보고서 정보
주관연구기관 |
경희대학교 Kyung Hee University |
연구책임자 |
김성수
|
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2017-11 |
과제시작연도 |
2016 |
주관부처 |
미래창조과학부 Ministry of Science, ICT and Future Planning |
등록번호 |
TRKO202000007650 |
과제고유번호 |
1711043114 |
사업명 |
개인연구지원 |
DB 구축일자 |
2020-09-26
|
키워드 |
은하 구성 기본단위.구상성단.왜소위성은하.우주론.은하 생성.galaxy building blocks.globular clusters.dwarf satellite galaxies.cosmology.galaxy formation.
|
초록
▼
□ 연구의 목적 및 내용
▶[목표] 은하 구성 기본단위인 원시 구상성단과 왜소은하의 생성 과정을 독창적이고 정밀한 우주론적 수치실험 방법으로 연구하여, 표준 우주론 모형이 설명하지 못하는 근(近)우주론 분야의 두 가지 난제를 공략하고자 한다.
▶[난제1] 구상성단, 초미광왜소은하, 초밀집왜소은하는 비슷한 광도를 가지지만 서로 극단적으로 다른 밀도와 암흑물질 함량을 가지고 있다. 이는 우주초기 생성환경의 차이에 기인할 테지만, 표준 우주론 모형은 이를 설명하지 못한다.
▶[난제2] 표준 우주론 모형에 근거하는 밀도
□ 연구의 목적 및 내용
▶[목표] 은하 구성 기본단위인 원시 구상성단과 왜소은하의 생성 과정을 독창적이고 정밀한 우주론적 수치실험 방법으로 연구하여, 표준 우주론 모형이 설명하지 못하는 근(近)우주론 분야의 두 가지 난제를 공략하고자 한다.
▶[난제1] 구상성단, 초미광왜소은하, 초밀집왜소은하는 비슷한 광도를 가지지만 서로 극단적으로 다른 밀도와 암흑물질 함량을 가지고 있다. 이는 우주초기 생성환경의 차이에 기인할 테지만, 표준 우주론 모형은 이를 설명하지 못한다.
▶[난제2] 표준 우주론 모형에 근거하는 밀도요동 수치실험은 우리 은하 주변에 많은 수의 왜소위성은하가 존재할 것으로 예측하지만, 실제로 관측된 왜소은하의 수는 훨씬 적다.
▶[주안점] 이러한 문제들을 해결할 핵심인자의 후보로 1) 구상성단과 왜소은하로의 물질 유입 역사, 2) 공전궤도 및 외부중력 환경, 3) 자외선 복사장의 역할, 4) 수소 분자구름에 의한 복사차폐 및 냉각 등을 상정하고, 이들이 구상성단과 왜소은하의 생성에 어떤 영향을 미치는지 밝히기 위한 일련의 수치실험을 수행하고 분석한다.
□ 연구결과
▶[시뮬레이션 기법 개발] 원시 구상성단과 왜소위성은하의 생성 과정을 이제까지 쓰인 방법 중 가장 사실적으로 묘사할 하이브리드 시뮬레이션 기법을 개발했다. 구체적으로, 1) 모은하전체의 생성 과정을 정밀하게 추적하기 위해 바리온을 포함하는 다중분해능 우주론적 시뮬레이션 기법을 완성하고, 2) 구상성단과 왜소은하의 생성 과정을 사실적으로 추적하기 위해 소형헤일로만을 위한 독립적인(비우주론적) 복사유체역학 시뮬레이션 기법을 개발했다.
▶[독창적인 방법의 하이브리드 시뮬레이션 수행] 먼저 위의 1)번에서 개발된 시뮬레이션 기법(입자 방법)을 이용하여 구상성단과 왜소위성은하로 진화할 것으로 보이는 모은하 주변의 소형 헤일로 (mini halo)로 암흑물질과 바리온 물질이 흘러드는 유입 역사를 표준 우주론 모형에 입각하여 사실적으로 추적한 후, 이를 위의 2)번에서 개발된 개별 소형 헤일로를 위한 독립적인 시뮬레이션 기법(격자 방법)의 초기 및 경계 조건으로 사용했다. 이는 우주론적 밀도요동 시뮬레이션과 소형 헤일로 진화 시뮬레이션의 독창적인 하이브리드 방법이다. 이를 통해 소형 헤일로(구상성단 및 왜소은하)의 생성 과정에 대한 거시적(우주론적) 영향과 미시적(바리온 물리학적) 영향을 동시에 고려할 수 있게 되었다.
▶[바리온 물리학을 총동원한 소형 헤일로 생성과정 연구] 위의 2)번 시뮬레이션은 하나의 소형 헤일로만을 위한 비우주론적 시뮬레이션으로, 구상성단이나 왜소은하의 생성 과정에 관련되는 중요한 모든 바리온 물리학이 고려되었다. 고려될 바리온 물리학에는 유체역학, 가스 냉각/가열, 별탄생, 초신성 폭발, 자외선 조사, 수소분자에 의한 복사차폐, 금속함량 진화 등이 있다.
