Costruzione della cross-correlazione fra distorsioni gravitazionali ed emissioni gamma da aloni di materia oscura: limitazioni teoriche e dipendenza dai modelli ​

As of the title, this thesis's goal is twofold. First, to discuss a theoretical technique possibly able to separate the dark matter contribution from the rest of the unresolved extra-galactic γ-ray emissions. The photon production within the γ-ray band may indeed provide an indirect dark matter signal, as a result of annihilation or decaying events, though these emission are mixed within the total Extragalactic Gamma-ray Background (EGB) in a way that is today debated still. This point requires the construction of a theoretical model which combines the modern cosmology stochastic approach and structure formation theories, in particular to describe dark matter halos. Second, to test the theoretical variation and identify the maximum devia- tions of the reference model defined in the first point. Aside of the mysterious nature of dark matter and the necessary inner as- sumptions, the studied technique requires indeed the support of other works in literature, each affected by its own limitations. Through the backing of a flexible Python code and the implementation of a different models, indicative dependencies are provided for the most debated objects. This framework can be applied to any particle dark matter model, provided it has the necessary interactions to produce photons, and is therefore able, should it be positively supported by the observations, to refute a pure gravitational nature of dark matter.

Come da titolo, l'obiettivo di questa tesi è duplice. Primo, discutere una tecnica di analisi teorica possibilmente in grado di separare il contributo della materia oscura dal resto delle emissioni gamma extra-galattiche non risolte. La produzione di raggi gamma è certamente in grado di essere associata ad un segnale indiretto di materia oscura, come risultato di eventi di annichilazione o decadimento, tuttavia queste emissioni sono mescolate al totale dell'Extragalactic Gamma-ray Background (EGB), la cui composizione è ancora oggetto di assoluto dibattito. Questo punto richiede la costruzione di un modello teorico che combina il moderno approccio stocastico alla cosmologia con teorie di specifica formazione delle strutture, in particolare nel caso di aloni di materia oscura. Secondo, testare le variazioni teoriche ed identificare le deviazioni massime del modello di riferimento definito nel primo punto. Assieme alla misteriosa natura della materia oscura ed alle necessarie assunzioni del caso, la tecnica studiata richiede il supporto di altri lavori in letteratura, ciascuno affetto dalle proprie limitazioni. Attraverso la costruzione di un codice Python flessibile e l'implementazione di differenti modelli, sono fornite dipendenze indicative per gli oggetti più discussi. Questo lavoro può essere applicato a qualsiasi candidato particellare di materia oscura, purché possieda le necessarie interazioni per produrre fotoni, ed è perciò in grado, dovesse essere supportato positivamente dalle osservazioni, di confutare una natura puramente gravitazionale della materia oscura.