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[转载]图片带你旅游寻知【3】: smilemooncat 2016-12-9 13:47; 3.1银河系宽银幕影像 Credit Copyright: Axel Mellinger (Central Mich. U) 说明: 如果你能够远离地球，观看整个天空－你将看到什么？这就是Axel Mellinger的全天银河系宽银幕影像2.0项目。上图就是该项目的成果：3000多幅影像的数字叠加，这是迄今为止获得的整个夜空最高分辨率的数字宽银幕影像。整个样本高达5亿多个像素。肉眼可见的每个天体都被拍摄了专门的影像，包括每个星系团、星云和星团。另外，也能够看到几百万颗单独的恒星，都在我们的银河系内，比人类肉眼可见的要昏暗上千倍。黑暗的尘埃纤维萦绕在银河系的中央地带，横贯整个影像的中心。卫星星系大、小麦哲伦云在右下方可见。英文原文来自： http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap091125.html 中文原文来自：http://www.astron.ac.cn/bencandy-22-2106-1.htm 3.2泰国上空的火箭、流星和银河系 Image Credit Copyright: Matipon Tangmatitham 说明: 夜空看上去能够既宁静又超现实吗？上面这幅宽银幕影像是摄于泰国的 Doi Inthanon国家公园，图中景象的前景是小镇的昏暗灯光，黑暗的背景星空中是闪闪发亮的无数星星。影像的左侧是金星和黄道光。然而此图还出现了一些异常的事件。首先是银河系的中心带，通常是一道司空见惯的风景，这里却像是超现实地悬浮在地面之上。其次是影像右侧的偶然出现的流星行迹。最异常的事件则是就在流星左侧的亮斑，那是腾空而起的阿丽亚娜5号火箭的烟柱，几分钟前在法属圭亚那的库劳发射升空。摄影师在影像中捕捉到火箭发射是多么幸运啊？确实相当幸运，因为当初并没有安排拍摄火箭。英文原文来自： http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap140212.html 中文原文来自：http://www.astron.ac.cn/bencandy-22-10421-1.htm 3.3古老的圣灵壁画上空的银河系 Credit Copyright: Bret Webster 说明: 远在巨石阵建造之前，同样远在死海古卷书写之前，古代的艺术家们已经在美国犹他州的大峡谷峭壁上创作了和原物一样大小的绘画－但是为什么要这样做呢？没人知道。这幅壁画可以追溯到约7000年前，被称为大画廊，是在美国大峡谷国家公园内马掌峡谷的峭壁上发现。创作壁画的人们可能捕获了猛犸象。不同寻常的模糊性赋予这幅壁画一个非正式的名字－圣灵壁画。然而，上图内最古老的物体却不是壁画，而是银河系的恒星，远远地位于背景之中，其中大多数恒星都已经几十亿岁了。英文原文来自： http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap100519.html 中文原文来自：http://www.astron.ac.cn/bencandy-22-3259-1.htm 3.4银河系中心的晚餐 Credit Copyright: ESO/MPE/Marc Schartmann 说明: 我们所在星系中央的那只怪兽可能即将进食了。甚大望远镜所拍摄的近期影像指出，这些云气因太靠近银河系中央的超大质量黑洞而面临危险。这些云气像是被打乱后重新伸展出来，预期还会有一些质量在未来两年后掉入到黑洞之中。影像中可以看到，云气在通过黑洞之后呈现出一团团黄红色的模样，有一些还被强大的引力拉扯到右方去。红色曲线代表的是云系的运行轨道，靠近中央那些恒星的运行轨道则以蓝色标注。估计这个将要落入其中的星云质量相当于数个地球，而中心黑洞所对应的射电源Sga A* 的质量则高达太阳的 400万倍。一旦云气开始被吸入，可能就再也无法传出任何信息了。英文原文来自： http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap111230.html 中文原文来自：http://www.astron.ac.cn/bencandy-22-6405-1.htm 3.5科纳的银河系花园 Credit Copyright: Garden by Jon Lomberg; Kite Aerial Photography by Pierre and Heidy Lesage 说明: 你的星系如何成长？和典型星系正相反，这个“星系 ”需要水来保持繁荣和生长。上图中的 “星系 ”出现在美国夏威夷科纳的和平花园，这个精心设计的花园宽约30米，仿照银河系的已知信息而构造。不同的植物分别代表了恒星、球状星团和星云。地球夜空中可见的许多明亮恒星都被描绘在围绕太阳所在位置的叶子上。植物组成的行列代表了银河系的旋臂，包括太阳所在的猎户臂，引人注目的人马臂以及极少被谈论到的矩尺臂。一根短棒穿过银河系的中心，一个喷泉代表银河系中心黑洞。多么美妙的星空盆景啊！英文原文来自： http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap110118.html 中文原文来自：http://www.astron.ac.cn/bencandy-22-4448-1.htm 3.6仙女座大星系M31 Image Credit Copyright: Jacob Bers (Bersonic) 说明: 仙女座大星系是距离银河系最近的大星系，结构与外形也都和银河系非常相像，这两个星系主导着本星系群。来自仙女座大星系的弥散光芒是组成它的数千亿颗恒星发出的。图中围绕仙女座大星系的几颗亮星实际上是银河系内的恒星，正好位于背景天体的前面。仙女座大星系常又被称为M31，因为它是梅西耶弥散天体星表中的第31号。M31是如此遥远，它发出的光到达我们这里需要约200万年。在晴好地天气里，肉眼也能看到仙女座大星系，配图则是借助小型望远镜拍摄的。英文原文来自： http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap140730.html 中文原文来自：http://www.astron.ac.cn/bencandy-22-11435-1.htm 3.7银河系的未来 Credit Copyright: NASA, ESA, Z. Levay and R. van der Marel (STScI), and A. Mellinger 说明: 未来有一天，我们所在的银河系有可能会和附近的仙女座大星系 (M31)发生吗？科学的回答是完全可能。通过仔细测量最近几年哈勃望远镜拍摄的 M31与背景星系影像之位移，科学家们发现M31的核心正向着银河系中心奔来。虽然侧向速度的测量误差较大，因而这两个核心究竟是直接对撞、还是擦肩而过还很难说，但是它们的外围一定会产生强烈的引力拉扯，从而搅动整个周围的环境，最终合并成一个大型椭圆星系。上图影像是由艺术家描绘的星系中心在遥远的未来开始摧毁另外一个星系的景色，具体的细节当然还有待更进一步的观测和研究。英文原文来自： http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap120604.html 中文原文来自：http://www.astron.ac.cn/bencandy-22-7309-1.htm 3.8安静的银心大黑洞 Credit: X-ray - NASA / CXC / Q. Daniel Wang (UMASS) et al., IR - NASA/STScI 说明: 热气体难以吞咽，至少对银河系中心的超大质量黑洞来说似乎是真的。这个黑洞被称为半人马座A*，它就位于这张红外（红色光晕和黄色光晕）和X射线（蓝色）的合成影像的中心。基于来自钱德拉X射线望远镜的观测数据，围绕这个黑洞的弥散辐射在内插图的特写中可见，这个内插图的视场覆盖距离我们约26000光年远的星系中心约1/2光年的范围。天文学家发现X射线辐射起源于从该区域内的大质量年轻恒星的星风中引出的热气体。钱德拉数据表明在黑洞的引力影响下只有不到1%的气体能够抵达视界，丢失了足够的热量和角动量之后掉进黑洞，而剩余的气体则逃逸外流。这个结论解释了为什么银河系的黑洞如此安静，比预期的高能量X射线波段的表现要昏暗得多。近邻星系内的大多数超大质量黑洞可能都是这样的情况。英文原文来自： http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap130906.html 中文原文来自：http://www.astron.ac.cn/bencandy-22-9641-1.htm 3.9太靠近黑洞的时候 Credit Copyright: Alain Riazuelo 说明: 如果遇见一个黑洞，你会看到什么景象呢？上图这张用计算机模拟产生的图片呈现了你可能会看到的怪现象。由于黑洞强大的引力作用，光会朝向黑洞方向偏折，产生视觉上极不寻常的幻景。每一颗正常影像中的恒星都出现了至少两个亮影，分别出现在黑洞的两边。事实上，如果十分靠近黑洞，由于来自天空各个方向的光都会被折射过来，所以你甚至会看到全部的天空！上图原始影像是2微米巡天计划（2MASS）提供的红外影像，叠加了亨利-德雷伯星表中的恒星。黑洞被公认是宇宙中密度最高的天体，据简介的观测证据显示，天文学家曾在双星系统、球状星团的中心、星系的核心，以及类星体的中心都找到了黑洞的踪迹。英文原文来自： http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap101207.html 中文原文来自：http://www.astron.ac.cn/bencandy-22-4359-1.htm 3.10两个黑洞在星系3C75中跳舞 Credit: X-Ray: NASA / CXC / D.Hudson, T.Reiprich et al. (AIfA); Radio: NRAO / VLA/ NRL 说明: 活动星系3C 75的中心正在发生什么？在这张X射线（蓝色）和射电（粉红色）波段合成影像的中心有两个明亮天体，它们是在同一轨道上转动的超大质量黑洞，驱动着巨大的射电源3C 75向外发射能量。这两个超大质量黑洞被温度高达几百万度、辐射出X射线的气体所包围，并向外喷发相对论性粒子喷流，彼此距离25000光年。天文学家们推断这两个超大质量黑洞被引力束缚在一起，形成一个双星系统。如此壮观的宇宙并合被认为在遥远宇宙的拥挤着星系团的环境中是很常见的。原文来自： http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap081109.html 原文发在公众微信号天之文2014年11月10日。; 个人分类: 科普文章|1 次阅读|0 个评论

