Calculadora Perfil NFW Halo Materia Oscura

Calculadora perfil NFW Navarro-Frenk-White 1996 halo materia oscura: ρ(r) = ρ_0/((r/r_s)·(1+r/r_s)²). INAF Roma 2002, VST KIDS, Planck.

Parámetros de cálculo
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Calculadora perfil NFW halo materia oscura

La calculadora perfil NFW determina la distribución radial densidad materia oscura ρ(r) en halo galáctico, según Julio F. Navarro, Carlos S. Frenk, Simon D.M. White 1996 ApJ 462, 563 Durham + DAMTP Cambridge + INAOE México, basada en simulaciones N-body cosmológicas cold dark matter (CDM). Fórmula clásica NFW: ρ(r) = ρ_0 / [(r/r_s) · (1 + r/r_s)²], con ρ_0 densidad característica, r_s radio escala donde pendiente logarítmica α = -2. Para r << r_s: ρ ∝ 1/r (cúspide central); r >> r_s: ρ ∝ 1/r³ (decay). Masa entro r: M(r) = 4π ρ_0 r_s³ · [ln(1 + r/r_s) - (r/r_s)/(1+r/r_s)]. Concentration c = r_vir/r_s. Vía Láctea c ≈ 12-15. Velocidad rotacional V²_circ(r) = G·M(r)/r → curvas planas Vera Rubin 1970 evidencia materia oscura. Extensiones modernas: Einasto 1965; cuspy vs cored dwarf galaxies puzzle; SIDM Spergel-Steinhardt 2000; WDM sterile neutrinos keV. Aplicaciones cosmológicas

  • Curvas rotación Rubin 1970
  • Galaxy clusters Bullet Cluster lensing
  • Galactic dynamics
  • Planck 2018 Ω_m=0,32. Las aplicaciones italianas:
  • VST KIDS Cerro Paranal Chile 2011-2019 INAF Capodimonte 1812 1.500 deg² weak lensing DM NFW halos
  • Euclid ESA 2023 Así 25%
  • Planck CMB INAF Trieste 1898 + INFN Pisa LFI
  • Sgr A* Vía Láctea NFW INAF Bologna
  • Bullet Cluster INAF Markevitch 2006
  • Local Group dwarfs cusp-core INAF
  • JWST 2021 NIRSpec INAF first galaxies DM halo z>5. Simulaciones cosmológicas italianas: CINECA Bologna 1969 Marconi100 30 PFlops + Leonardo HPC pre-exascale 250 PFlops 2023 (5° TOP500) Eagle + IllustrisTNG-50. Experimentos materia oscura italianos: LNGS Laboratorios Nacionales Gran Sasso INFN 1987 1.400 m bajo Apeninos: XENONnT 2020-2024 8,4 ton xenón WIMP; DAMA/LIBRA-phase2 NaI(Tl) modulación anual; CRESST-III CaWO4 cryogenic; DarkSide-50 argón

Tablas perfil NFW italianas

Sistemar_vir (kpc)r_s (kpc)c = r_vir/r_sM_vir (M_sol)Aplicación italiana
Stellar dwarf halo3031010⁹Sculptor INAF Padua
Vía Láctea Sol 8,3 kpc25017151×10¹²GAIA ESA INAF 2013
M31 Andrómeda30020151,5×10¹²INAF Trieste 1898
Local Group1.000100105×10¹²Local Group INAF
Cluster Vergine2.00025081×10¹⁵VST KIDS INAF
Cluster Coma2.50035072×10¹⁵INAF VST KIDS
Bullet Cluster 1E 06572.00030071,5×10¹⁵Markevitch 2006 INAF
UGC 2885 gigante50040135×10¹²VST KIDS INAF

(Fuente: Navarro-Frenk-White 1996 + NFW 1997 universal halo + Bullock 2001 c-M + Planck 2018 + INAF Roma 2002 + LNGS Gran Sasso INFN 1987).

