[논문 리뷰] Interpretation of the Stephan Quintet Galaxy Cluster using Hydro-Gravitational-Dynamics: Viscosity and Fragmentation

Carl H. Gibson, Rudolph E. Schild|ArXiv.org|2007. 10. 29.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 1인용 수 9

한 줄 요약

이 논문은 스타필드의 퀠텟에서 관측된 이례적인 적색편이와 은하의 명백한 정렬 현상이 수체성 중력역학(cosmology, HGD) 이론에 의해 설명된다고 제안한다. 이 이론에 따르면, 은하는 초기 플라즈마 내에서 점성 중력분열을 통해 형성되었으며, 점성 있는 바리온-어두운물질(BDM) 허브의 영향을 받아 횡방향 속도가 낮아져 한 줄선상에 유지되었다. HGD 모델은 은하 분리에 의해 발생한 고요한 흔적(후각)으로서 관측된 항성 흔적과 가스 브리지들을 설명하며, 냉각 어두운물질 우주론과의 오랜 모순을 해결한다.

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).

연구 동기 및 목표

• 냉각 어두운물질 계층적 군집화 우주론(CDMHCC)과 모순되는 스타필드의 퀄텟에서의 극도로 이질적인 적색편이를 해결하기 위해.
• 기존의 밀집 은하군집이 융합 시스템으로 간주되는 해석을 도전하며, 우주의 팽창으로 인해 분리되고 있다는 것을 제안하기 위해.
• 아르프의 내재된 적색편이 가설에 대한 대안을 제공하기 위해, 유체역학 기반의 수체성 중력역학(HGD) 기반의 유체역학적 우주론에 기초한 해법을 제시하기 위해.
• SQ에서 관측된 항성 흔적과 가스 브리지의 기원을 점성 중력분열과 은하 분리에 기인한 고요한 흔적(후각)으로 설명하기 위해.

제안 방법

• HGD 이론(Gibson, 1996–2006)에 따르면 초점성 플라즈마 시대 동안 초기 플라즈마의 중력분열을 통한 은하단 형성 모델링.
• HGD 프레임워크를 적용하여 SQ 시스템을 단일의 분열하는 원시은하에서 유래한 선형 은하단으로 간주하고, 은하 간 거리가 우주의 균일한 팽창과 BDM 허브의 점성 저항 외에는 다른 원인 없이 분리된 것으로 해석하기 위해.
• 원시개구리운성단(PGC) 덩어리에 있는 고결된 초기 neblula 입자(PFPs)의 점성을 이용하여 낮은 횡방향 속도와 점착성 중력 결합을 설명하기 위해.
• 허블 우주망원경의 R-대역 및 Hα 맵을 분석하여 가스 브리지와 항성 흔적이 과거의 은하 분리 및 응집 과정의 증거로 간주될 수 있음을 확인하기 위해.
• HGD 방정식 (4)를 통해 초기 기체 내 난류 수준과 항성 형성률 및 수명을 연결하여, 고체의 짧은 수명을 가진 항성과-dust 레인의 형성을 설명하기 위해.
• SQ의 BDM 허브 반경(~2×10²¹ m)을 토끼별 은하(~5×10²¹ m)와 비교하여 HST 관측 결과와 일치함을 입증함으로써 HGD 모델의 타당성을 검증하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 스타필드의 퀄텟의 은하들이 물리적으로 가까이 위치해 있음에도 불구하고 적색편이(z = 0.0027에서 z = 0.022)가 매우 다를 수 있는 이유는 무엇인가요?
• RQ2 은하 충돌이나 융합을 고려하지 않고서도 SQ에서 관측된 항성 흔적과 가스 브리지는 어떻게 설명할 수 있나요?
• RQ3 낮은 횡방향 속도에도 불구하고 129억 년 동안 선형으로 정렬된 SQ 은하들의 지속적인 배치는 어떤 메커니즘이 제공하는가요?
• RQ4 HGD 모델은 바리온-어두운물질 허브의 형성과 그들이 횡방향 운동을 억제하는 데서 수행하는 역할을 어떻게 설명합니까?
• RQ5 SQ와 NGC 6212의 초성운 시스템과 같은 밀집 은하군집이 선형으로 정렬된 이유는 냉각 어두운물질 우주론(CDMHCC) 예측과 어긋나는가요?

주요 결과

• 스타필드의 퀄텟에서 관측된 이례적인 적색편이는 내재된 적색편이나 우연의 정렬 때문이 아니라, 초기 플라즈마 내에서 점성 중력분열을 통해 공통의 기원을 가짐을 보여준다.
• SQ에서 관측된 항성 흔적과 가스 브리지는 최근의 충돌이나 분출로 인한 것이 아니라, 우주의 균일한 팽창에 의해 발생한 은하 분리의 고요한 흔적(후각)으로 설명된다.
• SQ의 BDM 허브는 원시개구리운성단(PGC) 덩어리에 있는 고결된 초기 neblula 입자(PFPs)로 구성되어 있으며, 반경은 약 2×10²¹ m로 HST 관측 결과와 일치한다.
• SQ 은하들의 낮은 횡방향 속도는 BDM 허브 내의 높은 점성으로 인해 발생하며, 이는 약한 충돌성과 고결된 PFPs가 점착성 중력 기둥으로 작용하기 때문이다.
• 높은 난류 수준의 초기 기체에서 HGD 방정식 (4)가 예측한 바와 같이, 고체의 짧은 수명을 가진 항성과 관련된 먼지 레인의 형성이 설명된다.
• 밀집 및 고요한 은하군집을 융합 시스템으로 간주하는 해석은 뒤집혀야 하며, 이들은 오히려 분리되는 시스템이며, 점성 중력결합에 의해 형태가 유지된다.