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Cluster abundance와 cosmological parameter constraint galaxy cluster는 우주에서 가장 거대한 중력 결합 구조로, 암흑물질·가시 물질·고온의 intracluster medium(ICM)까지 포함한 복합적인 천체 집단이다. 이러한 거대 구조는 우주 전체의 밀도, 초기 요동의 크기, 구조 성장의 속도에 민감하게 반응하기 때문에, cluster abundance는 cosmological parameter를 정밀하게 제약하는 데 매우 중요한 관측 자료가 된다. 특히 cluster가 얼마나 자주, 어떤 질량 규모에서, 어느 redshift 구간에서 분포하는지를 분석하면 matter density parameter Ωm, 밀도 요동의 진폭 σ₈, dark energy의 영향, 중력 이론의 수정 여부까지 직접적으로 검증할 수 있다. cluster abundan..
Large-scale tidal field와 cosmic web의 형성 우주의 대규모 구조인 cosmic web은 은하, 필라멘트, 시트(sheet), 보이드가 복잡하게 얽혀 형성된 3차원 네트워크로 구성되어 있으며, 이러한 구조는 중력에 의해 장기간 진화한 밀도 요동의 결과다. 그러나 cosmic web의 형성은 단순히 밀도의 크고 작은 변동만으로 설명되지 않는다. 우주의 질량 분포가 만들어내는 large-scale tidal field가 밀도 요동의 성장 속도와 방향성을 결정함으로써, 구조가 어떤 모양을 취하며 어떤 패턴으로 배열되는지를 근본적으로 규정하기 때문이다. 즉, tidal field는 cosmic web의 ‘형태를 조각하는 힘’이라고 표현할 수 있다. large-scale tidal field는 gravitational potential의 공간적 기울기가 만든..
IGM metallicity evolution과 cosmic chemical enrichment IGM(intergalactic medium)의 금속 함량, 즉 metallicity는 우주가 첫 세대의 별과 은하를 형성한 이후 어떤 방식으로 화학적 진화를 겪어 왔는지를 보여주는 핵심 지표다. 금속은 별 내부 핵융합에서 생성된 뒤 초신성 폭발이나 항성풍을 통해 주변으로 방출되며, 은하 밖으로 유입된 금속은 IGM의 화학적 풍경을 바꾼다. 이러한 금속의 축적과 확산 과정은 cosmic chemical enrichment라고 불리며, 초기 은하 형성, 별 생성 속도, 피드백 강도, 은하의 바람(outflow), 그리고 대규모 구조의 형성 과정과 깊게 연결되어 있다. IGM metallicity evolution은 초기 우주의 population III 별에서 시작해, 점차 복잡한 형태의 은하·은하단 구조..
IGM temperature-density relation의 시간 진화 분석 IGM(intergalactic medium)의 온도–밀도 관계는 초기 우주 이후 가스가 어떤 방식으로 가열되고 냉각되었는지를 종합적으로 반영하는 핵심 열역학 지표다. 특히 temperature–density relation(TDR)은 IGM의 온도 T가 밀도 ρ와 어떤 방식으로 연결되는지를 나타내며, 일반적으로 T = T₀ (ρ/ρ̄)^(γ−1) 형태로 기술된다. 여기에서 T₀는 평균 밀도에서의 기저 온도를 의미하고 γ는 기체가 밀도에 따라 얼마나 가열 또는 냉각되는지를 나타내는 기울기다. 이 관계는 단순한 경험식이 아니라, 재이온화 이후 IGM이 겪는 복잡한 heating과 cooling, 밀도 요동과의 상호작용, adiabatic expansion 등 다양한 물리적 과정을 반영한 결과다. TDR의 ..
21cm bispectrum과 early structure formation 21cm 신호는 중성 수소가 가진 hyperfine 전이에 의해 생성되는 전파선으로, 초기 우주의 구조 형성과정과 열역학적 상태를 직접적으로 추적할 수 있는 매우 강력한 관측 도구다. 특히 21cm bispectrum은 21cm brightness temperature fluctuations의 세 점 상관관계를 분석한 통계량으로, 단순한 power spectrum으로는 포착하기 어려운 비가우시안 정보와 복잡한 상호작용 구조를 드러낸다. 초기 은하 형성, 별 생성, 초기 적외선 배경의 증가, X-ray heating, 재이온화 단계 등은 서로 다른 시기와 공간 규모에서 비선형 구조를 만들기 때문에, bispectrum은 이러한 비선형 신호를 분리해 내는 데 매우 유용하다. early structure fo..
Cosmic shear 및 weak lensing 파워 스펙트럼 분석 cosmic shear는 대규모 구조가 만드는 gravitational lensing 효과로 인해 배경 은하의 형태가 아주 미세하게 변형되는 현상을 말한다. 이는 개별 은하 형태만으로는 감지하기 어렵지만, 매우 많은 은하를 모아 통계적으로 분석하면 우주 전체의 질량 분포를 직접 추적할 수 있는 강력한 방법이 된다. 특히 cosmic shear는 빛을 내는 물질뿐 아니라 보이지 않는 암흑물질까지 포함한 총질량 분포를 반영하기 때문에, 다른 관측 기법에서 요구되는 galaxy bias 보정 없이 우주의 밀도 구조를 탐사할 수 있다는 장점이 있다. weak lensing power spectrum는 cosmic shear field가 각도에 따라 어떻게 변하는지를 분석한 통계량으로, matter power s..

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