Ejemplos cálculo italiano perfil NFW

  • Vía Láctea Sol 8,3 kpc INAF Padua 1761 + GAIA ESA 2013: M_vir = 1×10¹² M_sol, r_vir = 250 kpc, r_s = 17 kpc, c = 15. NFW: ρ(8,3) ≈ 0,9·ρ_0 (cúspide central). V_circ(8,3) = 220 km/s consistente Vera Rubin 1970 + GAIA
  • Andrómeda M31 INAF Trieste 1898: M_vir = 1,5×10¹² M_sol
  • Cluster Vergine M_dyn = 10¹⁵ M_sol VST KIDS INAF Capodimonte: r_vir = 2 Mpc, r_s = 250 kpc, c = 8
  • Bullet Cluster INAF Chandra Hubble Markevitch 2006: separación 0,7 Mpc gas vs DM lensing → confirma NFW DM particle (no MOND)
  • Sgr A* Vía Láctea INAF Bologna 1936: NFW cúspide central. M_BH = 4×10⁶ M_sol
  • Sculptor dwarf Local Group INAF Padua + GAIA: σ = 9 km/s, cusp-core puzzle
  • Planck 2018 cosmología INAF Trieste + INFN Pisa LFI: Ω_m = 0,32 (CDM 27% + bariones 5%), Ω_Λ = 0,68

Astrofísica materia oscura italiana

La astrofísica materia oscura italiana: LNGS Laboratorios Nacionales Gran Sasso INFN 1987 1.400 m bajo Apeninos Aquila (mayor laboratorio subterráneo mundo, 180.000 m³): XENONnT 2020-2024 8,4 ton xenón TPC WIMP 10⁻⁴⁸ cm²; DAMA/LIBRA-phase2 250 kg NaI(Tl) modulación anual 12-σ; CRESST-III CaWO4 mK; DarkSide-50/20k argón TPC; CUORE Te 0νββ; Borexino neutrinos solares CNO.

INAF Roma 2002 (16 observatorios): Padua 1761; Brera Milán 1762; Capodimonte Nápoles 1812 VST KIDS; Arcetri Florencia 1872; Roma 1786; Trieste 1898 Planck CMB Ω_m=0,32; Catania-Etna 1880; Bologna Loiano 1936 Sgr A*; Palermo 1790; Cagliari 1899 SRT 64 m.

Telescopios INAF: TNG La Palma 1998 3,58 m; LBT Mount Graham Arizona 2005 2×8,4 m INAF 25%; VST Cerro Paranal Chile 2011 2,6 m + ESO; SRT 64 m Sardegna 2013.

Misiones DM Así Roma 1988: Planck Surveyor ESA 2009-2018 (INAF Trieste + INFN Pisa LFI); Euclid ESA 2023 Así 25%; JWST 2021 NIRSpec; LISA ESA 2034; LSST Vera Rubin 2025 INAF 5%; Roman 2027.

Premios Nobel italianos: Marconi 1909, Fermi 1938, Segrè 1959, Rubbia 1984 (W Z CERN), Giacconi 2002.

Ghez + Genzel 2020 Sgr A*. Antonino Zichichi LNGS 1987 director fundador; Carlo Rubbia Borexino solar neutrinos; Fernando Ferroni INFN CUORE; ICRA Roma Sapienza 1985 Remo Ruffini; SISSA Trieste 1978; Scuola Normale Pisa 1810 Andrea Ferrara; CINECA Bologna 1969 Marconi100 30 PFlops + Leonardo 250 PFlops 5° TOP500 Eagle Illustris-TNG simulaciones DM.

Bonus italianos I+D 2025: Crédito I+D L. 160/2019 25%; Patent Box L. 178/2020; PNRR 6,9 mil mill. €.

Actualizado a julio de 2026

Preguntas frecuentes

¿Qué es el perfil NFW?

