NFW밀도분포 (Navarro-Frenk-White Profile)
한 줄 정의: 차가운암흑물질 헤일로의 밀도 분포를 기술하는 이중 멱함수 형태의 표준 모형입니다.
쉽게 풀면
N체시뮬레이션으로 암흑물질 덩어리가 어떻게 뭉치는지 계산해 보면, 크기와 종류를 가리지 않고 비슷한 밀도 모양이 나옵니다. 중심 가까이에서는 거리에 반비례해 밀도가 커지고, 바깥에서는 거리의 세제곱에 반비례해 급히 떨어지는 형태입니다. 이 모양을 제안한 세 연구자의 이름을 따 NFW밀도분포라 부릅니다.
왜 중요한가
암흑물질헤일로의 표준 기준선이기 때문에 은하회전곡선이나 약한중력렌즈 자료를 맞출 때 기본 모형으로 사용됩니다. 헤일로의 질량과 밀집도라는 두 매개변수만으로 전체 분포가 정해지므로, 관측과 람다-CDM모형 예측을 직접 비교하기에 편리합니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"약한중력렌즈 신호를 NFW밀도분포로 맞추어 은하단의 질량과 밀집도 매개변수를 동시에 추정하였다."
조금 더 깊게 보면
밀집도 매개변수는 헤일로의 바깥 경계 반지름을 특성반지름으로 나눈 값으로, 헤일로가 일찍 형성될수록 크게 나오는 경향이 있어 형성 시기의 지표로 쓰입니다. 한편 왜소은하와 표면밝기가 낮은 은하에서는 중심부 밀도가 예측보다 평탄하게 관측되는 사례가 있어, 이를 첨점-평탄핵 문제라 부르며 초신성 되먹임이나 암흑물질의 성질로 설명하려는 시도가 이어지고 있습니다.
주의할 점
NFW밀도분포는 순수 암흑물질 시뮬레이션에서 얻은 결과이므로, 보통 물질이 중심에 모여 분포를 바꾸는 실제 은하 중심부에 그대로 적용하면 어긋날 수 있습니다. 회전곡선이 잘 맞지 않는다고 곧바로 암흑물질 가설 자체를 부정하는 근거로 삼기도 어렵습니다.