苏萌：暗物质的天文学探测(下): kejidaobao 2016-3-21 13:20; 5 如何探测暗物质粒子暗物质粒子的探测在当代基础物理学，包括粒子物理、天体物理、宇宙学等领域是一个很热门的研究领域——宇宙中最主要的一种物质成分到底是什么？这个听起来就激动人心的问题，几十年来孜孜不倦地吊着科学家和公众的胃口。对于大质量弱相互作用粒子来说，物理学家试图通过放置在地下实验室的探测装置，屏蔽掉各种干扰来寻找暗物质粒子与普通物质可能发生的相互作用。天文学家们尝试通过地面或太空望远镜对暗物质粒子在宇宙中可能发生的相互碰撞并湮灭产生的次级粒子来间接寻找暗物质粒子存在的证据。粒子物理学家们希望欧洲大型强子对撞机（LHC ）或者未来更大能量的粒子对撞机能够“人工”自制出暗物质粒子来。 5.1 暗物质粒子的直接探测暗物质粒子游离在宇宙中的任何一个角落，地球就是在这样的“暗物质粒子汤”中穿行着。地球上任何一个原子核都有一定的概率被一个暗物质粒子撞一下，虽然暗物质粒子我们看不到，但如果一个原子核无缘无故“身子”晃了晃，那一定是暗物质粒子干的，我们就抓住了暗物质粒子的踪迹。物理学家可以探测这种暗物质粒子与原子核之间的相互作用所释放出的热量或闪光，从而判别碰撞的起源是不是暗物质粒子造成的，物理学家把这种探测方式叫做直接探测。暗物质直接探测试验一般设置于地下深处，地表几百米甚至几千米以下，以排除各种可能造成原子核被碰撞的背景噪声，并且探测装置要经过多种屏蔽处理等降低噪声。这类的实验室包括美国的Soudan 和DUSE 、加拿大的SNOLAB 地下实验室、意大利的大萨索国家实验室等。我们国家在四川锦屏山建设了地下2500 m 世界最深的地下实验室，正在开展PandaX 、CDMX 等暗物质粒子直接探测实验，已经取得了世界领先的研究成果。 5.2 暗物质粒子的间接探测地球上的暗物质探测实验一方面要仰仗暗物质粒子跟普通物质多多少少要发生一些相互作用，如果暗物质粒子真的完全无视普通物质，那这种直接探测实验就无能为力了。另一方面，即便真的看到了无法解释的“碰撞信号”，仍然需要依赖于对暗物质空间分布的模型才能把地球上的测量结果与宇宙整体暗物质特性联系起来——毕竟我们无法在宇宙空间的其他地方重复这样的实验。到底直接探测发现的粒子是不是我们要寻找的主导宇宙物质组分的暗物质粒子？与直接探测实验互补的另一种探测方式的基本思路是：既然暗物质粒子无处不在，我们可以通过望远镜去寻找暗物质粒子在宇宙中发出的信号，这就是暗物质粒子间接探测实验。间接探测主要是寻找两个暗物质粒子互相碰撞湮灭时所产生的讯号。不同的暗物质模型预言暗物质粒子湮灭所产生的末态粒子不同，或者比例不同，比如产生高能伽马射线光子或正反粒子对（比如正负电子、正反夸克等）。针对不同的末态粒子，物理学家和天文学家设计了不同的空间望远镜和探测装置。尽管暗物质粒子在宇宙中无处不在，对暗物质可能产生的带电粒子来说，很难在宇宙中传播的过程中会受到磁场的影响，传播方向发生偏折，一般很难知道探测到的带电粒子是从哪个方向发射出来的，只能通过高能带电粒子的能谱特征来搜寻暗物质的迹象。而伽马射线光子保留了方向的信息，与能谱信息结合起来可以提供更多暗物质粒子的佐证与判据。在星系暗物质晕中的暗物质粒子可以通过一些间接的复杂物理过程产生伽马射线光子。对间接探测手段而言，最重要的在于完全了解背景噪声的来源，从中寻找到可靠的暗物质迹象。美国航空航天局于20 世纪90 年代发射了EGRET 伽马射线望远镜，并于2008 年6 月11 日发射运行费米伽马射线太空望远镜搜寻暗物质湮灭产生伽马射线的事件，是迄今为止在伽马射线能段最有效的望远镜。ATIC 实验2008 年发现正负电子的能谱在几百GeV 的能段有一个超出理论预言的鼓包，恰恰符合了大质量弱相互作用粒子的预言，轰动一时。意大利领导的实验计划PAMELA 更是于2009 年就探测到正电子的能谱在高能段的变化，成为一个可能的暗物质信号。美籍华裔科学家丁肇中教授领导的阿尔法磁谱仪（AMS ），也被称为反物质磁谱仪，通过巨大的磁铁把带正电和负电的粒子区分开，主要目的是探测宇宙中的反物质和暗物质。第1 台AMS-01 在1998 年进入轨道，而第2 代价值20 亿美元的AMS-02 于2011 年由航天飞机运送到国际空间站开始观测（这也是航天飞机的最后一次发射），是迄今为止灵敏度最高，也是最复杂、最昂贵的一台暗物质探测设备，代表了当今科学实验的最高技术手段，由16 个国家和地区的600 余名科学家历时近18 年完成，发射4 年多来已经精确地测量了正负电子谱和其他带点宇宙射线的能谱，实验过程可能持续15~20 年。 5.3 用粒子对撞机人造暗物质不论是直接探测还是间接探测，目标都是想办法通过空间或者地面的探测器抓住在宇宙中游离的暗物质粒子的信号。那么为何不自己制造一些暗物质出来研究呢？事实上，粒子物理学家们正在利用瑞士日内瓦附近的欧洲大型强子对撞机（LHC ）寻找暗物质粒子。大型强子对撞机会将大量质子加速到十分接近光速并使它们相撞。这样的粒子碰撞过程通过强大的能量释放产生大量的新粒子。在大量的粒子产物中，有这样的一种可能：在释放出来的新粒子中探测器发现有一束粒子射出，但在另一侧却发现没有粒子出来。发生这种情况就只有一种可能性，那就是出来的粒子是一种探测器无法检测到的粒子形式，这就很有可能是暗物质粒子——比如前文提到的一种暗物质粒子的候选者——大质量弱相互作用粒子。如果这种粒子的确是组成暗物质的基本粒子，并且我们利用大型强子对撞机发现了它，那将是物理学具有划时代意义的发现。然而，如果暗物质并非如大质量弱相互作用粒子理论中所预言的那样，那么或许大型强子对撞机或许就不能检测到它，或者需要更高能量更强大的粒子对撞机。中国正在考虑建设的新一代环形正负电子对撞机（CEPC ），并在第二阶段升级为质子对撞机（SPPC ），届时对撞机能量比目前运行的欧洲大型强子对撞机能量高7 倍，暗物质粒子的寻找也是其重要的科学目标之一。 6 为什么要发射空间天文望远镜研究暗物质由于地球引力作用，几乎全部的大气集中在离地面100 km 的高度范围内，其中75% 的大气又集中在地面至10 km 高度的对流层范围内。在地球表面进行天文学的研究会由于地球大气层的电磁辐射的干扰和过滤而受到限制。太空望远镜的概念最初出现在20 世纪40 年代，天文学家们设想将望远镜放置到太空，因为地球的大气层对许多波段的天文观测影响甚大（图4 ），若能将望远镜移到太空中，便可以不受大气层及地表人类生产生活产生的各种信号的干扰，得到更精确的天文资料。迄今为止，大量的望远镜被发射到了轨道上，数十年来极大地增加了我们对于宇宙的认识。目前已有不少空间望远镜在太空中运行，许多太空天文台已经完成了它们的任务，而另外一些则仍然在运作中。举例来说，X 射线完全不能穿透地球大气层，使得建立在X 射线观测基础上的天文学在地表是不可能的。而现在众多来自美国、欧洲和日本的X 射线望远镜卫星的发射打开了天文学研究的新局面，在高能天体物理的研究中占据了核心的地位，印度也在近期发射了第1 颗X 射线卫星，我国也将在2016 年下半年发射首颗X 射线天文卫星。同样的，红外线和紫外线也被大气层大量阻断，而暗物质粒子探测卫星所观测的伽马射线能段，也只有空间装置可以实现探测的目标。著名的空间天文望远镜包括观测可见光波段的哈勃空间望远镜，观测红外波段的史匹哲太空望远镜、赫歇尔望远镜，观测微博波段的WMAP 、Planck 望远镜，观测X 光波段的钱德拉太空望远镜，观察伽马射线波段的康普顿天文台（已于2000 年退役）与正在运行的美国费米太空望远镜等。即将升空的大型空间望远镜包括计划于2018 年发射的美国航空航天局新一代空间望远镜，计划接替哈勃的天文研究使命。该望远镜以NASA 第二任局长詹姆斯·韦伯的名字命名，目标是寻找宇宙有史以来第一代恒星和星系；WFIRST 则是美国暗能量探索计划之一，旨在寻找并精确测量暗能量、寻找太阳系外行星。 7 中国暗物质粒子探测卫星（DAMPE ）暗物质粒子探测卫星是中国科学院空间科学战略性先导科技专项中，4 颗科学卫星的首发卫星，也是中国空间科学卫星系列首发星。由中国科学院紫金山天文台等科研单位共同参加有效载荷、科学应用等工程项目研制工作。其科学目标为通过高空间分辨和高能量分辨的精确测量方式，研究高能电子、伽马射线以及宇宙射线的能量和方向，寻找暗物质粒子存在的证据和研究其物理特性，并在宇宙射线起源和伽马射线天文学方面取得重大进展，是迄今为止观测能段范围最宽、能量分辨率最优的空间探测器，超过国际上所有同类探测器。在卫星结构方面，暗物质卫星首次尝试了“科学探测载荷一体化”设计，卫星有效载荷质量1410 kg ，整星质量1850 kg ，载荷平台比达到了3.2 ∶1 。这样的设计减小了卫星体积，降低了重量，大幅节省了发射成本。2015 年11 月9 日，中国科学院重大科技任务局在中国科学院国家空间科学中心组织召开了暗物质粒子探测卫星工程星箭出厂审定会。11 月14 日卫星和火箭从上海航天科技八院起运，驶往酒泉卫星发射中心。12 月17 日，暗物质粒子探测卫星“悟空”在酒泉卫星发射中心，搭载由中国航天科技集团第八研究院研制的长征二号丁型火箭成功发射，并顺利进入预定转移轨道，标志着中国空间科学研究迈出重要一步。这是长征-2D 型火箭第26 次出征任务，也是长征系列运载火箭的第221 次飞行。 8 国际与国内暗物质研究的现状与展望国际物理学界对暗物质的研究相当重视，美国、欧洲和日本等国家和地区都进行了相应的规划和布局。2007 年，美国自然科学基金会（NSF ）、航空航天局（NASA ）、能源部（DOE ）联合成立的暗物质研究评估小组发布报告指出，宇宙里面暗物质之谜的解决具有极特别的科学意义，并建议美国加大投入，以保持其领先地位。美国国家科学院发布的天文及天体物理2012 —2021 “十年规划”中，暗物质和暗能量是主要的研究方向。美国通过搭载于费米（Fermi ）伽马射线空间卫星上的“大面积望远镜”和位于国际空间站上的阿尔法磁谱仪（AMS-02 ）进行暗物质的间接探测。2008 年，欧洲天体粒子物理联盟所规划的路线图中，暗物质直接探测实验位于其所规划的7 个项目之首。星系分布在更为扩展的暗物质晕的结构当中，这样的图像不仅得到观测的支持，而且被近年来快速发展的宇宙学数值模拟所验证 2009 年发射的普朗克（Planck ）空间观测卫星已经完成了它的使命，并于2016 年年初给出了最新的宇宙学参数的测量结果，包括迄今为止最为精确的暗物质组分的参数测量。欧洲下一步计划在2020 年左右发射欧几里得（Euclid ）航天器，通过观测大量的星系在空间中的分布特性来精确测量宇宙学基本参数（图5 ），从而帮助深入理解暗能量和暗物质的物理特性。而日本与美国合作也于2015 年8 月发射了CALET 探测器，成功放置在国际空间站上属于日本的舱位开展研究。中国对暗物质和暗能量的研究非常重视。揭开暗物质、暗能量之谜，将是人类认识宇宙的又一次重大飞跃，可能导致一场新的物理学革命。我国已经在考虑建设几项关键性的探测暗物质、暗能量的重大实验装置，包括地下和太空的粒子探测器和在南极建立大口径天文望远镜，以取得第一手实验数据，在国际竞争中处于主导地位。中国暗物质粒子探测器（DAMPE ）卫星通过探测来自宇宙空间的高能伽马光子、电子及质子，以实现对宇宙空间中的暗物质的间接观测，而下一代伽马射线卫星盘古（PANGU ）卫星已经在积极的筹划中，将成为首个针对MeV 到GeV 能段的空间探测望远镜，寻找暗物质在这个特殊能段的信号。基于中国未来空间站为平台的高能宇宙辐射探测装置（HERD ）也处于积极的研发中，并已经在技术预研上取得了相当的进展。对暗物质和暗能量的研究是当代基础物理学最前沿的方向之一。天体物理和宇宙学的研究表明，暗物质和暗能量在宇宙的演化过程中起着重要作用。对于暗物质和暗能量进行实验和理论上的探索将大大深化人们对微观世界结构和宇宙演化的理解，并极有可能产生物理学基础理论革命性的突破。在过去的几年里面，中国科学家在暗物质的研究中实现了跨越式的发展，取得了重要的成绩。这些基础让中国跟上了国际前沿研究的步伐，并在某些方面达到国际上先进水平，甚至世界领先。包括暗物质粒子探测卫星在内的实验项目将在未来几年内完成一系列互相关联的探测项目，使中国的暗物质研究能够有机会作出引领世界的贡献。除了中国四川锦屏地下暗物质实验室外，其他正在计划中的科学实验包括在中国西藏阿里地区建设宇宙微波背景辐射观测望远镜，首次实现对北半球暗物质大尺度空间分布的精确探测。这些规划中的科学实验将能够全面探索暗物质的基本属性，期待着下一个10 年，暗物质的探测实验将给人类展现宇宙最神秘的一面。; 个人分类: 栏目：本刊专稿|3671 次阅读|0 个评论