Perfil radial universal densidad materia oscura cold dark matter halo galáctico. Formulado Julio Navarro + Carlos Frenk + Simon White 1996 ApJ 462, 563 Durham + DAMTP Cambridge + INAOE México. Fórmula ρ(r) = ρ_0 / [(r/r_s) · (1 + r/r_s)²] de simulaciones N-body cosmológicas CDM. Para r<>r_s: ρ∝1/r³ decay. Concentration c = r_vir/r_s ≈ 10-15.

¿Fórmula NFW materia oscura?

ρ(r) = ρ_0 / [(r/r_s) · (1 + r/r_s)²] donde ρ_0 densidad característica, r_s radio escala donde pendiente logarítmica = -2 (transición cúspide-decay). Masa entro r: M(r) = 4π·ρ_0·r_s³·[ln(1+r/r_s) - (r/r_s)/(1+r/r_s)]. Concentration c = r_vir/r_s (Vía Láctea c=15). Velocidad rotacional V²_circ(r) = G·M(r)/r → curvas planas Vera Rubin 1970 evidencia materia oscura.

¿Concentration parameter NFW?

Concentration NFW c = r_vir/r_s razón radio virial/radio escala. Típico c ≈ 5-15: dwarf galaxies c=10-20; Vía Láctea c=12-15; cluster galaxias c=5-8. Bullock-Wechsler 2001 c-M relación cosmológica c ∝ M^(-0,1). Halos masa menor más concentrados. Determinado simulaciones N-body cold dark matter CDM (Eagle, Illustris-TNG, Magneticum, Millennium-II).

¿Cusp-core problema materia oscura?

Cusp-core problema: NFW predice cúspide central ρ∝1/r pero dwarf galaxies (DDO 154, NGC 2552, Sculptor INAF) muestran perfiles cored ρ=const. Soluciones: 1) Self-interacting DM SIDM Spergel-Steinhardt 2000; 2) Warm DM WDM sterile neutrinos keV; 3) Baryonic feedback supernovas; 4) Fuzzy DM ψDM 10⁻²² eV bosons ultra-ligeros. Desafío ΛCDM cosmología.

¿Experimentos LNGS materia oscura?

LNGS Laboratorios Nacionales Gran Sasso INFN 1987 1.400 m bajo Apeninos Aquila (mayor laboratorio subterráneo mundo): XENONnT 2020-2024 8,4 ton xenón TPC dual-phase WIMP cross section 10⁻⁴⁸ cm²; DAMA/LIBRA-phase2 250 kg NaI(Tl) modulación anual 12-σ controversia; CRESST-III CaWO4 mK; DarkSide-50/20k argón TPC; CUORE Te 0νββ; Borexino neutrinos solares CNO.

¿Ejemplo Vía Láctea NFW?

Vía Láctea Sol 8,3 kpc INAF Padua 1761 + GAIA ESA 2013: M_vir = 1×10¹² M_sol, r_vir = 250 kpc, r_s = 17 kpc, c = 15. NFW: ρ(8,3 kpc) = 0,9·ρ_0 (régimen cúspide central entro r_s). V_circ(8,3) = 220 km/s consistente Vera Rubin 1970 curva rotación + GAIA estelar. Masa bariónica 7×10¹⁰ M_sol estelar + 6×10⁹ gas + 1×10¹² halo materia oscura (10:1 oscura vs barión ratio).

¿Aplicaciones NFW astrofísica italiana?

Aplicaciones italianas NFW: 1) VST KIDS INAF Capodimonte 2011-2019 1.500 deg² weak lensing DM NFW; 2) Euclid ESA 2023 Así 25% 15.000 deg² NFW c-M; 3) Planck CMB INAF Trieste Ω_m=0,32; 4) Bullet Cluster Markevitch 2006 INAF Chandra Hubble; 5) Local Group dwarfs INAF Padua GAIA; 6) JWST 2021 NIRSpec INAF first galaxies DM halo z>5; 7) LNGS Gran Sasso XENONnT DAMA CRESST.

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