▶[복사전달을 고려한 소형 헤일로 형성 및 진화 연구] 하이브리드 시뮬레이션 중 두 번째 단계인 소형 헤일로의 형성 및 진화 연구에서는 복사전달에 의한 효과를 시뮬레이션에서 성공적으로 구현하였으며, 이러한 시뮬레이션으로부터 얻어진 결과에 대한 분석을 수행하였다.
□ 연구결과의 활용계획
▶[한국만의 독자적인 은하형성 수치모형 확보] 은하의 생성과정을 수치적으로 연구하기 위해선 매우 전문적인 수치모형과 기법이 필요하다. 미국과 독일 등에서는 이를 위해 10년 이상 투자해 온 바, 지금에 와서 뒤늦게 비슷한 수치모형을 개발하여 이들과 경쟁하는 것은 무의미 하다. 본 연구진은 완전히 새로운 접근 방법으로 < 은하 구성 기본단위의 생성을 위한 수치모형 >을 개발하여, 독자적이고 선도적인 연구를 수행하고자 한다.
▶[표준 우주론 모형의 난제 해결 시도] 본 연구진은 < 연구목표 >에서 언급한 네 가지 주안점을 바탕으로 표준 우주론 모형의 두난제 중 하나인 의 해결을 시도할 것이다. 이것이 성공할 경우 10 여년 넘게 풀리지 않은 우주론 분야의 난제를 본 연구진이 해결하게 되는 것이다.
▶[GMT 시대를 대비한 근우주론 선행 연구] 관측우주론 분야에서 후발주자인 우리나라가 GMT와 같은 초대형 지상 망원경을 통해 연구하기에 상대적으로 유리한 관측 대상은 < 어둡지만 가까이 있는 근우주론적 천체 >이다. 본 연구 과제는 국내 근우주론 분야의 이론적/수치적 연구에 중요한 토대를 마련할 것이다.
(출처 : 연구결과 요약문 4p)
Abstract
▼
□ Purpose& contents
We will study the formation processes of galactic building blocks (primordial globular clusters and dwarf galaxies) with a unique numerical procedure, and attack the following two problems: 1) Globular clusters, ultra-faint dwarfs, and ultra-compact dwarfs having similar lumin
□ Purpose& contents
We will study the formation processes of galactic building blocks (primordial globular clusters and dwarf galaxies) with a unique numerical procedure, and attack the following two problems: 1) Globular clusters, ultra-faint dwarfs, and ultra-compact dwarfs having similar luminosities, but extremely different densities and dark matter contents; 2) the missing satellite problem. We will develop a method that will enable us to perform highly realistic hydrodynamic simulations of the formation of primordial globular clusters and dwarf stellite galaxies. Specifically, the method will include a zoom-in technique and radiative hydrodynamics in order to realistically describe the formation of globular clusters and dwarf stellite galaxies. We will perform a series of high-resolution simulations to follow the detailed formation processes of these objects. We will closely follow the inflow processes of baryons and dark matter to the primordial globular clusters and dwarf satellite galaxies. We will then perform higher-resolution simulations of individual mini haloes to see what determines the outcome (globular clusters or dwarf satellite galaxies) of the forming mini haloes.
□ Result
We have successfully developed a method that enables us to perform highly realistic hydrodynamic simulations of the formation of primordial globular clusters and dwarf stellite galaxies. The method includes a zoom-in technique and radiative hydrodynamics in order to realistically describe the formation of globular clusters and dwarf stellite galaxies. We performed a series of high-resolution simulations to follow the detailed formation processes of these objects. We closely followed the inflow processes of baryons and dark matter to the primorial globular clusters and dwarf satellite galaxies. We successfully developed a method to perform hydrodynamic-cosmological simulations with a zoom-in technique and then radiative-hydrodynamic simulation for individual mini halos. We analyze the results from these series of simulations.
□ Expected Contribution
Highly sophisticated numerical technique is required to study the formation of normal galaxies. The US and Germany has developed such techniques for more than 10 years, and competing with those groups is pointless. We will develop a new numerical technique to specifically target the formation of globular clusters and dwarf satellite galaxies, instead of normal, larger galaxies. This will give us a chance to reveal what determines the different fate of primordial mini haloes, globular clusters or dwarf satellite galaxies. Our study can be compared with future high-resolution observations using extremely large telescopes such as the GMT.
(출처 : SUMMARY 5p)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 목차 ... 2
- 연구계획 요약문 ... 3
- 연구결과 요약문 ... 4
- 한글요약문 ... 4
- SUMMARY ... 5
- 연구내용 및 결과 ... 6
- 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
- 2. 국내외 기술개발 현황 ... 6
- 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 13
- 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 30
- 5. 연구결과의 활용계획 ... 30
- 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 31
- 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 32
- 8. 참고문헌 ... 32
- 9. 연구성과 ... 35
- 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 35
- 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 35
- 12. 기타사항 ... 35
- [별첨1] 대 표 연 구 실 적 ... 36
- [별첨2] 세부 목표 관련 증빙 ... 48
- 끝페이지 ... 52
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.