苏萌：暗物质的天文学探测（上）: 热度 9 kejidaobao 2016-3-18 22:08; 暗物质和暗能量是宇宙主要的组成部分，被认为是“笼罩在21世纪物理学上的两朵乌云”，是基础物理与宇宙学研究最前沿的方向之一。对暗物质突破性的研究进展将极大促进人们对基本自然规律以及宇宙演化的理解。国际上对暗物质的研究极为重视，美国和欧洲都为之进行了详细周密的规划，开展了一系列相关项目规划。中国也将暗物质的研究纳入了中长期规划，在过去的几年中国在暗物质探测方面实现了长足进步，在四川锦屏山地下实验室开展多项暗物质直接探测试验，暗物质粒子卫星作为中国空间科学先导专项的首发星，也是中国发射的第1 颗天文卫星， 2015 年12 月成功发射。通过观测暗物质粒子湮灭后的粒子产物，有可能在间接探测方向实现对暗物质研究的革命性突破。本文简介暗物质概念提出的历史与暗物质探测的天文学观测手段。 1 怪人兹威基的“狂想” 暗物质这个名字，是一位脾气极其古怪的加州理工学院天文学家在 20 世纪30 年代创造的，他的名字叫弗里兹·兹威基（Fritz Zwicky ）。他以粗暴的性格和卓越的才华闻名遐迩，经常在讨论问题的时候咄咄逼人，甚至变得气势汹汹，连最亲密的合作者都不愿意单独跟他待在一起。然而兹威基有着敏锐的洞察力，他极富创造力地提出了宇宙中存在“暗物质”的假设。兹威基尝试计算了由数千个星系组成的“后发座”星系团中所有能够被观察到的物质的总量（基本上就是把看到的星系们加起来）。结果他惊讶地发现这些物质的总质量所能产生的引力强度竟然不足以让整个星系团聚集在一起。也就是说这些星系都“跑得太快了”，如此之大的逃逸速度应该早就让这些星系跑出这个集团，这样的话“后发座”星系团就分崩离析而不复存在！你可以把整个星系团想象为一个旋转木马，旋转木马转动得太快，上面坐着的星系们互相之间的吸引力太弱了，早就应该都会飞出去才对！正是基于这些观察，兹威基提出了一项在当时看来惊世骇俗的主张，星系团里必定还存在着某种神秘的“黑暗”物质。这些物质不能轻易被直接观察到，但却同样能够产生引力作用，从而帮助星系聚集在一起而不至于被撕碎。不幸的是，兹威基在当时普遍被同行们认为是怪人一个，被人看不起，在差不多40 年的时间里，兹威基的有关暗物质的推论没有人愿意认真对待。尽管暗物质的话题今天已经为科学家和公众津津乐道，但在 1933 年，几乎没有人愿意相信宇宙中大部分的物质是人们看不到的，大家似乎还是信奉“眼见为实”。兹威基的想法已经超越了他的时代，他的伟大洞察和理论都被搁置一旁，无人问津。既然这种物质既不发光，又不吸收光，也不反射光，人们根本不能直接看到它，找不到更好的名字，物理学们于是就将这种神秘物质称作“暗物质”（图1 ）。如果没有这种神秘物质的存在，宇宙中的星系将分崩离析。迄今为止尽管有数以百计的模型，但没人知道暗物质的本质究竟是什么。图1 哈勃望远镜观测到的一个星系团，暗物质是星系团的主要组成部分，随着质量分布的不同，星系团中大约有数十个大型星系和上千个小型星系构成。 20 世纪初，当物理学家们最初开始了解到原子的结构组成时，他们曾经以为人类即将洞察整个宇宙中一切物质的本质。然而，70 多年过去了，人们才确切地知道今天的宇宙中，暗物质质量所占的比重是可见物质（或者说普通物质——物理学家常常称之为重子物质）的6 倍左右，占到宇宙物质成分的24% 左右（普通物质占4% ），另外72% 左右是暗能量——一种充溢宇宙空间的未知能量形式，导致今天的宇宙在加速膨胀。原本人们很欣喜地认为，整个世界的物理学基础已经被搞清楚了，人类几乎可以到庆功的时刻了，然而在进入21 世纪前竟然被告知在茫茫宇宙中可以看到的物质，或者说自始至终都在研究的东西，只占了相当可怜的一部分。确实，要承认宇宙中95% 以上的物质都看不到而且几乎一无所知，实在令人有些尴尬。大自然似乎出于某种目的，把宇宙的绝大部分美妙地隐藏了起来。当然人类爆棚的好奇心和自信心在宇宙学的这一世纪谜团前正在大显身手。迄今为止，地球上已经建起十几个寻找暗物质的地下实验室，此前美国、欧洲和日本分别了发射了多个空间探测器寻找暗物质来自宇宙空间的微弱信号。尽管科学家们大海捞针似的撒网，暗物质依然悬念重重。 2 什么是暗物质在现代宇宙学中，一般认为暗物质是一种全新的不同于任何我们熟悉的基本粒子。暗物质之所以被冠以“暗”之名，就是因为天文学家迄今为止没有发现这种物质发射出的光子，也就是说暗物质粒子几乎不直接参与电磁相互作用。电磁力是处于电场、磁场或电磁场中的带电粒子所感受到的作用力。大自然的4 种基本相互作用中，电磁力是其中一种，其他3 种是强力、弱力、与引力。光子是传递电磁力的中间媒介，带电粒子倚赖光子为媒介传递电磁力，而电荷是基本粒子的内秉性质。只有带电粒子或带电物质才能够感受到电磁力，发射出光子被人眼或者探测装置看到，这也对探测暗物质粒子的方式提出了挑战。在日常生活所遇到的物质的内部，分子与分子之间彼此相互作用的分子间作用力，就是电磁力的一种形式。暗物质不直接参与电磁相互作用，对我们熟悉的日常生活的物理化学过程，暗物质可以说完全不会产生任何影响。事实上，天文学家估计每秒钟都会有成千上万的暗物质粒子穿过人体，但是在暗物质粒子的“眼中”，人体几乎是是透明的。现在主流的暗物质粒子的理论假说认为，暗物质粒子与人体中所含氢、氧、碳、氮等元素的原子核发生碰撞的机率大约只有数十次每天，而且这种暗物质粒子与人体的直接相互作用不会被人体察觉，更不会有任何有害的后果。事实上，有一种寻找暗物质粒子的方法，就是用专门的探测装置去寻找暗物质粒子与核子可能发生的碰撞事件，从而了解暗物质粒子的相关属性，我们把这种手段称之为暗物质粒子的“直接探测”——暗物质粒子虽然看不见，但是这种碰撞就真真切切地发生在这个实验装置里。然而，当两颗暗物质粒子相互撞击时有可能会发生“ 湮灭反应”——两个粒子抱在一起粉身碎骨，释放出大得多的能量。如果暗物质粒子的质量像现在的主流理论所认为的，是质子的数百倍，那暗物质粒子碰撞时发出的能量将是可见光光子能量的一千亿倍。如果这种湮灭反应发生在人体内，它将可能导致对人体有害的突变。当然，发生这种事件的概率是非常低的。迄今为止，人们只能通过宇宙中广泛分布的暗物质结构的引力产生的效应得知（而且已经发现）宇宙中有大量暗物质的存在。现代宇宙学是新兴的一门重要的基础交叉学科，是通过对宇宙自身以及宇宙中天体的观测结果，结合现代物理学的基本认知，研究宇宙大尺度的结构起源与演化等基本问题的学科。宇宙学的研究对象是天体运动和它的第一起因，在人类历史相当长一段时期曾是形而上学的一部分。作为现代科学的重要组成部分，宇宙学起源于哥白尼原则和牛顿力学，它们指出天体和地球上的物体遵守同样的物理原理并解释了天体的运动。一般认为，现代物理宇宙学起源于20 世纪的爱因斯坦广义相对论和对极远天体的天文观测，对暗物质的研究更是现代宇宙学和粒子物理学的重要课题之一。为了解释暗物质，早期的理论认为暗物质可能是宇宙中未被观测到的由普通物质形成的大质量天体，比如大质量的致密的天体，包括黑洞、中子星、老年的白矮星等，但根据观测实验的结果，这些天体的质量不足以解释暗物质在宇宙中的物质里所占的较大的比例。另一些理论主要通过修正引力理论来解释和暗物质有关的观测现象，比如修正的牛顿动力学理论等理论。而目前科学界对暗物质解释的主流观点认为，暗物质是非重子的亚原子粒子，其粒子属性的认证与研究贯穿宇宙学研究数十年，依然是未解之谜。 3 为什么相信暗物质存在 20 世纪物理学与探测技术飞速发展，使精确研究宇宙的起源与演化成为可能。现代天文学通过“引力透镜效应”、宇宙中大尺度结构的形成、宇宙微波背景辐射等方法和理论来探测暗物质。现代宇宙学中各项独立的观测实验证据，包括对旋涡星系旋转曲线的测量、“子弹头”星系团的研究，引力透镜效应，宇宙中大尺度结构，宇宙微波背景辐射等的观测等，均表明宇宙中存在着具有引力效应但不发射或吸收电磁波（包括可见光）的物质，即暗物质。占宇宙总量较大比例的暗物质和暗能量（导致宇宙的加速膨胀的宇宙组分）的实质是什么，这是当今物理学的两大谜团。 3.1 爱因斯坦引力透镜效应根据爱因斯坦的广义相对论，由于时空在大质量天体附近会发生畸变，光线经过邻近区域时会向大质量天体发生偏折，产生汇聚效应。如果从观测者到背景光源的视线上有一个大质量的前景天体（比如暗物质主导的大质量星系团），有时会看到在光源的两侧呈现两个像甚至多个像，就好像有一面凸透镜放在观测者和所观测天体之间一样，“引力透镜效应”（图2 ）因而得名。顾名思义，引力透镜是因为光的路线被引力改变了。而引力是所有东西所共有的性质（只要是存在于宇宙里的东西，没有无引力的），所以，引力透镜到处都是。一般来讲，当透镜天体正好位于背景和观测者中间的时候，透镜的效应最强。图2 强引力透镜效应通过分析背景光源的扭曲程度、多个像的位置和特性等，可以帮助我们研究中间作为“透镜”的物质分布的性质。根据尺度与效果的不同，引力透镜效应可以分为强引力透镜效应、弱引力透镜效应和微引力透镜效应。在强透镜区域一般可以形成多个背景源的像，甚至圆弧（又称“爱因斯坦环”），而弱透镜区域则只产生比较小的扭曲。强透镜方法通过对爱因斯坦环的曲率和多个像的位置的分析，可以估计测量透镜天体质量，得到暗物质的质量和空间分布信息。暗物质是宇宙的主要组分，是普通物质总量的6 倍左右，它的引力作用与常见的物质是一样的，不可避免地产生引力透镜效应。所以通过分析引力透镜来测定星系团里的暗物质分布，测定大尺度上的暗物质分布是现代宇宙学中重要的研究暗物质的手段。 2006 年美国天文学家利用钱德拉X 射线空间望远镜对一个叫做1E0657-558 的星系团（即“子弹头星系团”）进行观测，无意间观测到两个星系团高速碰撞的过程（图3 ）。星系团之间的碰撞威力之猛，使得两个星系团的暗物质相互穿越的同时，发出可见光的正常物质被甩在身后，天文学家发现引力透镜观察到的物质分布跟发光物质分布明显不同，从而证明暗物质是星系团中的主要物质成分。图3 1E 0657-558 中两个星系团之间的相互碰撞（被形象地称之为“子弹头星系团”）为科学家们提供了有关暗物质存在的强烈证据，图中蓝色代表通过引力透镜的方式测量到的暗物质分布，红色展示的是通过美国钱德拉X 射线空间望远镜测量到的普通发光物质的空间分布。可以明显看到引力透镜观察到的物质分布跟发光物质分布明显不同，证明暗物质是星系团中的主要物质成分。 3.2 星系的旋转曲线另一个令人信服的暗物质存在的证据，来自于对我们银河系及附近近邻星系的观察。在兹威基提出暗物质的概念40 年后，美国女科学家VeraRubin 和其同事Kent Ford 在20 世纪70 年代开展了对仙女座大星云（M31 星系）旋转曲线的研究。运用此前改进的观测技术，他们可以探测到距离星系核区域数十光年的星体的径向运动速度。按照牛顿万有引力定律，如果星系的质量主要集中在星系核区（就像我们看到的M31 星系发出的可见光所展示的那样），星系外围的星体的旋转速度将随着离星系中心越远而减小。但观测结果确表明，在相当大的范围内，星系外围星体的速度几乎是恒定不变的——再次出现了兹威基发现的类似现象：仅凭望远镜看到的“可见物质”，远不足以把外围的星体拽住——至少需要10 倍以上的质量才能把这些恒星拴在M31 星系中，它们实在转得太快了。既然仙女座星系没有分崩离析，要么意味着牛顿万有引力定律在星系这样的大尺度上是不正确的、需要修改，要么意味着在星系非核心区的更广阔范围内分布有大量的不发光物质，也就是暗物质。他们的工作启发了大量的后续研究工作，现在天文学家认为每一个星系，无论大小，都被各自的暗物质晕团团围住，甚至有些质量小的“矮星系”，暗物质的总量要超过普通物质的1000 倍以上。如何解释不同星系尺度的“旋转曲线问题”是形形色色暗物质理论必须克服的困难。 3.3 宇宙大尺度结构宇宙大尺度结构在物理宇宙学中是描述可观测宇宙在大范围内（典型的尺度是10 亿光年）质量和光的分布特征。近年来大天区星系巡天的结果显示，宇宙似乎显示一种“网状泡沫”结构。几乎所有的星系都分布在狭窄的“纤维带”上，而在它们的中间则是巨大的空洞，其间分布的星系密度要少很多，天文学上称为“空洞”结构。这些空洞的体积巨大，有些直径可达3 亿光年，尽管看上去那里确实是什么也没有，但实际上天文学观测证明这里充斥着暗物质。对宇宙进一步的研究看到，巨大的像是气泡的空洞分隔开了片状的物质结构和星系纤维，而超星系团就像是其中偶尔相对出现的密集节点。这种网络结构在宇宙学星系红移巡天可以清楚地看见。在星系巡天观测的三度空间图的结构中显示出迄今所知道宇宙的最大结构。所有这些结构的形成都离不开暗物质的帮助，可以说，暗物质是形成我们宇宙中丰富多彩的结构的重要基石。 