[論文レビュー] Evolution of proto-galaxy-clusters to their present form: theory and observations

Carl H. Gibson, R. Schild|arXiv (Cornell University)|Apr 12, 2010

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 39被引用数 6

ひとこと要約

本稿は、ビッグバン後の乱流プラズマから、水圧重力力学（HGD）を経て銀河団が形成されることを提案している。初期の銀河スーパー団はビッグバン後30,000年頃に出現する。星は惑星の合体から形成され、非バリオン型ダークマター（NBDM）が質量を支配し、CMBの異常は銀河のスピン軸と一致する。この理論は、冷たいダークマター（CDM）の階層的クラスタリング理論に挑戦し、構造形成の原因を原始乱流と粘性重力分割に帰する。

ABSTRACT

From hydro-gravitational-dynamics theory HGD, gravitational structure formation begins 30,000 years (10^12 s) after the turbulent big bang by viscous-gravitational fragmentation into super-cluster-voids and 10^46 kg proto-galaxy-super-clusters. Linear and spiral gas-proto-galaxies GPGs are the smallest fragments to emerge from the plasma epoch at decoupling at 10^13 s with Nomura turbulence morphology and length scale L_N ~ (γν/ ρG)^1/2 ~10^20 m, determined by rate-of-strain γ, photon viscosity ν, and density ρof the plasma fossilized at 10^12 s. GPGs fragment into 10^36 kg proto-globular-star-cluster PGC clumps of 10^24 kg primordial-fog-particle PFP dark matter planets. All stars form from planet mergers, with ~97% unmerged as galaxy baryonic-dark-matter BDM. The non-baryonic-dark-matter NBDM is so weakly collisional it diffuses to form galaxy cluster halos. It does not guide galaxy formation, contrary to conventional cold-dark-matter hierarchical clustering CDMHC theory (Γ=0). NBDM has ~97% of the mass of the universe. It binds rotating clusters of galaxies by gravitational forces. The galaxy rotational spin axis matches that for low wavenumber spherical harmonic components of CMB temperature anomalies and extends to 4.5x10^25 m (1.5 Gpc) in quasar polarization vectors, requiring a big bang turbulence origin. GPGs stick together by frictional processes of the frozen gas planets, just as PGCs have been meta-stable for the 13.7 Gyr age of the universe.

研究の動機と目的

• ビッグバン直後、原始プラズマの乱流から準銀河団がどのように形成されるかを説明すること。
• 水圧重力力学（HGD）を提唱することで、従来の冷たいダークマター（CDM）階層的クラスタリングモデルに挑戦すること。
• ビッグバンの乱流に起因する同一の起源から、観測された銀河のスピン軸の一致とCMB温度異常を説明すること。
• 銀河団を束縛する非バリオン型ダークマター（NBDM）が、銀河形成を誘導しないまま質量を支配する仕組みを説明すること。
• 星がガスの収縮ではなく、完全に暗黒物質惑星の合体から形成されることを示すこと。その結果、97％のバリオン質量が未結合の暗黒物質惑星として残存する。

提案手法

• ビッグバン後10^12秒における原始プラズマの粘性重力分割を、水圧重力力学（HGD）理論を用いてモデル化する。
• ノムラ乱流理論を用い、ひずみ率γ、光子の粘性係数ν、プラズマ密度ρから特徴的な長さスケールL_N ~ 10^20 mを決定する。
• 10^13秒におけるプラズマの分離時に、10^46 kgの準銀河スーパー団を形成する。この過程で線形およびらせん状のガス準銀河（GPG）が生成される。
• GPGが10^36 kgの準球状星団（PGC）クラスターや10^24 kgの原始雲粒子（PFP）に分割され、これらが暗黒物質惑星として形成されることを予測する。
• 弱い衝突性を持つNBDMが拡散し、ハローを形成することで、銀河団の重力的束縛を分析する。
• 銀河の回転スピン軸とCMBの低波数球面調和成分、およびクェーサーの偏光ベクトルを比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ビッグバン後最初の30,000年間において、原始プラズマの乱流から準銀河団はどのように形成されるか？
• RQ2 粘性重力分割は、スーパー団と空洞の生成にどのような役割を果たすか？
• RQ3 スケールが1.5 Gpcに達するまで、なぜ銀河の回転スピン軸がCMB温度異常とクェーサーの偏光ベクトルと一致するのか？
• RQ4 非バリオン型ダークマター（NBDM）が銀河団を束縛するが、銀河形成を誘導しない場合、そのメカニズムは何か？
• RQ5 星がガスの収縮ではなく、完全に暗黒物質惑星の合体から形成される場合、その起源は何か？

主な発見

• ビッグバン後30,000年頃に、10^46 kgの準銀河スーパー団が粘性重力分割によって形成される。
• ノムラの乱流モデルから得られるγ、ν、ρを用いて、乱流の特徴的長さスケールL_Nは約10^20 mである。
• ガス準銀河（GPG）は、10^36 kgの準球状星団（PGC）クラスターや10^24 kgの原始雲粒子（PFP）に分割され、これらは暗黒物質惑星として形成される。
• 星はPFP惑星の合体によってのみ形成され、約97％のバリオン質量が未結合の暗黒物質惑星として残存する。
• 非バリオン型ダークマター（NBDM）は、宇宙全体の質量の約97％を占め、銀河団を重力的に束縛するが、銀河形成を誘導しない。
• 銀河の回転スピン軸は、低波数のCMB異常およびクェーサーの偏光ベクトルと、4.5×10^25 m（1.5 Gpc）まで一致し、ビッグバンの乱流起源を支持する。