나선 구조

나선 구조 물질 유령 물질 천체물리학.6. 나선 구조.(p1)

논평.

이 연구는 1994년에 수행된 것이다. 당시 독일 입자물리학센터(DAISY)에서 학생이었던 프레드릭 랜드슈가 대규모 시스템에 접근할 수 있었기 때문에 가능했던 일이다. 이 연구는 완전히 비밀리에 진행되었다. 이후 그가 데이터 수집 시스템에 관한 박사학위를 마치고 다른 연구소로 이동하면서 이 활동은 중단되었다. 그 이후로 추가적인 연구는 이루어지지 않았으며, 계산 능력이 갖춰진 프랑스 연구자들에게 이 주제에 관심을 가지게 하지 못했다.

만약 프랑스나 해외의 연구팀이 이러한 탐색적 연구를 재개하고자 한다면, 우리는 매우 기쁠 것이다. 이 연구는 여러 차례 심사 제도를 갖춘 학술지에 제출되었고, 각각의 제출 시에는 나선은하의 탄생을 보여주는 영상이 함께 첨부되었다. 그러나 그 영상은 매우 강력한 시사점을 내포하고 있었음에도 불구하고, 어느 한 학술지에서도 심사위원에게 보낼 생각을 하지 않았으며, 대신 다음과 같은 일관된 반응만을 보였다:

• 죄송하지만, 우리는 추측적인 연구를 게재하지 않습니다.

이 시도는 아주 대략적인 초안에 불과하다. 은하가 단지 한 종류의 질량점으로 환원될 수 있는 시스템이 아니라는 점은 물론이다. 게다가 나선 구조 현상은 은하 전체에 영향을 주는 것이 아니라, 주로 은하간 가스와 인구 I에 비해 훨씬 덜 민감한 현상이다. 따라서 은하 자체를 설명하는 두 종류의 인구를 고려한 시뮬레이션을 수행해야 할 것이다. 또한, 만약 이 모델이 타당하다면, 유령 물질에 의해 은하가 봉인되는 모습을 정확히 표현해야 하며, 이는 상대적으로 뜨겁고 반발적인 물질로 둘러싸인 구조를 의미한다.

초기 조건을 조절하는 매개변수는 매우 많다. 평균 밀도 비율, 두 매체 내의 흔들림 속도, 은하 내 밀도 프로파일, 속도 프로파일 등이다. 3차원으로 전환할 경우 현재 시스템의 계산 능력이 부족하다는 문제가 발생한다.

이러한 연구에서 무엇을 기억해야 할까?

• 나선 은하의 형성 시나리오로서, 이 현상은 프랑스의 프랑소와 코姆브의 이론에서처럼 일시적인 것이 아니라 지속적인 것으로 간주된다. 은하가 탄생하는 순간부터 비교적 빠르게 구조가 형성될 수 있다.

• 이러한 구조가 수많은 회전을 거치며 지속되는 현상이다. 다른 모델들은 이러한 나선 구조를 유지하는 데 어려움을 겪는다는 것이 알려져 있다. 이는 초기 단계에서 동적 마찰과 유사한 현상이나, 후속 단계에서 조석 효과가 지배하는 현상으로서 소산적인 현상이다. 초기 단계에서 발생하는 감속 과정에서 은하가 잃은 운동량은 주변의 유령 물질로 전달된다. 이후 이 전달은 거의 무시할 수 있을 정도로 작다.

• 유령 물질의 존재는 가장 강한 반발력이 작용하는 가장 외곽부에 위치한 위치에서 전위 장벽을 형성한다(은하의 봉인과 유사하며, 이는 주변 속도가 높아지는 것을 허용한다. 참고: '반발적인 어두운 물질', 기하학적 물리학 A, 3). 이는 소산적 과정에 의해 가속된 질량점들이 탈출하지 못하는 이유를 설명할 수 있다.

• 초기 조건을 약간 변화시킬 때(특히 관련된 질량 비율을 조정할 때), 나선 구조가 관측된 은하에서 흔히 볼 수 있는 바리어드 블레이드 형태로 진화하는 것을 볼 수 있다.

• 향후 연구에서는 두 메트릭의 동시 변동 효과를 고려할 것이다. 이는 두 종류의 질량이 보이는 질량 비율을 변화시키는 효과를 가진다. 유령 물질의 보이는 질량이 감소하면 봉인 효과가 약화되어 은하가 분해된다. 우리는 1994년에 이 현상을 시뮬레이션하여 비정형 은하의 이미지를 얻었다(그러나 '비정형 은하 유형'이라고 말할 수는 없다). 반면, 유령 물질의 보이는 질량이 증가하면, 이는 은하간 가스에 대한 영향으로 QSO 및 시퍼트 은하 현상의 원인이 될 수 있으며, 충분히 오랫동안 지속된다면 바리어드 블레이드 구조를 나선 은하로 변환할 수 있다. 이 경우, 팔 구조가 마치 펼쳐지는 것처럼 보일 수 있다.

이처럼 흥미로운 연구가 박사학위 주제로 수없이 활용될 수 있음에도 불구하고, 이렇게 방치된다는 것은 매우 안타까운 일이다.