3.4 宇宙微波背景辐射宇宙微波背景辐射（CosmicMicrowave Background ，CMB ）的研究在现代天文学、宇宙学以及高能物理学的发展中起着举足轻重的作用。CMB 是宇宙大爆炸遗留下来的微弱光子辐射场，携带着丰富的宇宙学信息，几乎是人类认知极早期宇宙演化的唯一有效途径。CMB 的发现不仅在半个世纪前开创了宇宙学，近年来对它的精确测量更是将人类带入“精确宇宙学”时代。 CMB 的测量对探索当代宇宙学、高能物理及基础物理学最前沿问题，例如宇宙加速膨胀及“暗能量”的物理本质、“原初”引力波的探测、早期宇宙暴胀过程的物理机制等起到了核心作用，是最为精确有效的宇宙学“探针”。对CMB 温度场空间各向异性的观测研究，极大地推进了人类对宇宙物质组分及早期演化的认知。宇宙微波背景是宇宙大爆炸后遗留下来的热辐射，它是一种充满整个宇宙的电磁辐射，其特征和绝对温标2.725 K 的黑体辐射相同，频率属于微波范围。1964 年美国射电天文学家阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊偶然发现宇宙微波背景，并于1978 年获得诺贝尔奖。CMB 显示出微小的温度涨落，对应着局部密度的细微差异。宇宙在年轻时期，恒星和行星尚未形成之前，等离子与辐射充满着整个宇宙，随着宇宙的膨胀而逐渐冷却。当宇宙冷却到某个温度时，质子和电子结合形成中性原子。这些原子不再吸收热辐射，因此宇宙逐渐变得透明起来。对CMB 的观测显示宇宙中暗物质的组分是可见光普通物质组分的6 倍左右，跟大尺度结构的观测结果相吻合。 4 暗物质粒子可能是什么暗物质的候选粒子必须满足电中性、与物质的相互作用很弱等特性，不然就已经跟众多研究暗物质的实验和观测结果冲突了。在现有的标准粒子模型中，似乎只有中微子满足条件。实际上，中微子曾经是“热暗物质”模型的候选粒子。热暗物质粒子的质量较小，若中微子作为宇宙的主要组分，则在宇宙早期结构形成时，中微子在大尺度的范围上运动会“抹平”宇宙中正在形成的结构，从而使宇宙中的物质先在更大的尺度上形成结构（如超星系团结构），然后再“碎裂”成更小的结构（如大大小小的星系），即所谓的“从大到小”的顺序，有点“顶层设计”的意味。然而，这与此前介绍的、通过对宇宙微波背景辐射和宇宙大尺度结构演化的观测发现的“从小到大”的顺序完全不符。同时，大量宇宙学的观测数据将中微子总质量限制在宇宙总质量的1% 以内，而我们知道暗物质占宇宙物质的1/4 左右，这说明中微子最多只能占暗物质的一小部分。这样一来，在标准粒子模型里便没有符合暗物质特性的候选粒子。因此，人们兴奋地尝试着拓展或建立超越标准粒子模型的理论，提出可以解释暗物质的候选粒子新理论。如前所述，为了与宇宙大尺度结构形成的观测和数值模拟结果相符合，人们提出了冷暗物质模型。对于冷暗物质粒子，它们的质量较大，运动速度缓慢，远远小于光速。因此根据冷暗物质模型，宇宙结构是自下而上，从小到大一级一级慢慢形成的，小型的天体先在自身的引力下通过气体冷却丢失掉系统的角动量形成结构，然后又相互在引力作用下并合起来，逐渐形成大的天体结构，使得宇宙结构按照“从小到大”顺序演化，这与观测的结果定性上相符合。在众多可能组成暗物质的成分中，最热门的要属一种被称为大质量弱相互作用粒子（Weakly InteractingMassive Particle ，WIMP ）的新粒子了。这种粒子与普通物质的作用非常微弱，以致于它们虽然存在于我们周围，却从来没有被探测到过。大质量弱相互作用粒子顾名思义，主要参与弱相互作用、引力相互作用或其他某种可能存在的新型相互作用，具有较大的质量，运动缓慢。WIMP 粒子的候选者主要为“ 超对称理论”下的中性微子（neutralino ）、超对称中微子（sneutrino ）和引力微子（gravitino ）等。超对称理论作为标准粒子模型的拓展，几乎使得所有已知的基本粒子都有了可能的对应粒子，从而拓展了潜在未知粒子的数目。而这些标准模型粒子的“伴子”由于某种猜想的基本物理特性，其质量可能极大。通过检验超对称理论对标准粒子模型进行拓展后的粒子，可以发现一些粒子能够作为暗物质粒子的候选者，这些粒子均为电中性，有较弱的相互作用。其中，中性微子是超对称理论下最合适的WIMP 候选粒子。在标准模型的超对称拓展中，中性微子为最轻的超对称粒子，这保证了它的稳定性，不会轻易衰变，从而能够作为在宇宙中占据较大比例的暗物质的候选者。轴子的质量很轻，但数量足够多便具有冷暗物质的行为，因此轴子是冷暗物质粒子的一个候选者。还有一种被理论物理学家很早就提出来解决强相互作用中所谓“CP 问题”的粒子，被称为轴子，长期以来也是理论物理学家追逐的对象，被认为也有可能是暗物质的成分之一。除了冷暗物质模型外，人们还提出了“温暗物质”模型，这个模型综合考虑了冷暗物质和热暗物质对宇宙结构的“从小到大”和“从大到小”的贡献。这个模型下的候选粒子主要有惰性中微子（Sterile Neutrinos ）等。除了这些暗物质候选粒子中闪耀的“明星”理论，还有成百上千种各具特点的暗物质理论。理论的蓬勃发展为探索暗物质打开了一道又一道大门，呈现出生机勃勃的发展状态。说到底，我们并不知道暗物质是什么，我们必须打开思维的局限，反复的审视甚至自我否定，因为一切皆有可能。; 个人分类: 栏目：本刊专稿|5294 次阅读|12 个评论

[科技报道]研究者发现星系的中性氢气体含量丰富这一性质会“传染: smilemooncat 2015-12-30 15:52; 以下文章已于2015年7月15日现身于上海天文台网站，原标题为：研究人员发现星系的中性氢气体含量丰富这一性质会“传染” 。 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 近日，中国科学院上海天文台研究人员发现中性氢越丰富的星系周围的卫星星系也含有更丰富的中性氢气体，就好像“中性氢气体含量很丰富”这一性质也会“传染”。这对于我们理解星系中恒星形成提供了重要的原料线索，同时也帮助我们理解星系吸积冷气体的图景，因为气体是恒星形成的原材料。目前该工作已经发表在近期的《英国皇家学会月刊》。一个类似于我们银河系的星系中含有几千亿个恒星，这些恒星是如何形成的？非常明确的要求之一便是星系为恒星形成需要提供合适的原料——来自于星系中的冷气体。冷气体又从何而来呢？文章的第一作者、上海天文台王恩赐博士回答说，“星系自身热气体的冷却可以提供，还可以通过俘获周边矮星系的冷气体，但这两者提供的冷气体还是无法解释目前我们所观测到了的恒星诞生率。这就说明了星系还可能从周边的星系之间环境中吞噬气体。但具体是如何完成的，我们还不清楚。” 为了解决这个问题，德国马普天体物理研究所（MPA）Guinevere Kauffmann 等人提出了“蓝盘（Bluedisk）”项目。Kuaffmann教授是该项目的主要参与人员之一。同是本工作的合作者、MPA的王菁博士说：“我们的重点是为了研究星系如何吞噬星系间的中性氢气体。而最佳的研究对象便是一些相对而言中性氢含量特别丰富的盘星系。这类型系的盘外侧通常有比较蓝的恒星，表示它们还年轻，刚刚形成或正在形成；同时因为大质量恒星还来不及死亡来产生众多金属，该类星系外侧具有更多的贫金属气体。” 该项目使用的观测工具是位于荷兰的韦斯特博克综合射电望远镜（WSRT）。利用它，研究人员对25个中性氢丰富的星系进行了中性氢的二维观测。为了进行比对，除去这一目标样本之外，他们还仔细选择了25个中性氢含量正常的星系作为参照样本进行同样的测量。除了中性氢含量这一性质，参照样本中的星系的其它性质，诸如恒星质量、单位面积上的恒星质量密度、星系的年龄、盘的倾角等等，都与目标样本中星系的性质在同一范围。要研究星系如何吸积周围的气体，理想状态下当然是直接观测星系周围的星际介质，研究它们中的中性氢分布。但是星系周围的中性氢气体通常比较弥散，利用目前射电望远镜的灵敏度，很难直接观测到弥散的中性氢气体。王恩赐博士介绍，“我们并没有因此而放弃。既然看不清星系周围的星际介质，我们取而代之，选择星系周围的星系。” 该团组基于“蓝盘”项目的数据，研究了目标样本和参考样本中星系周边的星系，发现对于中性氢分布丰富的星系，其周边星系也具有更丰富的中性氢气体含量。“我们的这一发现，为中性氢的含量对于环境的依赖关系提供了重要线索。不同的星系周边中性氢的环境不同，有的星系处于较为丰富的中性氢环境中，有的则处于贫中性氢的环境。并且恒星形成的气体很大一部分可能来自于弥散在星系周边的介质中。”王恩赐博士陈述道。王菁博士补充，“我们在统计研究之后，还专门研究了个别中性氢分布形态奇异的星系，发现导致这些中性氢气体形态奇异的可能物理机制有潮汐作用力，热气体冲压力和星系吸积大块中性氢云团。” “当然，我们未来还打算研究星系的中性氢含量和星系的光学性质的关系。特别是，上海天文台作为正式成员参与了国际上著名的斯隆数字巡天第四期计划（SDSS-IV），其中的MaNGA项目正在对一万个近邻星系进行二维的光谱观测，这使得我们可以知道星系内部不同区域的星族成分。如果联合星系的中性氢分布，会更进一步帮助我们认识星系的形成和演化规律。”上海天文台的李成研究员介绍。项目的参与人员包括上海天文台王恩赐在读博士，马普天体物理所的王菁博士和Guinevere Kauffmann研究员，来自南非SKA射电天文所等单位的Gyula I. G. Jozsa和上海天文台的李成研究员。该工作的顺利完成也要得力于上海天文台与德国马普天体物理研究所的合作。论文链接：http://mnras.oxfordjournals.org/content/449/2/2010 科学联系人：王恩赐，上海天文台新闻联系人：左文文，上海天文台; 个人分类: 科技报道|1713 次阅读|0 个评论

探究宇宙﹙1﹚: 热度 2 x2t6j8 2015-1-13 12:01; 人类对宇宙怀有强烈的好奇心，早在人类社会文明萌芽初期，探究宇宙的活动就开始了。历史长河表明，人类对宇宙的好奇心一直驱动着人们探究宇宙，正因为如此人类对宇宙的认识和理解，伴随着天文观测仪器改进和观测宇宙精度的提高而不断向前发展。 1924 年至 1929 年哈勃观测到距离银河系越远的星系，离开银河系的速度越快。 1932 年勒梅特提出宇宙大爆炸， 1948 年伽莫夫，阿尔芬、赫尔曼等人构建了宇宙大爆炸的理论模型﹙以下简称宇宙爆炸说﹚。但是，随着天文观测的深入，由于“爆炸说”不能解释瑞斯观测到的Ⅰ类超新星离开银河系的速度，比哈勃定律预测的快；而Ⅱ类超新星离开银河系的速度，比哈勃定律预测的慢，证实“爆炸说”不符合宇宙实际。同时，观测到天秤座星群里的贫金属次巨星 HD 140283 ，该星距离地球 190 光年，其年龄约 144.6 亿岁，比 “爆炸说”测算的宇宙年龄 138.17 亿岁大 6.43 亿岁，这一证据彻底推翻了宇宙“爆炸说”。我们根据哈勃空间望远镜的宇宙图像数据；斯隆数字巡天的宇宙图像数据；星际飞行器探测太阳系所有行星及部分小行星的图像数据。综合研究得出：恒星的热是能量，宇宙全部恒星的热的总能量支配星系运动。其物理机制是：宇宙全部恒星因为热度极高喷射带电粒子散开的推动力，驱动宇宙所有星系相互散开，这种热散开力在促使宇宙各天体运动的总作用力中约占 72.1% ；而与宇宙各天体质量成正比的引力，在促使宇宙各天体运动的总作用力中约占 27.9% 。宇宙全部恒星因热喷射带电粒子散开推动宇宙星系相互散开的事实证据及理由如下：以太阳为例， 1989 年 3 月 13 至 14 日，太阳由于热度极高，猛烈喷射物质快速散开，约 18 个小时即冲到地球表面，摧毁了加拿大魁北克省供电设施。这类太阳喷射物质的热散开冲击地球表面事件往往不定期发生，比如 1991 年美国缅因州核电厂的严重毁坏就是太阳带电粒子冲击地球磁场造成的。这类冲击是太阳喷射物质热散开的证据之一。太阳物质因高温热散开的实际例子很多，比如：太阳的带电粒子向外运动，也就是太阳大气向外散开形成的太阳风，把彗星上的尘埃和粒子吹出形成一条长长的彗尾，又比如：卫星和探空气球探测到太阳粒子热散开向外运动的速度为 300 至 700 千米 / 秒之间，偶尔可达 998 千米 / 秒。…… 太阳喷射带电粒子与燃料燃烧冒出的烟子是类似的，冒出的烟子需要占据大片空间，这证实太阳喷射的大量太阳风也需要占据更多空间。