[論文レビュー] The Evolution of Galaxies by the Incompatibility between Dark Matter and Baryonic Matter

Ding-Yu Chung|arXiv (Cornell University)|Dec 5, 2001

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 2被引用数 4

ひとこと要約

本稿では、銀河の進化が、ダークマターとバリオン物質の不相性に起因すると提案しており、構造的差異が生じるエマルジョン状の界面としてモデル化され、修正ニュートン力学が生成される。5つの進化段階—自由バリオン、バリオン小滴、銀河、クラスタ、スーパクラスタ—は、不相性の増大に伴い生じる。バリオン小滴段階ではCMB密度揺らぎが生成され、後続段階で特徴的な銀河タイプが形成される。

ABSTRACT

In this paper, the evolution of galaxies is by the incompatibility between dark matter and baryonic matter. Due to the structural difference, baryonic matter and dark matter are incompatible to each other as oil droplet and water in emulsion. In the interfacial zone between dark matter and baryonic matter, this incompatibility generates the modification of Newtonian dynamics to keep dark matter and baryonic matter apart. The five periods of baryonic structure development in the order of increasing incompatibility are the free baryonic matter, the baryonic droplet, the galaxy, the cluster, and the supercluster periods. The transition to the baryonic droplet generates density perturbation in the CMB. In the galaxy period, the first-generation galaxies include elliptical, normal spiral, barred spiral, irregular, and dwarf spheroidal galaxies. In the cluster period, the second-generation galaxies include modified giant ellipticals, cD, evolved S0, dwarf elliptical, BCD, and tidal dwarf galaxies. The whole observable expanding universe behaves as one unit of emulsion with increasing incompatibility between dark matter and baryonic matter. The properties of dark matter and baryonic matter are based on cosmology derived from the two physical structures: the space structure and the object structure. Baryonic matter can be described by the periodic table of elementary particles.

研究の動機と目的

• ダークマターとバリオン物質の根本的不相性を通じて銀河形成と進化を説明すること。
• 銀河内の観測されたバリオン構造とダークマター分布の間の物理的メカニズムの欠如を解消すること。
• 宇宙論的不相性力からバリオン構造発展の順序を導出すること。
• CMB非一様性の発生を、自由バリオンからバリオン小滴への遷移と結びつけること。
• 楕円銀河、スパイラル銀河、矮星銀河といった多様な銀河タイプを、単一の不相性駆動型フレームワークで統一すること。

提案手法

• ダークマターとバリオン物質の界面を、油と水のエマルジョンに類似させ、構造的不相性が反発力の生成を引き起こすとモデル化する。
• 2種の物質成分の分離を維持するため、界面で修正ニュートン力学（MONDに類似）の力を導入する。
• 不相性の増大に基づき、自由バリオン、バリオン小滴、銀河、クラスタ、スーパクラスタの5段階の進化期を定義する。
• 宇宙空間および物体構造からの宇宙論的制約を用いて、ダークマターとバリオン物質の物理的性質を導出する。
• バリオン物質は元素粒子の周期表を用いて記述するが、ダークマターはその構造的不相性によって定義される。
• バリオン小滴への遷移が、CMBで観測された初期密度揺らぎの起源であると導出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ダークマターとバリオン物質の不相性が、宇宙構造の形成をどのように駆動するか？
• RQ2 観測された銀河タイプの系列的発展を説明する物理的メカニズムは何か？
• RQ3 ダークマターとバリオン物質の界面が、構造的分離を保つためにどのように修正ダイナミクスを生成するか？
• RQ4 この不相性駆動モデルにおいて、CMB密度揺らぎの起源は何か？
• RQ5 自由バリオンからスーパクラスタまでの5段階の進化期は、不相性の増大にどのように起因するか？

主な発見

• 自由バリオンからバリオン小滴への遷移が、宇宙マイクロ波背景で観測された初期密度揺らぎの発生源である。
• 銀河段階では、楕円銀河、通常のスパイラル銀河、バリエーション付きスパイラル銀河、不規則銀河、矮星球状銀河といった第一世代銀河が生成される。
• クラスタ段階では、修正された巨大楕円銀河、cD銀河、進化したS0銀河、矮星楕円銀河、BCD銀河、潮汐矮星銀河といった第二世代銀河が生じる。
• 全観測可能な宇宙は、時間の経過とともにダークマターとバリオン物質の間の不相性が増大する、1つのエマルジョン状システムとして機能する。
• このモデルは、経験的補正ではなく構造的不相性に起因する修正ニュートン力学の物理的根拠を提供する。
• バリオン物質は元素粒子の周期表によって記述され、ダークマターはそのバリオン構造との不相性によって特徴づけられる。