[論文レビュー] Interpretation of the Stephan Quintet Galaxy Cluster using Hydro-Gravitational-Dynamics: Viscosity and Fragmentation

Carl H. Gibson, Rudolph E. Schild|ArXiv.org|Oct 29, 2007

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 1被引用数 9

ひとこと要約

本論文は、ステファノスのクインテットにおける異常な赤方偏移と見かけの整列について、原始星間物質における粘性重力的分裂によって形成された銀河が、付着性バリオン-ダークマター（BDM）ハローの低横方向速度によって視線方向に保持されたことによる、水素重力力学的宇宙論（HGD）によって説明されると提唱している。HGDモデルは、宇宙の均一な膨張によって引き起こされた銀河分離に起因する化石な流れ跡として、観測された星の尾やガスブリッジを説明し、冷たい暗黒物質宇宙論との長年の矛盾を解消する。

ABSTRACT

Stephan's Quintet (SQ) is a compact group of galaxies that has been well studied since its discovery in 1877 but is mysterious using cold dark matter hierarchical clustering cosmology (CDMHCC). Anomalous red shifts $z = (0.0027,0.019, 0.022, 0.022, 0.022)$ among galaxies in SQ either reduce it to a Trio with two highly improbable intruders from CDMHCC or support the Arp (1973) hypothesis that its red shifts are intrinsic. An alternative is provided by the Gibson 1996-2006 hydro-gravitational-dynamics (HGD) theory where superclusters, clusters and galaxies all originate by gravitational fragmentation in the super-viscous plasma epoch and at planetary and star cluster mass scales in the primordial gas of the expanding universe. By this fluid-mechanical cosmology, the SQ galaxies gently separate and remain precisely along a line of sight because of perspective and the small transverse velocities permitted by their sticky viscous-gravitational beginnings. Star and gas bridges and young-globular-star-cluster (YGC) trails observed by the Hubble Space Telescope are triggered as SQ galaxies separate through viscous baryonic-dark-matter halos of dark proto-globular-cluster (PGC) clumps of frozen Earth-mass primordial-fog-particles (PFPs).

研究の動機と目的

• ステファノスのクインテットにおける著しく不一致な赤方偏移の長年の謎を解明すること。これは、冷たい暗黒物質階層的クラスタリング宇宙論（CDMHCC）に反する。
• コンパクト銀河群が合体しているとされる従来の解釈に挑戦し、代わりに宇宙の膨張によって分離していると提唱すること。
• アープの固有赤方偏移仮説の代替を提供すること。観察された現象を、水素重力力学（HGD）に基づく流体力学的宇宙論に根拠を置くこと。
• SQにおける観測された星の尾やガスブリッジの起源を、粘性的重力的分裂と銀河分離に起因する化石な流れ跡として説明すること。

提案手法

• HGD理論（Gibson, 1996–2006）に従い、超粘性プラズマ時代における原始プラズマの重力的分裂によって銀河団が形成されることをモデル化する。
• HGDフレームワークを用いて、SQシステムを単一の分裂した原始銀河から形成された線形銀河団と解釈し、銀河の分離は宇宙の均一な膨張とバリオン-ダークマター（BDM）ハローからの粘性抵抗によってのみ起こっているとみなす。
• 原始球状星団（PGC）凝集体内の凍結原始ミスト粒子（PFP）の粘性を用いて、低横方向速度と付着性重力的結合を説明する。
• ハッブル宇宙望遠鏡のRバンドおよびHαマップを分析し、ガスブリッジと星の尾が過去の銀河分離と吸着プロセスの証拠であると特定する。
• HGD式（4）を用いて、原始ガス内の乱流レベルと星形成率および星の寿命を関連させ、質量が大きく寿命の短い星およびダスト帯の形成を説明する。
• SQのBDMハロー半径（約2×10²¹ m）とタドループ星団のBDMハロー半径（約5×10²¹ m）を比較し、観測された星の尾の形状に照らしてHGDモデルを検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ステファノスのクインテットの銀河が、物理的に近接しているにもかかわらず、赤方偏移が著しく異なる（z = 0.0027 から z = 0.022）のはなぜか？
• RQ2 銀河の衝突や合体を仮定せずに、SQにおける観測された星の尾やガスブリッジをどのように説明できるか？
• RQ3 129億年にもわたって視線方向に一貫した整列を保っているにもかかわらず、低横方向速度であるSQ銀河の恒星的整列のメカニズムは何か？
• RQ4 HGDモデルは、バリオン-ダークマター（BDM）ハローの形成と、その横方向運動抑制に果たす役割をどのように説明するか？
• RQ5 SQやNGC 6212クェーサー系のようなコンパクト銀河群が、CDMHCCの予測に反して非常に狭い視線方向の整列を示すのはなぜか？

主な発見

• ステファノスのクインテットにおける異常な赤方偏移は、固有の赤方偏移や偶然の整列によるものではなく、原始プラズマ内での粘性的重力的分裂による共通の起源と整合的である。
• SQにおける観測された星の尾やガスブリッジは、宇宙の均一な膨張によって引き起こされた銀河分離に起因する化石な流れ跡であり、最近の衝突や噴出によって生じたものではない。
• SQのBDMハローは、原始球状星団（PGC）凝集体内の凍結原始ミスト粒子（PFP）から構成されており、半径は約2×10²¹ mであり、HST観測と整合的である。
• SQ銀河の低横方向速度は、弱い衝突を伴う凍結PFPが生じる高い粘性によって説明され、これらは付着性重力的アンカーの役割を果たす。
• 高乱流レベルの原始ガスが、HGD式（4）によって予測されるように、質量が大きく寿命の短い星および関連するダスト帯の形成を説明する。
• コンパクトかつ化石銀河群が合体系と解釈されるべきではなく、むしろ分離系であるべきであり、その形状的保存は粘性的重力的結合によって達成されている。