这一自然现象可以通过内燃机的油料燃烧说明：内燃机喷油嘴一次向气缸喷射半滴油的油雾，与空气混合后在活塞压缩下猛的燃烧爆发，原来半滴油的液态容积瞬间爆发转化成比原来液态容积大数万倍的气态容积，猛力推动活塞运动，促使内燃机运转做功。以喷油嘴一次喷射半滴油爆发对比太阳，太阳因高温每秒喷射约四百万吨物质，转化为气态后容积扩大数万倍，需要更辽阔的空间才容纳得了。同时，这四百万吨物质喷射出来时，切割太阳磁感线失去电子，生成由 a 粒子、质子、电子……混合而成的带电粒子即太阳风猛向外吹，一边散开一边扩大容积 , 快速的充塞占据空间。太阳是一颗普通的恒星，银河系像太阳这样的恒星约有 2000 多亿，这么多的恒星一齐向外喷射恒星风，这些恒星风一边散开一边占据空间，就需要辽阔的空间存放才能存得下。换句话说，就像长江上游无数小支流的水流入三峡水库，需要有足够的库容才能将水装得下﹙表明无论是气态物质还是液态物质，都需要有足够的空间存放﹚。再说宇宙中的恒星那就更多，当前已经观测到宇宙中有 500 多亿像银河系一样的星系，这 500 多亿星系中的恒星喷射的恒星风，一边散开一边占据宇宙空间。恒星风由带电粒子构成，实验确认带电粒子若静止时显示电性，运动时既显示电性又显示磁性。宇宙中的带电粒子由恒星喷射出来，由于不停的向外散开运动还不停的振荡，所以既显示电性又显示磁性，正是带电粒子的运动和振荡构成了宇宙大磁场。当前已经观测到的 500 多亿星系就比较均匀的悬浮在宇宙大磁场中。由于 500 多亿星系中的恒星同时喷射恒星风不停的在宇宙中散开，推动悬浮在宇宙磁场中的星系不停的相互散开。同时，宇宙全部恒星喷射带电粒子热散开是自然现象，特别是这种热散开从未停止，由此促使宇宙全部星系散开分离成比较均匀分布状态还在继续分离。宇宙全部恒星喷射带电粒子即恒星风的热散开驱动星系散开﹙以下简称带电粒子散开说﹚，可圆满回答观测宇宙的现实，比如瑞斯在 1998 年观测到的Ⅰ类超新星离开银河系的速度，比哈勃定律预测的快；而Ⅱ类超新星离开银河系的速度，比哈勃定律预测的慢。起因是：宇宙全部恒星喷射带电粒子的散开的共同推力推动各星系相互散开，使得位于银河系的我们站在地球上看到：其它星系都离开地球而去，远处星系的离开速度是近处星系离开速度的 2 倍，最远星系的离开速度接近光速的七分之一。全部恒星风的共同推力促使各星系散开的同时，超新星同样被散开力推开，超新星的离开速度除了以哈勃定律预测的速度，即全部恒星风散开力推动之外，还加上它本身喷射的星风散开力给它本体加速。Ⅰ类超新星喷射恒星风的速度快，其星风散开的快给它本体加速也快，由此造成Ⅰ类超新星离开地球的速度比哈勃定律预测的快；Ⅱ类超新星喷射恒星风的速度慢，其星风散开的慢，给它本体加速也慢，由此造成Ⅱ类超新星离开地球的速度比哈勃定律预测的慢；这就从根本上实事求是的解释了瑞斯 1998 年观测的超新星离开地球的速度不同的起因。恒星喷射的带电粒子，在后续喷射带电粒子的驱动下不停的运动和振荡，约有五分之四的离子和电子在剧烈的运动和振荡中难以复合，存留下来越积越多构成宇宙大磁场。与此同时，约有五分之一的离子和电子在运动和振荡中复合成新的原子，而当离子和电子复合时即产生微弱的发射线，还产生微弱的放电噪声，众多离子和电子复合的发射线及放电噪音构成了宇宙中的微波辐射。宇宙大磁场中充满了离子和电子，因为离子和电子的复合遍布宇宙每一个角落，所以产生的微波辐射也遍布宇宙每一个角落，用射电望远镜可接收到该电波来自宇宙每一个角落，就是证据。活动星系核及中子星周围扰动剧烈，促使离子和电子的复合增多加快，产生的发射线及放电噪声频率增加，微波辐射增强。射电望远镜就是根据接收来自宇宙的这种电波，去了解这类天体所在位置及其活动强度，区分各空域的射电波强弱绘制射电波来源图表的。 1963 年，彭齐亚斯和威尔逊将射电望远镜指向太空，试图标出宇宙射电波的来源图表，却意外的接收到从宇宙各个角落传来的离子和电子复合成新原子产生的发射线及噪音。于是他们去问普林斯顿大学的迪克和皮鲍斯。迪克和皮鲍斯联想起 1948 年伽莫夫预言的宇宙微波背景辐射﹙噪音﹚，于是全世界天文学理论界一时间都认为彭齐亚斯和威尔逊发现了宇宙大爆炸的证据﹙宇宙微波背景辐射﹚，正是这一无依据的错误猜测，上演了彭齐亚斯和威尔逊获得 1978 年诺贝尔物理学奖。尽管诺贝尔奖管委会强调：确实一项研究成果能否获得诺贝尔物理学奖，该项研究成果必须有实验证据或者观测证据或者现实证据，若没有这三项判断标准中的一种，又不能起到为全人类谋福祉的作用，就不能获奖。但由于那时天文学理论界错误的“爆炸说”占统治地位，即使再清的官也难辨真假，最终还是把诺贝尔物理学奖颁发错了。不过，这个错误是当时天文学理论界犯的，与颁奖及获奖无关。关于离子和电子复合成新原子产生发射线和放电噪声的自然现象，一、有威尔金森各向异性探测器探测的证据；二、有实验室的离子和电子复合产生发射线和放电噪声的证据；三、有雷雨时带正电的离子与带负电的电子碰撞产生闪电和雷声的证据。根据事实证据，猜测“爆炸说” 犯错误的因果关系如下：解剖此类宇宙难题，先以太阳系为例说明。太阳质量约占太阳系总质量的 99.88% ，除开太阳之外的太阳系各类天体质量加在一起，约占太阳系总质量的 0.12% 。也就是说太阳质量几乎是太阳系的全部质量，太阳的热散开力和引力共同作用，支配着太阳系各类天体运动。假若没有太阳，太阳系随即消失。而天文学理论界却把支配太阳系的太阳热能量忽略了，不去研究占太阳系总质量 99.88% 的太阳热能的散开力，却只研究占太阳系总质量 0.12% 的其它天体，不猜测出错误理论那才怪呢？以太阳系的实例类推，银河系假若没有 2000 多亿恒星，银河系还正常运转吗？宇宙假若没有恒星， 500 多亿星系还存在吗？天文学的进步取决于仪器、观测、理论三大板块。现在仪器、观测两大板块发展迅猛，天文仪器精良，如斯隆数字巡天就把宇宙中各类天体像查户口一样的仔细查了一遍，获得了海量的宇宙各类图像数据；哈勃空间望远镜捕捉宇宙突发事件更是明察秋毫；空间飞船到太阳系所有行星及部分小行星探测，获得了大量的第一手资料。由于人们研究宇宙，不愿意用现代仪器及先进方法获得的海量的第一手资料，将海量的第一手资料束之高阁。反而热衷于猜测，导致理论研究误入歧途，使得天文理论至今仍停留在猜测的小圈子里。比如： 1940 年至 1948 年由伽莫夫、阿尔芬、赫尔曼等人猜测的宇宙大爆炸理论及 1980 年至 1984 年由古斯、林德、斯坦哈特、阿尔布雷切特等人猜测的宇宙膨胀理论，到如今还没有找到支持这两个猜测理论的证据。同时，有一部分人盲目相信猜测的“爆炸说”，从来不问一问“爆炸说”是否有证据，而没有证据的理论，就是错的假的。可是，这一部分人不但自己信假，还助假传播、把假当成真理，忽悠公众，无形中误导青年研究者在科研活动中，提假设者多，寻事实证据者少，造成了极深的负面影响。可见，导致“爆炸说” 搞错的原因很多，暂列以上几点。宇宙全部恒星因为热度极高喷射带电粒子散开，驱动悬浮在宇宙磁场中的星系相互散开，简称“散开说”。这是从喷油嘴喷射油雾燃烧爆发，推动活塞运动做功，再到太阳喷射带电粒子冲击加拿大魁北克省毁坏电网，又对照银河系约 2000 多亿恒星，还分析了宇宙 500 多亿星系的全部恒星因为热度极高喷射带电粒子，并且不停的散开驱动星系散开，这就从中找到了宇宙的内在规律。由此证实“散开说”的因何为何物理作用机制，事实清楚，证据确凿，经得起事实的检验，经得起历史的检验。综合上述，宇宙全部恒星因为热度极高喷射带电粒子散开，驱动悬浮在宇宙磁场中的星系相互散开是中国研究发现的，这一发现将促进人类客观的认识和理解宇宙；将引起新一轮的科学革命。; 个人分类: 据事讲理|1870 次阅读|10 个评论

思考题（二十二）如何用邦迪吸积说明星系必有外流？: qianlivan 2014-6-5 10:44; 假设星系质量为$10^{11} M_{\odot}$，星系际介质平均密度为$10^{-3}$ H/cm$^3$，星系平均距离1 Mpc。估计星系的邦迪吸积率和星系际介质总质量。试说明星系（在某个时期）必有外流。 accretion-igm-galaxies(3).pdf; 个人分类: 思考|2819 次阅读|0 个评论

主题：一个完整的宇宙说: zckai5140 2013-6-25 16:50; 星系与物质存在状态的演化邹朝凯宇宙是什么？这个问题看来很可笑。但是关于宇宙的解说从人类开始有了思维能力以来就没有间断过。有关于宇宙的解说；有关于宇宙中星球位置的解说；有关于宇宙星球形成的解说；有关于宇宙起源的解说……。这里持的观点是：宇是无始无终的；宙是无边无际的。也就是说时间是无限的、是没有起始的；宇宙是一个无限物，而宇宙中的所有物质，也就是星球、组成星球的物质诸状态都是有限的，是可以改变的，是有生有灭的，是可以相互转变的。目前，对宇宙研究有影响的是星云假说和宇宙大爆炸假说。这里就从这两种假说谈起。星云假说这种假说核心部分就是讲星系中的星球是由原始星云聚合而成。但这种说法即不能说星云是怎样产生的又不能说明恒星所发生的核聚变所需的上千万度的强热是怎样形成的。单单是物体的聚合是产生不了这样强的热量的，就目前的技术而言，引起核聚变所需的热是由核裂变方法产生的，而核裂变所要求的裂变原料浓度要求极高，否则裂变就产生不了强热。单纯的物质聚合是不会产生浓度极高的裂变原料的。根据牛顿的力学第一定律任何物体在没有受到外力的作用时，都保持原有的运动状态不变。这里可以延伸这一定律：任何物体在没有受到外力作用且自身能量又不能摧毁自身时都保持原有形态不变。星云说的外力是哪里来的呢？万有引力只是保持星云不变的力。所以说，宇宙中的星系、恒星系是不会由星云的聚合而形成。星云说是不能成立的。大爆炸假说这种假说认为宇宙源于一个奇点，在某一时刻，各种元素开始形成宇宙并发生膨胀形成了星球。这种假说克服了星云假说恒星的热核聚变强热来源上的困难，但是却不能说明星系是怎样形成的，为什么几乎所有的星系都是旋涡状的，差别只是形状的不同。再就是说到了物质的形成，那么物质在形成之前又是什么样的东西呢？并且宇宙在大爆炸假说中是有限的东西，宇宙既然有它诞生之日，也就必然会有终结之时。为了使大爆炸说得以圆满继而产生了关于宇宙终结的学说。其中有关于宇宙收缩的说法。这里不仅要问：引起宇宙收缩的力是从哪里来的呢？再就是既然宇宙是有终结的、那么就是说在宇宙终结之日时间也就终止了。这就引出了一个关于时间是什么的问题。因为大爆炸假说即不能概括宇宙、宇宙中的星系，星系中的恒星系形成的具体原因。所以说宇宙不是源于一次大爆炸而形成的。得出这样判断的理由如下：首先，就我们的地球而言，普遍的认知是具有46亿年左右的年龄，而目前所能观测到的宇宙范围以半径是150亿光年。150亿光年的时间概念自然就是150亿年。那么就是说现在已经认识到的宇宙范围是300亿光年，也就是说现在已经探求到至少150亿年前的宇宙状况。如果说大爆炸就发生在百十亿年前的话那么怎么又会有地球这只有46亿年这样年青的星体呢？其二，就实际观测而言，在现在能够观测到的数百亿个星系是相互独立的星系在星系与星系之间没有任何物质的联系。这些相互独立的星系又怎么会是一次大爆炸的产物呢？宇宙果真是由一次大爆炸形成的话，那么在星系与星系之间就必然会有物质的联系，星系与星系就一定会形成某种形式的排列。这只不过是对一个常识性的问题的解答而已。再者，怎样认识宇宙这一概念，也就是说宇宙指的是什么？按大爆炸的理论来看宇宙显然指的是大爆炸以后产生的星系所占有的空间，那么未被星系占有的空间还算不算宇宙呢？用大爆炸的学说来看是不能算的，宇宙仅指大爆炸之后的星系所占有的空间。这是用数学上的无穷进展来认识宇宙的无限。宇宙的无限同数学上的无穷是截然不同的，宇宙是一个无限大但同时又是一个有限的无限。也就是一个绝对的无限大：它就是那么大，大到再也不能扩大一分一厘；它其中的物质就是那么多，既不能多一丝也不能少一毫。宇宙只是一个由无限的物质——诸星系、含各种状态的物质也就包括小粒子——充满了的一个空间。还有就是为什么河外星系的红移量是随距离成正比递增的，也就是说星系距地球越远扩散的速度就越快。那么导致星系运动速度加快这样一个加速度的力是怎样产生的呢？