. Los límites obtenidos se encuentran entre los más estrictos hasta la fecha, lo que refuerza la solidez del análisis. Al integrar simulaciones de alta resolución con técnicas de post-procesamiento y formular un marco analítico exhaustivo, esta tesis ofrece una evaluación rigurosa sobre la viabilidad de los PBHs como candidatos a DM y su influencia en la evolución cósmica temprana. | |
| dc.description.funder | ANID | |
| dc.fechaingreso.objetodigital | 2025-05-12 | |
| dc.format.extent | xx, 160 páginas | |
| dc.fuente.origen | Autoarchivo | |
| dc.identifier.doi | 10.7764/tesisUC/AST/104360 | |
| dc.identifier.uri | https://doi.org/10.7764/tesisUC/AST/104360 | |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.uc.cl/handle/11534/104360 | |
| dc.information.autoruc | Instituto de Astrofísica; Tissera, Patricia; 0000-0001-5242-2844 ; 1167485 | |
| dc.information.autoruc | Instituto de Astrofísica; Padilla, Nelson; S/I; 1003598 | |
| dc.information.autoruc | Instituto de Astrofísica; Casanueva Villarreal, Catalina Isabel; S/I; 232178 | |
| dc.language.iso | en | |
| dc.nota.acceso | contenido completo | |
| dc.rights | acceso abierto | |
| dc.rights.license | Atribución 4.0 Internacional (CC BY 4.0) | |
| dc.rights.uri | https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.es | |
| dc.subject | Acreción: discos de acreción | |
| dc.subject | Física de agujeros negros | |
| dc.subject | Cosmología: materia oscura | |
| dc.subject | Universo temprano | |
| dc.subject | Radiación de fondo cósmica | |
| dc.subject | Radiación difusa | |
| dc.subject.ddc | 520 | |
| dc.subject.dewey | Astronomía | es_ES |
| dc.title | Primordial Black Holes as Dark Matter Candidate and Possible Feedback Source at Very High Redshift | |
| dc.type | tesis doctoral | |
| sipa.codpersvinculados | 1167485 | |
| sipa.codpersvinculados | 1003598 | |
| sipa.codpersvinculados | 232178 |