Doktorsvörn í eðlisfræði - Tamar Meshveliani

Doktorsefni:  Tamar Meshveliani

Heiti ritgerðar: Eiginvíxlverkandi hulduefni, heitt hulduefni og áhrif þeirra í dvergvetrarbrautum (The impact of Self-Interacting Dark Matter and Warm Dark Matter in dwarf galaxies)

Andmælendur:
Dr. Azadeh Fattahi Savadjani, dósent við Durham University, Bretlandi
Dr.  Camila Correa, rannsóknarmaður hjá CEA, Paris-Saclay, Frakklandi

Leiðbeinandi:  Dr. Jesús Zavala Franco, prófessor við Raunvísindadeild HÍ

Einnig í doktorsnefnd:
Dr. Gunnlaugur Björnsson, vísindamaður við Raunvísindastofnun Háskólans
Dr. David James Edward Marsh, Ernest Rutherford Fellow og Proleptic Lecturer, King's College, Bretlandi

Stjórnandi varnar: Dr. Einar Örn Sveinbjörnsson, prófessor og deildarforseti Raunvísindadeildar HÍ

Ágrip
Í heimsfræði er svonefnt ΛCDM-líkan hin viðtekna lýsing á myndun og þróun stærri efniseininga í alheimi. Það samanstendur að megninu til af köldu hulduefni (CDM), sem er óskammtað, hægfara og árekstralaust. Við myndun stærri kerfa, safnast hulduefnið undan eigin þyngdarverkun, í víðfema en þétta hjúpa. Hulduefnishjúparnir hafa styrkjandi áhrif á stöðugleika vetrarbrauta, en aukinn útþennsluhraði alheims á síðari stigum stafar af heimsfasta, Λ. HermanirΛCDM-líkana hafa oft ekki samræmst niðurstöðum mælinga á vetrarbrautum og grunneiningum þeirra, sér í lagi hafa hefðbundnar hulduagnir ekki fundist. Þar með hefur svigrúm aukist til að kanna aðra möguleika og á þann hátt hefur spurningin um gerð og eiginleika huldusefnis orðið ein af meginráðgátum eðlisfræðinnar. Þessi ritgerð tekur þessa spurningu til umfjöllunar og skoðar samhengið á milli tveggja tilgáta um breytta heimsmynd hulduefnis: Annars vegar eiginvíxlverkandi hulduefni (e. Self-Interacting Dark Matter - SIDM) og svo heitt hulduefni (Warm Dark Matter - WDM). Í fyrra tilvikinu breytir sterk eiginvíxlverkun hreyfifræði hulduefnishjúpanna, en hið síðara veldur því að varmafræðilegur hraði í ungum alheimi dregur úr fjölda og innri þéttleika hjúpa með lítinn massa. Þessi tilvik hafa verið innleidd til að leysa ósamkvæmni á milli hulduefnis og mælinga á dvergvetrarbrautum. Í WDM-hlutanum byggjum við á hermireikningum í hárri upplausn, sem innihalda EAGLE líkanið af myndun vetrarbrauta til að varpa ljósi á hvernig tölfræðilegir eiginleikar safns dvergvetrarbrauta tengjast nánasta (~Mpc) umhverfi í Grenndarhópnum. Við beinum sjónum að heimsfræðilegum svæðum með undirþéttleika sem lítt hafa verið könnuð með tilliti til forspáa CDM og WDM. Í ljós kemur að dreifingarfall massa stjarna í vetrarbrautum er í þessum tveimur tilfellum eins ef massinn er hár (M_* > 10^7 Msun), en fyrir lægri massa spáir WDM færri dvergvetrarbrautum en CDM. Í SIDM-hlutanum nýtum við aflfræðilega framsetningu sem er kvörðuð við hermireikninga til að kanna lokaskeið í þróun SIDM hjúpa, skeið þyngdarvermins hruns. Við sýnum að á vissu svæði í stikarúmi SIDM-líkananna, hafa dvergvetrarbrautir tvítindadreifingu þar sem sumar hafa þéttann kjarna á meðan aðrar eru yddar. Þeir hjúpar sem hafa þegar fallið saman innihalda miðlungsstór svarthol. Þessar niðurstöður varða leið að lausn svonefnds margbreytileika í fylgiþokum vetrarbrautarinnar. Loks útvíkkum við greiningu á skeiði kjarna-hruns í SIDM-líkönum, með því að taka einnig tillit til áhrifa þungeinda í hjúpnum. Sér í lagi hugum við að því hvernig nýta má óvermnióbreytur til að spá fyrir um svörun og breytingu á brautum stjarna þegar SIDM-kjarninn fellur saman.

Um doktorsefnið

Tamar Meshveliani fæddist árið 1993. Hún lauk BA gráðu í eðlisfræði við Frjálsa háskólann í Tbilisi árið 2015. Tamar lauk sameiginlegri meistaragráðu í stjörnufræði og stjarneðlisfræði við Háskólann í Innsbruck, Háskólann í Róm -Tor Vergata og Háskólann í Göttingen árið 2018.
Hún hóf doktorsnám við Háskóla Íslands árið 2020.