这个力在大爆炸的提法里是找不到的，因为即使宇宙发生大爆炸的话其产生的力也只能一次作用于星系的扩散而不能加快这一运动。红移现象构成宇宙膨胀说、宇宙大爆炸说的主要的依据是对宇宙河外星系观测的结果分析上。因为河外星系普遍都存在着光谱红移的现象，而且距地球愈远的星系红移量就愈大。对光谱红移现象的现在解释方式是用多普勒原理。这里对此提出异议。首先是光速不变原理。在真空中光速是不变的，这符合经典力学中关于任何物体在没有受到外力的作用时都保持原有的运动状态不变的定律。然而在自然中，在宇宙中，充满了能够影响光线传播速度的因素，主要的是宇宙射线，这些无规则运动的宇宙射线必然会影响到光线传播的速度。也就是说，在自然条件下在非真空条件下，光速是可变的。其次，就现在的观测而言，第一，射向太阳的雷达波往返时间是延迟的，第二，在强引力场中所发生光波的谱线有红移。如果将这两种现象合并起来考虑的话，那就可以得出这样的推理：即在强引力场发出的光的速度比地球上所测的光速要慢，这只是因为雷达波这种电磁波的速度跟光速等同，如果雷达波的传播时间延长了那就是说光线的运动速度也减慢了。造成引力场发出的光有红移现象的原因就是因为光速减慢造成的。对于雷达波的延迟现象现在是用相对论中时间变缓的方式来解释的，对此笔者已有专门论述这里就不提了【见尾注】，反正是一个错误：时间是用来计算速度的，怎么能反过头来是用速度来决定时间呢？综合自然光线的速度会减慢和引力场光波减慢会出现光谱红移不难得出这样的结论：光谱红移现象除多普勒效应外，光线的速度减慢也是其中的一个原因，而后一原因在宇宙学、天文学中更为重要。宇宙中充满着的引力作用，宇宙射线阻碍了光线的传播速度，使光线由发光星球到地球时的频率发生了变化，这就是为什么河外星系距地球愈远，红移量就愈大的原因：因为光线随星球距地球愈远，光线的传播速度就愈慢，光波的频率衰减就愈大，所以实际观测到的光谱红移量也就愈大。就是爱因斯坦在相对论也说光是在真空中速度不变的，没说在自然的条件下速度变不变。星系的形成这里根据大爆炸理论作如下判断：星系形成于黑洞、这种现代物理学界普遍认可的一种物质形态。大爆炸确实有过，但所发生爆炸的不是宇宙，而是宇宙中多个相互独立的黑洞，每一个星系就是宇宙间发生的每一次大爆炸的产物。这种爆炸准确的讲应该是黑洞裂化和膨胀。就目前观测结果而言，星系大致有旋涡星系；椭圆星系和不规则星系这三大类。这里就这三大类星系形成的方式逐一进行推测：一、旋涡星系。这种星系侧面为梭状，中间呈圆形愈向边缘愈扁；正面呈旋涡状，愈向内恒星密度就愈大；星系间的差别仅在于旋涡的松紧不同，旋臂数不同。这是由于黑洞本身是在转动的，所以裂化后的大量物质就会延黑洞本身自转的黄道方向抛出，部分物质向近于垂直及其它的方向扩散运动，抛出的物质扩散速度初始时越靠外的就越快，而中间部分则由于相互间的制约而较慢，越是中间部分的就越慢，星系中的星体由于这种不同的运动速度的作用经亿万年之后就形成了现在这样一种星系状态。旋涡状越松的则说明该星系形成的年代越为久远。星系的这种向外扩散的运动方式将永远保持下去，并且扩散的程度暨其范围也就越来越大，这只是因为在宇宙中是没有任何阻力的，星系中的星体在其爆炸初始时所获得的速度及运动形式与方向将会永远继续的保持下去直到它末日的来临。如果说我们所处的地球具有46亿年的话那只能说明银河系也只具有大约46亿年左右的存在期。那就是说发生在大约46亿年前宇宙中的一次黑洞裂化形成了原始的银河系，诸星体的扩散经过46亿年后变成了现在占天10万光年的今天这个模样。所以说，银河系中的一切，无论是恒星、行星、卫星还是彗星、星云、尘埃没有什么老、中、青、幼之分，它们都只具有同一个共同年龄，这就是46亿年左右。具体到我们的地球、月球和太阳来说，它们是在同一个时刻诞生的。一个星系所有的星际物质是与整个星系共生共灭的。二、椭圆星系。这种星系为集中在一较小天际间的星系团成员。星系与星系的距离较近；正面为椭圆形，中间有恒星密度大的圆。这是因为这类星系在其每一个星系裂化时所产生的抛撒物受其他星系的引力影响运动的整体发生了扭曲。这种扭曲现象就与我们的地球受月球和太阳的引力影响而形成的潮汐现象相类似。由于这种引力的影响是在裂化前就有的，所以当裂化发生时这种影响就导致裂化后的抛撒物运动的方向及速度产生差异。经数亿年的运动之后就由最初的圆盘状演变成椭圆状了。三、不规则星系。这种星系后面再作推测。如果是这样的话，就可以确定的说：宇宙中现在有多少个星系就曾至少有过多少个黑洞——应该强调的是，这里所说的黑洞要比现代物理学界认为的黑洞大许多，是一般认为的黑洞的百亿倍至千亿倍。因为一般认为的黑洞是由单个恒星塌陷形成的，而这里说的黑洞指的可是整个一个星系的前身。并且后面还将会看到黑洞的形成方式也不同——并且至少发生过多少次类似于银河系形成这样的大裂化。宇宙绝不是通过一次大爆炸形成的，而是自然形成的宇宙中曾有过数不清的大爆炸发生。这种大爆炸今后还会有数不清的次数发生。也就是说，只有黑洞通过裂化形成了由能发光的恒星构成的星系后才进入我们的视野，也才能为我们地球人所观察到。黑洞的形成与裂化一个星系形成后便进入了它的壮年期。然而好景必竟是有限的。当绝大部分发光恒星在足以使其发光的能量用尽后——这也许是一百亿年或更长一些的时间吧，但肯定是会有这一天的——该星系便进入了它的衰退期。这时的星系中的恒星因为没有了光，所以就不能够为我们所观测到，也就是说脱离开了、或尚未进入到我们地球人的视野之中。而宇宙中处于这种状态之中的星系肯定是存在。这种星系因为看不见所以不妨称之为暗星系。前面提到的不规则星系或许就是星系向暗星系转变过渡期的一种星系：其中大部分的恒星已不发光，剩余部份显示不规则的形状。这种暗星系虽然不能为我们的目光所看到，但它们仍然像可视星系那样一承不变地扩张着自己的领天。直到有那么一天某一个暗星系的领天和另一个暗星系的领天相遇了。也就是说，两个原本是漠不相干的星系相接触了。这种星系间的相遇也可能发生于可视星系间，因为诸星系在太空中是漂移的。星系与星系的相接触可不是一个简单的事，这样的接触可是恒星系一一假如不发光的恒星还能称为是恒星的话一一与恒星系的碰撞。也可以说是两个以不同方向不同速度运动着的太阳撞在了一起。结果必然是两个恒星系的相互吞并而形成一个整体质量是两个恒星系之和的新的星体，这个星体再与其它恒星相撞……就这样发展了下去就会形成具有非常大的质量，从而具有一个非常大的引力场的星体团出现。这个星体团的非常大的引力就开始影响原有的两个暗星系中星体的运动。原有星系中星体的运动形式只是原始星系形成时所赋予的脱离黑洞中心的运动，没有一种为摆脱一个新的引力场的形式的运动一一这一运动形式在每一个恒星系中都有，这就是行星的公转一一于是两个暗星系中的星体就改变了原来的运动方向，而最终跌入新星体团的怀抱之中变为新星体团的组成部分。新星体团也就因此获得了更多的质量其引力也就更为强了。作为这样作用的结果，两个暗黑系的势力愈来愈弱，而新星体团的势力则愈来愈强。这是一个单赢的双重运动：一方面是暗星系不断将其恒星系通过扩散自身的方式送给新星体团另一方面是新星体团由于得到不断的物质补给质量不断增加引力场作用范围不断扩大和增强而使更多的星际物质变为已有。也不知过了许久。当这个新星体团的质量足够大时，或者就是在新星体团开始形成之初时，新星体内部也在不断的收缩着。最容易理解的是恒星系的收缩，即所有行星被恒星被收编了而成为新星体团的组成部分。在新星体团内部可能就是由于恒星与恒星相撞而产生的巨大压力的作用下吧，新星体团中的分子、原子也在收缩：分子所占有的空间被无止境的压缩，原子中的电子环绕所占有的空间也没有了；电子被压缩到了原子核身上，被原子核消化吸收了。而原子核接着也就被压迫的解了体。也就是说当新星体团的质量达到足够大时，即相当于一个普通星系所具有的那样的质量时，这个新星体团也就不再是什么星体团了，它就转变成为一个所谓的黑洞了。其实，黑洞和形成黑洞的新星体团之间是没有根本区别的，都是我们所看不到的。二者的差别仅在于一个在不断扩充自己的质量时收缩着自身，一个是只是单纯的浓缩自身的物质组成部分。在黑洞中物体——各种粒子——不断被粉碎、压缩。继分子被摧毁之后，原子核也被摧毁为单纯的质子、中子、电子；继而质子、中子、电子等这一等级的粒子也被摧毁了被粉碎成为更小一级的基本粒子，接着基本粒子族们也被粉碎、压缩；再继而；再再继而；反正直到所有的粒子都被粉碎成了光子一一这里之所以讲的是光子是因为迄今所知的最小粒子是光子，如果可能的话，还会变成更小的粒子一一可以设想一下：当一个庞大的星系被压缩到了成为仅由光子组成，而光子与光子之间几乎又没有间隙的程度，这个黑洞该有多么的小呀，密度又该有多么的大呀。在黑洞形成后，它就只有两种运动形式：疯狂的自转一一这可以从黑洞发生爆炸后所形成的星系是旋涡状的并围绕星系中心旋转得到证实一一和不断的收缩。当这种运动到了一定的程度时一一怎样的程度是不知道的，也就是说不清的一一反正就是到了一个临界时这个黑洞就会剧烈的膨胀起来，膨胀是由其内部的光子开始相撞击而聚合成为大一些的粒子而产生的能量引起的。这些新聚合成的大一级的粒子再聚合成更大一级的粒子……直到聚合成基本粒子，聚合成质子、中子、电子等等，质子、中子、电子等再以不同的组合方式聚合成不同的原子，各种元素也就这样的被重新塑造出来了。原子形成后就是形成分子了，然后再由分子堆积成各种无机化合物的原身如水等。应当明确一点的是上述的过程是聚合而不是聚变，聚变是原子与原子之间发生了关系而转变为另一种原子。而这里所发生的则是许多小质量等级的粒子聚集在一起而形成一个大质量等级的粒子并如此发展。因为在黑洞裂化过程中粒子聚合过程所产生的能量大到难以故量的程度，其热度也是难以故量的。所以其中的物质是一种怎样的状态也就不好推测了，大概就像地球上的火山吐出的岩浆吧，但一定要比岩浆要热的多，并且是离子状的不是像岩浆那样是由基本相同密度的物质构成，而是包含着大密度的物质和极小密度、重元素和轻元素的物质构成的混合物整体的向外扩散，在黑洞膨胀的过程中，黑洞产生的这些类似于岩浆的东西不断的被抛撒了出来，冲向无际的天空，并且逐渐的或快速的冷却。较巨大的物质团就成了恒星的雏体它捕捉到了一些较小的物质团就当作成了它的行星的雏体而这些较小的物质团也可能再捕捉到一些更小的物质团作为它们卫星的雏体。而那些渣子们则成为现在的星云、小行星、彗星等。就是这些由黑洞在其膨胀过程中抛撒出来的物质形成了现在星系中的各种星体和星际物质。因为大一些的物质团冷却的时间较长，由于自转的原因而形成了球形、较小的物质团因冷却的较快而成为不规则形。星际问之所以有冰块就是因为含水的物质团很小冷却的更快些水还没有散开就己冻成冰了而己。恒星之所以是恒星是因为它的质量大，引力就大，能够控制住它自身形成的可用来发生聚变反应的物质，恒星应该在它们尚未冷却时核聚变就已经发生并继续下去的。所以说恒星是天然的恒星，它在诞生之日起就会发光。而行星则由于质量小从而引力也就小。一方面是当可供核聚变所需物质聚集起来前就已经冷却到热核反应不足以发生的程度，另一方面又控制不了热核原料听任它们都飞走逃逸了，所以也就不能发光。因此，行星也就是天然的行星。在黑洞的膨胀过程中，被抛撒出的物质团可以是小粒子的不同组合，但也不排除其中的小粒子在尚未完成分子级乃至原子级的聚合时就被抛撒出去的可能。这种可能性也许就是现在被观测到的白矮星和中子星等这类大密度的且是由小粒子组成的星体的现实。当数个物质团在近距离聚合凝结时，相互间的引力就使其形成了变星和双恒星、三恒星的聚合体。再大一些的物质团就形成了现在的红巨星。接下来发生的事就是人们已经观测到了的，关于星系及其恒星系演变的过程的说明也就该中止了。概括说来，宇宙是一个无边无际的自然体，在时间上也是永恒的，即没有起始也不会有终结，发生变化的只不过是宇宙中的物质的存在状态，其中变化最为显著的就是能源物质，之所以这样说道理就在于宇宙中的物质状态，要不是被反复重塑的话，包括于其中的能源物质也就不能再生，那么宇宙也就根本谈不上什么无始无终了。诸星系的诞生与毁灭；黑洞粉碎了物质的原有结构；黑洞在裂化膨胀过程中重塑了物质的存在状态。所以说宇宙是没有历史的，星系是有历史的。如果说宇宙要是有历史的话，那就是发生宇宙中的星系演化的总和构成了它的历史。在黑洞膨胀过程中被抛撒出来的物质凝结成怎样的形态都可能有。