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천체역학/우주측지
Q.밀도파 이론이란 어떤 것인가요?(나선은하의 나선팔)
2010-02-23
A.밀도파 이론 (Density-wave Theory)은 나선은하의 나선 팔을 설명하기 위하여 1960년대 C. C. Lin & Frank Shu가 발표하였습니다. 이들은 분자운 (molecular clouds), H II 영역, 밝고 젊은 별이 나선 팔에 집중되어 있다는 사실을 설명하기 위한 이론을 연구하는 중에 이 천체들이 가스가 고 밀도로 밀집된 곳에 많다는 사실에 착안하였습니다.
그래서 그들은 나선은하의 별로 이루어진 원반에 주목하게 되었는데, 이 회전하는 별들의 원반에 바다의 파도 혹은 현악기의 진동, 음파와 같은 밀도파가 존재한다는 가정을 하게 되었습니다. 즉 회전하는 별들로 이루어진 원반에 밀도파가 존재하여 이 밀도 파가 원반을 스치고 지나갈 때 밀한 부분 (밀도가 높은 곳)과 소한 부분 (밀도가 낮은 곳)이 생기게 되는 데, 이 밀한 부분이 중력 포텐셜이 커 많은 가스가 밀집하여 새로운 별이 탄생하는 지역이 된다는 것입니다. 이 밀한 부분이 나선은하의 나선 팔에 해당하는 부분이 됩니다. 나선은하의 나선 팔이 감긴 방향과 은하 자체의 회전방향이 같거나 (trailing), 반대 방향 (leading)이 존재합니다. 대부분의 경우는 나선 팔이 감긴 방향과 회전 방향이 같습니다.
린과 슈는 이론적으로 회전하는 원반에 있는 별이 만든 중력장과 별의 궤도가 상호 작용하여 밀도 파가 발생할 수 있다는 사실을 설명하였습니다. 이 이론은 Lindblad가 1920년대부터 1960년대까지 나선 팔을 별과 중력장과의 관계로 설명하면서 가정했던 나선 팔이 오랜 시간동안 상태를 유지한다는 가정을 받아들여 나선 팔은 준 안정상태의 밀도파라는 가정으로부터 출발합니다.
어쨌든 밀도파 이론은 별로 이루어진 회전하는 원반은 역학적으로 원반을 따라 회전하는 밀도파를 갖게되며, 이 밀도파의 밀한 부분이 나선 팔이 된다는 것입니다.
이 이론을 자세하게 공부하고 싶으면 "James Binney and Scott Tramaine"의 "Galactic Dynamics"를 공부해야 합니다. 이 책은 은하, 특히 은하 역학 이론을 공부하는 천문학자들의 성서라 보면 됩니다. 상당히 방대한 책인데 물리학과의 "수리물리 (mathmatical physics)"와 일반역학 (mechanics), 통계 역학 약간, 그리고 일반천문학을 충실히 공부하고 끈기가 있다면 충분히 읽을 수 있습니다. 제가 본 천문학과 물리학 책 중에서 수리물리의 진수라 할 수 있습니다. 이 책은 양자역학이나 상대론적 지식이 전혀 필요 없는 책입니다.
그래서 그들은 나선은하의 별로 이루어진 원반에 주목하게 되었는데, 이 회전하는 별들의 원반에 바다의 파도 혹은 현악기의 진동, 음파와 같은 밀도파가 존재한다는 가정을 하게 되었습니다. 즉 회전하는 별들로 이루어진 원반에 밀도파가 존재하여 이 밀도 파가 원반을 스치고 지나갈 때 밀한 부분 (밀도가 높은 곳)과 소한 부분 (밀도가 낮은 곳)이 생기게 되는 데, 이 밀한 부분이 중력 포텐셜이 커 많은 가스가 밀집하여 새로운 별이 탄생하는 지역이 된다는 것입니다. 이 밀한 부분이 나선은하의 나선 팔에 해당하는 부분이 됩니다. 나선은하의 나선 팔이 감긴 방향과 은하 자체의 회전방향이 같거나 (trailing), 반대 방향 (leading)이 존재합니다. 대부분의 경우는 나선 팔이 감긴 방향과 회전 방향이 같습니다.
린과 슈는 이론적으로 회전하는 원반에 있는 별이 만든 중력장과 별의 궤도가 상호 작용하여 밀도 파가 발생할 수 있다는 사실을 설명하였습니다. 이 이론은 Lindblad가 1920년대부터 1960년대까지 나선 팔을 별과 중력장과의 관계로 설명하면서 가정했던 나선 팔이 오랜 시간동안 상태를 유지한다는 가정을 받아들여 나선 팔은 준 안정상태의 밀도파라는 가정으로부터 출발합니다.
어쨌든 밀도파 이론은 별로 이루어진 회전하는 원반은 역학적으로 원반을 따라 회전하는 밀도파를 갖게되며, 이 밀도파의 밀한 부분이 나선 팔이 된다는 것입니다.
이 이론을 자세하게 공부하고 싶으면 "James Binney and Scott Tramaine"의 "Galactic Dynamics"를 공부해야 합니다. 이 책은 은하, 특히 은하 역학 이론을 공부하는 천문학자들의 성서라 보면 됩니다. 상당히 방대한 책인데 물리학과의 "수리물리 (mathmatical physics)"와 일반역학 (mechanics), 통계 역학 약간, 그리고 일반천문학을 충실히 공부하고 끈기가 있다면 충분히 읽을 수 있습니다. 제가 본 천문학과 물리학 책 중에서 수리물리의 진수라 할 수 있습니다. 이 책은 양자역학이나 상대론적 지식이 전혀 필요 없는 책입니다.