[논문 리뷰] The Evolution of Galaxies by the Incompatibility between Dark Matter and Baryonic Matter

Ding-Yu Chung|arXiv (Cornell University)|2001. 12. 05.

Cosmology and Gravitation Theories참고 문헌 2인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 은하 진화가 암흑물질과 복사물질 간의 부적합성에서 기인하며, 이는 구조적 차이가 발생시키는 수정 뉴턴역학을 갖는 에멀전 유사한 인터페이스로 모델링된다. 자유 복사물질, 복사물질 방울, 은하, 군집, 초군집의 다섯 단계의 진화 단계는 점점 증가하는 부적합성에서 유래하며, 복사물질 방울 단계에서 CMB 밀도 불균일성이 발생하고 후속 단계에서 다양한 은하 유형이 형성된다.

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.

연구 동기 및 목표

• 암흑물질과 복사물질 간의 기본적 부적합성으로 은하 형성과 진화를 설명하기.
• 은하 내 관측된 복사물질 구조와 암흑물질 분포 간의 물리적 메커니즘 부족 문제를 해결하기.
• 우주론적 부적합성 힘으로부터 복사물질 구조 발달의 순서를 유도하기.
• 자기장 불균일성의 기원을 자유 복사물질에서 복사물질 방울로의 전이와 연결하기.
• 타원은하, 나선은하, 난이은하 등 다양한 은하 유형의 형성을 하나의 부적합성 구동 프레임워크로 통합하기.

제안 방법

• 암흑물질과 복사물질 간의 인터페이스를 기름과 물이 섞인 에멀전과 유사하게 모델링하며, 구조적 부적합성이 반발력을 생성한다.
• 두 물질 성분 간의 분리 유지에 기여하는 수정 뉴턴역학(MOND 유사) 힘을 도입한다.
• 점점 증가하는 부적합성에 기반해 다섯 단계의 진화 기간(자유 복사물질, 복사물질 방울, 은하, 군집, 초군집)을 정의한다.
• 우주론적 제약 조건과 천체 구조를 활용해 암흑물질 및 복사물질의 물리적 성질을 유도한다.
• 복사물질은 기본 입자 표를 통해 기술하고, 암흑물질은 그 복사물질의 구조적 부적합성으로 정의한다.
• 복사물질 방울로의 전이가 관측된 CMB의 초기 밀도 불균일성의 기원임을 유도한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 암흑물질과 복사물질 간의 부적합성이 천체 구조 형성에 어떻게 기여하는가?
• RQ2 관측된 은하 유형의 순서적 변화를 설명하는 물리적 메커니즘은 무엇인가?
• RQ3 암흑물질과 복사물질 간의 인터페이스가 어떻게 구조적 분리를 유지하는 수정 역학을 생성하는가?
• RQ4 이 부적합성 기반 모델에서 CMB 밀도 불균일성의 기원은 무엇인가?
• RQ5 자유 복사물질에서 초군집에 이르는 다섯 단계의 진화 기간은 점점 증가하는 부적합성으로 어떻게 유도되는가?

주요 결과

• 자유 복사물질에서 복사물질 방울로의 전이가 관측된 우주 마이크파 배경의 초기 밀도 불균일성의 기원이 된다.
• 은하 단계에서는 타원은하, 정상 나선은하, 낙관 나선은하, 비정형은하, 난이 구형은하 유형의 첫 번째 세대 은하가 생성된다.
• 군집 단계에서는 수정 거대 타원은하, cD, 진화한 S0, 난이 타원은하, BCD, tidal dwarf 은하 유형의 두 번째 세대 은하가 나타난다.
• 전체 관측 가능한 우주는 시간이 지남에 따라 암흑물질과 복사물질 간의 부적합성이 증가하는 단일한 에멀전 유사 시스템으로 행동한다.
• 이 모델은 구조적 부적합성에서 기인하는 수정 뉴턴역학의 물리적 기반을 제공하며, 경험적 조정이 아닌 원천에서 기인한다.
• 복사물질은 기본 입자 표를 통해 기술되고, 암흑물질은 그 복사물질의 구조적 부적합성로 특징지어진다.