有质量的相似和差异，有密度的相同和不同，其中的物质团有得到充分聚合的，也有未完全聚合的，但凡我们能够在宇宙中观测到的．也就是星系中现存着的各种星际物质的各种形态无不是由黑洞膨胀及小粒子聚合产生的，只不过就是形态和组合程度上的差异而已，各种星际物质的运动速度、方向、形式也是在其形成之日起就形成了并且基本上是不会改变的。当然了，这里只是根据已有的被观测的宇宙现象，配合对于星系、物质存在演化的过程和形式的推测再加上逻辑推理而描述的一幅发生于宇宙中关于物体现体粒子——恒星、行星等可谓大粒子，而分子、原子、中子、质子等就是小粒子——由生至灭，死而复生；波及十万乃至数十万光年，跨越数十亿甚至数百亿年的画卷。其真实性确实是有待证实的。以上所讲这些在未被得到充分证实而能成立对宇宙的说明时毕竟还只是被称为能是一个假说。一个被笔者自以为是的认为是可以且能够自圆其说的假说。注：关于“时间”和“红移”因为内容所限，在此文中不好全面表述。笔者在《光速、时间、空间与相对论》一文中有详尽的阐述。; 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主题：一个完整的宇宙说: ckai5140 2013-6-21 15:52; 星系与物质存在状态的演化邹朝凯宇宙是什么？这个问题看来很可笑。但是关于宇宙的解说从人类开始有了思维能力以来就没有间断过。有关于宇宙的解说；有关于宇宙中星球位置的解说；有关于宇宙星球形成的解说；有关于宇宙起源的解说……。这里持的观点是：宇是无始无终的；宙是无边无际的。也就是说时间是无限的、是没有起始的；宇宙是一个无限物，而宇宙中的所有物质，也就是星球、组成星球的物质诸状态都是有限的，是可以改变的，是有生有灭的，是可以相互转变的。目前，对宇宙研究有影响的是星云假说和宇宙大爆炸假说。这里就从这两种假说谈起。星云假说这种假说核心部分就是讲星系中的星球是由原始星云聚合而成。但这种说法即不能说星云是怎样产生的又不能说明恒星所发生的核聚变所需的上千万度的强热是怎样形成的。单单是物体的聚合是产生不了这样强的热量的，就目前的技术而言，引起核聚变所需的热是由核裂变方法产生的，而核裂变所要求的裂变原料浓度要求极高，否则裂变就产生不了强热。单纯的物质聚合是不会产生浓度极高的裂变原料的。根据牛顿的力学第一定律任何物体在没有受到外力的作用时，都保持原有的运动状态不变。这里可以延伸这一定律：任何物体在没有受到外力作用且自身能量又不能摧毁自身时都保持原有形态不变。星云说的外力是哪里来的呢？万有引力只是保持星云不变的力。所以说，宇宙中的星系、恒星系是不会由星云的聚合而形成。星云说是不能成立的。大爆炸假说这种假说认为宇宙源于一个奇点，在某一时刻，各种元素开始形成宇宙并发生膨胀形成了星球。这种假说克服了星云假说恒星的热核聚变强热来源上的困难，但是却不能说明星系是怎样形成的，为什么几乎所有的星系都是旋涡状的，差别只是形状的不同。再就是说到了物质的形成，那么物质在形成之前又是什么样的东西呢？并且宇宙在大爆炸假说中是有限的东西，宇宙既然有它诞生之日，也就必然会有终结之时。为了使大爆炸说得以圆满继而产生了关于宇宙终结的学说。其中有关于宇宙收缩的说法。这里不仅要问：引起宇宙收缩的力是从哪里来的呢？再就是既然宇宙是有终结的、那么就是说在宇宙终结之日时间也就终止了。这就引出了一个关于时间是什么的问题。因为大爆炸假说即不能概括宇宙、宇宙中的星系，星系中的恒星系形成的具体原因。所以说宇宙不是源于一次大爆炸而形成的。得出这样判断的理由如下：首先，就我们的地球而言，普遍的认知是具有46亿年左右的年龄，而目前所能观测到的宇宙范围以半径是150亿光年。150亿光年的时间概念自然就是150亿年。那么就是说现在已经认识到的宇宙范围是300亿光年，也就是说现在已经探求到至少150亿年前的宇宙状况。如果说大爆炸就发生在百十亿年前的话那么怎么又会有地球这只有46亿年这样年青的星体呢？其二，就实际观测而言，在现在能够观测到的数百亿个星系是相互独立的星系在星系与星系之间没有任何物质的联系。这些相互独立的星系又怎么会是一次大爆炸的产物呢？宇宙果真是由一次大爆炸形成的话，那么在星系与星系之间就必然会有物质的联系，星系与星系就一定会形成某种形式的排列。这只不过是对一个常识性的问题的解答而已。再者，怎样认识宇宙这一概念，也就是说宇宙指的是什么？按大爆炸的理论来看宇宙显然指的是大爆炸以后产生的星系所占有的空间，那么未被星系占有的空间还算不算宇宙呢？用大爆炸的学说来看是不能算的，宇宙仅指大爆炸之后的星系所占有的空间。这是用数学上的无穷进展来认识宇宙的无限。宇宙的无限同数学上的无穷是截然不同的，宇宙是一个无限大但同时又是一个有限的无限。也就是一个绝对的无限大：它就是那么大，大到再也不能扩大一分一厘；它其中的物质就是那么多，既不能多一丝也不能少一毫。宇宙只是一个由无限的物质——诸星系、含各种状态的物质也就包括小粒子——充满了的一个空间。还有就是为什么河外星系的红移量是随距离成正比递增的，也就是说星系距地球越远扩散的速度就越快。那么导致星系运动速度加快这样一个加速度的力是怎样产生的呢？这个力在大爆炸的提法里是找不到的，因为即使宇宙发生大爆炸的话其产生的力也只能一次作用于星系的扩散而不能加快这一运动。红移现象构成宇宙膨胀说、宇宙大爆炸说的主要的依据是对宇宙河外星系观测的结果分析上。因为河外星系普遍都存在着光谱红移的现象，而且距地球愈远的星系红移量就愈大。对光谱红移现象的现在解释方式是用多普勒原理。这里对此提出异议。首先是光速不变原理。在真空中光速是不变的，这符合经典力学中关于任何物体在没有受到外力的作用时都保持原有的运动状态不变的定律。然而在自然中，在宇宙中，充满了能够影响光线传播速度的因素，主要的是宇宙射线，这些无规则运动的宇宙射线必然会影响到光线传播的速度。也就是说，在自然条件下在非真空条件下，光速是可变的。其次，就现在的观测而言，第一，射向太阳的雷达波往返时间是延迟的，第二，在强引力场中所发生光波的谱线有红移。如果将这两种现象合并起来考虑的话，那就可以得出这样的推理：即在强引力场发出的光的速度比地球上所测的光速要慢，这只是因为雷达波这种电磁波的速度跟光速等同，如果雷达波的传播时间延长了那就是说光线的运动速度也减慢了。造成引力场发出的光有红移现象的原因就是因为光速减慢造成的。对于雷达波的延迟现象现在是用相对论中时间变缓的方式来解释的，对此笔者已有专门论述这里就不提了【见尾注】，反正是一个错误：时间是用来计算速度的，怎么能反过头来是用速度来决定时间呢？综合自然光线的速度会减慢和引力场光波减慢会出现光谱红移不难得出这样的结论：光谱红移现象除多普勒效应外，光线的速度减慢也是其中的一个原因，而后一原因在宇宙学、天文学中更为重要。宇宙中充满着的引力作用，宇宙射线阻碍了光线的传播速度，使光线由发光星球到地球时的频率发生了变化，这就是为什么河外星系距地球愈远，红移量就愈大的原因：因为光线随星球距地球愈远，光线的传播速度就愈慢，光波的频率衰减就愈大，所以实际观测到的光谱红移量也就愈大。就是爱因斯坦在相对论也说光是在真空中速度不变的，没说在自然的条件下速度变不变。星系的形成这里根据大爆炸理论作如下判断：星系形成于黑洞、这种现代物理学界普遍认可的一种物质形态。大爆炸确实有过，但所发生爆炸的不是宇宙，而是宇宙中多个相互独立的黑洞，每一个星系就是宇宙间发生的每一次大爆炸的产物。这种爆炸准确的讲应该是黑洞裂化和膨胀。就目前观测结果而言，星系大致有旋涡星系；椭圆星系和不规则星系这三大类。这里就这三大类星系形成的方式逐一进行推测：一、旋涡星系。这种星系侧面为梭状，中间呈圆形愈向边缘愈扁；正面呈旋涡状，愈向内恒星密度就愈大；星系间的差别仅在于旋涡的松紧不同，旋臂数不同。这是由于黑洞本身是在转动的，所以裂化后的大量物质就会延黑洞本身自转的黄道方向抛出，部分物质向近于垂直及其它的方向扩散运动，抛出的物质扩散速度初始时越靠外的就越快，而中间部分则由于相互间的制约而较慢，越是中间部分的就越慢，星系中的星体由于这种不同的运动速度的作用经亿万年之后就形成了现在这样一种星系状态。旋涡状越松的则说明该星系形成的年代越为久远。星系的这种向外扩散的运动方式将永远保持下去，并且扩散的程度暨其范围也就越来越大，这只是因为在宇宙中是没有任何阻力的，星系中的星体在其爆炸初始时所获得的速度及运动形式与方向将会永远继续的保持下去直到它末日的来临。如果说我们所处的地球具有46亿年的话那只能说明银河系也只具有大约46亿年左右的存在期。那就是说发生在大约46亿年前宇宙中的一次黑洞裂化形成了原始的银河系，诸星体的扩散经过46亿年后变成了现在占天10万光年的今天这个模样。所以说，银河系中的一切，无论是恒星、行星、卫星还是彗星、星云、尘埃没有什么老、中、青、幼之分，它们都只具有同一个共同年龄，这就是46亿年左右。具体到我们的地球、月球和太阳来说，它们是在同一个时刻诞生的。一个星系所有的星际物质是与整个星系共生共灭的。二、椭圆星系。这种星系为集中在一较小天际间的星系团成员。星系与星系的距离较近；正面为椭圆形，中间有恒星密度大的圆。这是因为这类星系在其每一个星系裂化时所产生的抛撒物受其他星系的引力影响运动的整体发生了扭曲。这种扭曲现象就与我们的地球受月球和太阳的引力影响而形成的潮汐现象相类似。由于这种引力的影响是在裂化前就有的，所以当裂化发生时这种影响就导致裂化后的抛撒物运动的方向及速度产生差异。经数亿年的运动之后就由最初的圆盘状演变成椭圆状了。三、不规则星系。这种星系后面再作推测。如果是这样的话，就可以确定的说：宇宙中现在有多少个星系就曾至少有过多少个黑洞——应该强调的是，这里所说的黑洞要比现代物理学界认为的黑洞大许多，是一般认为的黑洞的百亿倍至千亿倍。因为一般认为的黑洞是由单个恒星塌陷形成的，而这里说的黑洞指的可是整个一个星系的前身。并且后面还将会看到黑洞的形成方式也不同——并且至少发生过多少次类似于银河系形成这样的大裂化。宇宙绝不是通过一次大爆炸形成的，而是自然形成的宇宙中曾有过数不清的大爆炸发生。这种大爆炸今后还会有数不清的次数发生。也就是说，只有黑洞通过裂化形成了由能发光的恒星构成的星系后才进入我们的视野，也才能为我们地球人所观察到。黑洞的形成与裂化一个星系形成后便进入了它的壮年期。然而好景必竟是有限的。当绝大部分发光恒星在足以使其发光的能量用尽后——这也许是一百亿年或更长一些的时间吧，但肯定是会有这一天的——该星系便进入了它的衰退期。这时的星系中的恒星因为没有了光，所以就不能够为我们所观测到，也就是说脱离开了、或尚未进入到我们地球人的视野之中。而宇宙中处于这种状态之中的星系肯定是存在。这种星系因为看不见所以不妨称之为暗星系。前面提到的不规则星系或许就是星系向暗星系转变过渡期的一种星系：其中大部分的恒星已不发光，剩余部份显示不规则的形状。这种暗星系虽然不能为我们的目光所看到，但它们仍然像可视星系那样一承不变地扩张着自己的领天。直到有那么一天某一个暗星系的领天和另一个暗星系的领天相遇了。也就是说，两个原本是漠不相干的星系相接触了。这种星系间的相遇也可能发生于可视星系间，因为诸星系在太空中是漂移的。星系与星系的相接触可不是一个简单的事，这样的接触可是恒星系一一假如不发光的恒星还能称为是恒星的话一一与恒星系的碰撞。也可以说是两个以不同方向不同速度运动着的太阳撞在了一起。结果必然是两个恒星系的相互吞并而形成一个整体质量是两个恒星系之和的新的星体，这个星体再与其它恒星相撞……就这样发展了下去就会形成具有非常大的质量，从而具有一个非常大的引力场的星体团出现。这个星体团的非常大的引力就开始影响原有的两个暗星系中星体的运动。原有星系中星体的运动形式只是原始星系形成时所赋予的脱离黑洞中心的运动，没有一种为摆脱一个新的引力场的形式的运动一一这一运动形式在每一个恒星系中都有，这就是行星的公转一一于是两个暗星系中的星体就改变了原来的运动方向，而最终跌入新星体团的怀抱之中变为新星体团的组成部分。新星体团也就因此获得了更多的质量其引力也就更为强了。作为这样作用的结果，两个暗黑系的势力愈来愈弱，而新星体团的势力则愈来愈强。这是一个单赢的双重运动：一方面是暗星系不断将其恒星系通过扩散自身的方式送给新星体团另一方面是新星体团由于得到不断的物质补给质量不断增加引力场作用范围不断扩大和增强而使更多的星际物质变为已有。