[论文解读] 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 4

一句话总结

本文提出星系演化源于暗物质与重子物质之间的不相容性，将其建模为类似乳液的界面，其中结构差异产生修正的牛顿动力学。五个演化阶段——自由重子物质、重子液滴、星系、星系团和超星系团——源于不相容性的增强，其中重子液滴阶段产生宇宙微波背景（CMB）的密度扰动，而不同类型的星系在后续阶段形成。

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.

研究动机与目标

• 通过暗物质与重子物质之间根本性的不相容性，解释星系的形成与演化。
• 解决暗物质分布与星系中观测到的重子物质结构之间缺乏物理解释机制的问题。
• 从宇宙尺度的不相容性力推导出重子物质结构发展的序列。
• 将CMB各向异性的出现与自由重子物质向重子液滴的过渡联系起来。
• 在单一不相容性驱动的框架下统一解释椭圆星系、旋涡星系、矮星系等多样星系类型的形成。

提出的方法

• 将暗物质与重子物质的界面建模为油水乳液中的界面，结构不相容性产生排斥力。
• 在界面引入类似MOND的修正牛顿动力学（MOND-like）力，以维持两种物质组分的分离。
• 基于不相容性的增强，定义五个演化阶段：自由重子物质、重子液滴、星系、星系团和超星系团。
• 利用空间和天体结构的宇宙学约束，推导出暗物质与重子物质的物理属性。
• 应用元素基本粒子的周期表来描述重子物质，而暗物质则通过其与重子结构的不相容性来定义。
• 推导出向重子液滴的转变是宇宙微波背景中观测到的原初密度扰动的起源。

实验结果

研究问题

• RQ1 暗物质与重子物质之间的不相容性如何驱动宇宙结构的形成？
• RQ2 何种物理机制可解释宇宙演化过程中观测到的星系类型序列？
• RQ3 暗物质与重子物质界面如何产生保持结构分离的修正动力学？
• RQ4 在此不相容性驱动的模型中，CMB密度扰动的起源是什么？
• RQ5 五个演化阶段（从自由重子物质到超星系团）如何从不相容性的增强中演化而来？

主要发现

• 从自由重子物质向重子液滴的转变，产生了宇宙微波背景中观测到的初始密度扰动。
• 星系阶段产生了第一代星系，包括椭圆星系、普通旋涡星系、棒旋星系、不规则星系和矮球状星系。
• 星系团阶段产生了第二代星系，如修正的巨型椭圆星系、cD星系、演化后的S0星系、矮椭圆星系、不规则星系（BCDs）和潮汐矮星系。
• 整个可观测宇宙表现为一个单一的类似乳液的系统，其中暗物质与重子物质之间的不相容性随时间不断增强。
• 该模型为界面处的修正牛顿动力学提供了物理解释，其来源是结构不相容性，而非经验性调整。
• 重子物质通过元素基本粒子的周期表来描述，而暗物质则通过其与重子结构的不相容性来表征。