Dark Matter in the Milky Way

Sammanfattning: Den här licenciatuppsatsen bygger på två vetenskapliga artiklar, varav den första är skriven som ensamförfattare och den andra är skriven tillsammans med Dr. Giacomo Monari. De är båda på temat mörk materia i Vintergatan.Den första artikeln handlar om mörk materia som fångas i solen. Förutsatt att mörk materia består av partiklar som interagerar via den svaga kraften, med en massa av storleksordningen 10--1000 GeV, så kan sådana partiklar kollidera med atomkärnor i solens inre, förlora rörelseenergi och bli gravitationellt bundna. Väl infångad så kommer en mörk materia--partikel att fortsätta kollidera och förlora rörelseenergi tills den har uppnått termisk jämvikt med solens kärna. Givet att infångade och termaliserade mörk materia--partiklar har blivit tillräckligt många till antalet så kan dessa partiklar annihiliera och producera standard modell--partiklar. Neutriner som produceras i en sådan process skulle kunna detekteras i ett neutrinoteleskop på jorden, vilket vore ett sätt att indirekt detektera mörk materia. I artikeln har jag utforskat denna termaliseringsprocess och den tid det tar för en infångad partikel att uppnå termisk jämvikt. Jag har funnit att termaliseringstiden är kort jämfört med solens ålder och kan försummas, utom i vissa finjusterade specialfall.I den andra artikeln har vi utfört en dynamisk mätning av massdensiteten i solens närområde. Astrometri från rymdteleskopet Gaia ger information om stjärnors vertikala hastighetsfördelning och hur deras antaltäthet avtar med avstånd från galaxskivan. Genom att anta jämvikt så kan man relatera dessa två fördelning till varandra genom gravitationspotentialen de rör sig genom, vilket i sin tur ger galaxskivans massfördelning. Först och främst så har vi gjort framsteg i fråga om statistisk modellering; för första gången har mätfel på alla enskilda stjärnor tagits i beaktning. Vi har funnit en massdensitet som stämmer överens med de flesta tidigare mätningar och har även kunnat dra slutsatser om solens position och hastighet i förhållande till galaxskivan.