也不知过了许久。当这个新星体团的质量足够大时，或者就是在新星体团开始形成之初时，新星体内部也在不断的收缩着。最容易理解的是恒星系的收缩，即所有行星被恒星被收编了而成为新星体团的组成部分。在新星体团内部可能就是由于恒星与恒星相撞而产生的巨大压力的作用下吧，新星体团中的分子、原子也在收缩：分子所占有的空间被无止境的压缩，原子中的电子环绕所占有的空间也没有了；电子被压缩到了原子核身上，被原子核消化吸收了。而原子核接着也就被压迫的解了体。也就是说当新星体团的质量达到足够大时，即相当于一个普通星系所具有的那样的质量时，这个新星体团也就不再是什么星体团了，它就转变成为一个所谓的黑洞了。其实，黑洞和形成黑洞的新星体团之间是没有根本区别的，都是我们所看不到的。二者的差别仅在于一个在不断扩充自己的质量时收缩着自身，一个是只是单纯的浓缩自身的物质组成部分。在黑洞中物体——各种粒子——不断被粉碎、压缩。继分子被摧毁之后，原子核也被摧毁为单纯的质子、中子、电子；继而质子、中子、电子等这一等级的粒子也被摧毁了被粉碎成为更小一级的基本粒子，接着基本粒子族们也被粉碎、压缩；再继而；再再继而；反正直到所有的粒子都被粉碎成了光子一一这里之所以讲的是光子是因为迄今所知的最小粒子是光子，如果可能的话，还会变成更小的粒子一一可以设想一下：当一个庞大的星系被压缩到了成为仅由光子组成，而光子与光子之间几乎又没有间隙的程度，这个黑洞该有多么的小呀，密度又该有多么的大呀。在黑洞形成后，它就只有两种运动形式：疯狂的自转一一这可以从黑洞发生爆炸后所形成的星系是旋涡状的并围绕星系中心旋转得到证实一一和不断的收缩。当这种运动到了一定的程度时一一怎样的程度是不知道的，也就是说不清的一一反正就是到了一个临界时这个黑洞就会剧烈的膨胀起来，膨胀是由其内部的光子开始相撞击而聚合成为大一些的粒子而产生的能量引起的。这些新聚合成的大一级的粒子再聚合成更大一级的粒子……直到聚合成基本粒子，聚合成质子、中子、电子等等，质子、中子、电子等再以不同的组合方式聚合成不同的原子，各种元素也就这样的被重新塑造出来了。原子形成后就是形成分子了，然后再由分子堆积成各种无机化合物的原身如水等。应当明确一点的是上述的过程是聚合而不是聚变，聚变是原子与原子之间发生了关系而转变为另一种原子。而这里所发生的则是许多小质量等级的粒子聚集在一起而形成一个大质量等级的粒子并如此发展。因为在黑洞裂化过程中粒子聚合过程所产生的能量大到难以故量的程度，其热度也是难以故量的。所以其中的物质是一种怎样的状态也就不好推测了，大概就像地球上的火山吐出的岩浆吧，但一定要比岩浆要热的多，并且是离子状的不是像岩浆那样是由基本相同密度的物质构成，而是包含着大密度的物质和极小密度、重元素和轻元素的物质构成的混合物整体的向外扩散，在黑洞膨胀的过程中，黑洞产生的这些类似于岩浆的东西不断的被抛撒了出来，冲向无际的天空，并且逐渐的或快速的冷却。较巨大的物质团就成了恒星的雏体它捕捉到了一些较小的物质团就当作成了它的行星的雏体而这些较小的物质团也可能再捕捉到一些更小的物质团作为它们卫星的雏体。而那些渣子们则成为现在的星云、小行星、彗星等。就是这些由黑洞在其膨胀过程中抛撒出来的物质形成了现在星系中的各种星体和星际物质。因为大一些的物质团冷却的时间较长，由于自转的原因而形成了球形、较小的物质团因冷却的较快而成为不规则形。星际问之所以有冰块就是因为含水的物质团很小冷却的更快些水还没有散开就己冻成冰了而己。恒星之所以是恒星是因为它的质量大，引力就大，能够控制住它自身形成的可用来发生聚变反应的物质，恒星应该在它们尚未冷却时核聚变就已经发生并继续下去的。所以说恒星是天然的恒星，它在诞生之日起就会发光。而行星则由于质量小从而引力也就小。一方面是当可供核聚变所需物质聚集起来前就已经冷却到热核反应不足以发生的程度，另一方面又控制不了热核原料听任它们都飞走逃逸了，所以也就不能发光。因此，行星也就是天然的行星。在黑洞的膨胀过程中，被抛撒出的物质团可以是小粒子的不同组合，但也不排除其中的小粒子在尚未完成分子级乃至原子级的聚合时就被抛撒出去的可能。这种可能性也许就是现在被观测到的白矮星和中子星等这类大密度的且是由小粒子组成的星体的现实。当数个物质团在近距离聚合凝结时，相互间的引力就使其形成了变星和双恒星、三恒星的聚合体。再大一些的物质团就形成了现在的红巨星。接下来发生的事就是人们已经观测到了的，关于星系及其恒星系演变的过程的说明也就该中止了。概括说来，宇宙是一个无边无际的自然体，在时间上也是永恒的，即没有起始也不会有终结，发生变化的只不过是宇宙中的物质的存在状态，其中变化最为显著的就是能源物质，之所以这样说道理就在于宇宙中的物质状态，要不是被反复重塑的话，包括于其中的能源物质也就不能再生，那么宇宙也就根本谈不上什么无始无终了。诸星系的诞生与毁灭；黑洞粉碎了物质的原有结构；黑洞在裂化膨胀过程中重塑了物质的存在状态。所以说宇宙是没有历史的，星系是有历史的。如果说宇宙要是有历史的话，那就是发生宇宙中的星系演化的总和构成了它的历史。在黑洞膨胀过程中被抛撒出来的物质凝结成怎样的形态都可能有。有质量的相似和差异，有密度的相同和不同，其中的物质团有得到充分聚合的，也有未完全聚合的，但凡我们能够在宇宙中观测到的．也就是星系中现存着的各种星际物质的各种形态无不是由黑洞膨胀及小粒子聚合产生的，只不过就是形态和组合程度上的差异而已，各种星际物质的运动速度、方向、形式也是在其形成之日起就形成了并且基本上是不会改变的。当然了，这里只是根据已有的被观测的宇宙现象，配合对于星系、物质存在演化的过程和形式的推测再加上逻辑推理而描述的一幅发生于宇宙中关于物体现体粒子——恒星、行星等可谓大粒子，而分子、原子、中子、质子等就是小粒子——由生至灭，死而复生；波及十万乃至数十万光年，跨越数十亿甚至数百亿年的画卷。其真实性确实是有待证实的。以上所讲这些在未被得到充分证实而能成立对宇宙的说明时毕竟还只是被称为能是一个假说。一个被笔者自以为是的认为是可以且能够自圆其说的假说。注：关于“时间”和“红移”因为内容所限，在此文中不好全面表述。笔者在《光速、时间、空间与相对论》一文中有详尽的阐述。; 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恒星形成星系的化学演化: leeyp 2013-4-10 15:49; 我们知道，氧(O)等金属元素是在大质量恒星演化的晚期形成的，通过SN或星风过程抛向星际介质从而使得星系增丰，同时来自于IGM的inflow使恒星质量增加。除了inflow，outflow当然也是必不可少的。因此，O等的丰度就是通过这样的一个inflow，outflow和恒星形成的交互过程来确定的。所以，研究星系的化学演化对于星系的形成可以提供重要的线索。恒星质量-金属丰度（M-Z）关系是研究金属丰度演化的一个很好手段。之前有很多作者都观测到了M-Z关系（比如,Lequeuxetal.(1979);Tremontietal.(2004);Leeetal.2006;Zahidetal.2012a;Bergetal.2012;Erbetal.2006;Mannuccietal.2009;Zahidetal.2011;Laskaretal.2011;Fosteretal.2012;Yabeetal.2012;Perez-Monteroetal.2012;Yuanetal.2013）.但是仍缺乏在中等红移和高红移大样本的金属丰度的可靠数据，因此M-Z关系仍不能很好确定。文章分析了来自于SDSS，SHELS，DEEP2以及Yabe+(2012),Erb+(2006)的stackedspectra,分别得到了红移z=0.08,0.29,0.78和z=1.41,2.26的M-Z关系。其中M通过用星族合成方法拟合SED得到质光比，再结合测光（photometry）可以得到，O的丰度通过碰撞激发线和复合线的线强比可以得到(Kobulnicky$\$Kewley2004)。 Fig.1 :M-Z关系.实线（虚线）是对应于每个数据由Eq.1拟合的结果. 不同红移z处的M-Z关系可以较好地用下式拟合。 \begin{equation} \mathrm{12+log(O/H)}=Z_o-\mathrm{log}\left . \label{eq:fit} \end{equation} 其中$Z_o$表示饱和丰度，$M_o$是M-Z关系开始变平时的特征恒星质量，$\gamma$表示当$M_\astM_o$时幂率谱指数。从Fig.1可知，M-Z关系随红移到2.3时有显著的演化，而且金属丰度是恒星质量依赖的函数，随着红移的演化，M-Z关系的形状有改变。具体来说，随着红移变大，金属丰度Z减小。M-Z关系存在一个饱和金属丰度，而且随着红移减低（临近星系），饱和金属丰度对应的质量向低端移动。大质量星系很快增丰到饱和金属丰度，而小质量星系M-Z关系随红移的演化很剧烈。另外，如Fig.2A和2B所示，M-Z关系在低红移段也显示了变平的特性，同样饱和丰度对应的恒星质量随着时间增加（红移减小）而减小，这种金属丰度的downsizing效应类似于星系里面的downsizing效应（即红移较大时星系质量函数的峰值在较大质量端，而恒星形成在后期的低质量星系中占主导（这和等级形成的图像也是兼容的，因为较早形成的星系通过并和形成大质量星系时可能气体较少，而导致并和后的星系虽然质量很多，但恒星形成率很低））。通过Fig.1还发现，饱和丰度$Z_o$在观测误差范围内是一个常数。如果是一个封闭盒子的化学演化模型，那么金属丰度可以达到任意高的值而不会出现饱和，但实际情况是星系演化过程中通常会有原初气体的inflow,因此O丰度会饱和于恒星核合成的丰度值(Edmunds1990).当然如果有outflow的话，这个饱和丰度会有所变化。在Fig.2C和2D中，我们可以看出对于大质量星系，M-Z关系的弥散更小，而且到后期(红移z较小)时弥散减小。一个可能的解释是初始时($z\sim0.8$)这个弥散对于不同质量几乎一样，但随着时间演化，大质量星系首先达到饱和丰度然后向低质量端移动（因为高质量星系的引力束缚更强，被增丰的金属气体更难逃逸）。这得注意的是，Moustakasetal.(2011)同样研究了到$z\sim0.75$的M-Z关系，但得到了截然不同的结果，他们发现M-Z关系的形状和红移是无关的.这和他们的选源的区别是有关的。这里不再细述。最后总结一下文章的结果：恒星形成星系的金属丰度随着红移减小金属丰度增大。（比较显然，不断的恒星形成过程造成的） M-Z关系的形状随红移有演化。M-Z关系存在一个饱和金属丰度，而且随着红移减低，饱和金属丰度对应的恒星质量向低端移动，具有饱和金属丰度的星系比例增加，并且M-Z关系的弥散减低。这种金属丰度的downsizing效应归因于处于气态氧丰度的的一个经验上限(原初气体的inflow导致这个上限为恒星核合成的)。 Fig.2: M-Z关系的弥散：从中心金属丰度向外延展(A)85%和(B)50%的样本中金属丰度随恒星质量的分布图以及分别对应的上下限之差值（只考虑了红移$z1$样本）.注意：这里是线性坐标参考文献：JabranZahidetal.arXiv:1303.5987v1; 个人分类: 读文献|3997 次阅读|0 个评论

最遥远的星系-2012年11月17日: outcrop 2012-11-17 20:33; 最遥远的星系这个记录总在不断刷新，这个记录这些年常常由NASA来刷新。最近哈勃望远镜发现了迄今为止最远的星系，又一个最遥远的。我们不知道有多少“最”？似乎很多人不大在意，但也有在意的人，算是希望吧。 =============================关于博主============================= 博主的主要兴趣是：知识管理；相关兴趣有：语义网、机电及DIY、哲学与心理、信息安全、科幻等。我的常用博客在科学网（访问可点链接，下同）；新浪微博是@outcrop ，欢迎互粉；建了一个超级QQ群：17662971，希望能闲聊无白丁，欢迎加入；自己打理着一个机电工程师小网站，欢迎来玩。最近在科学网关注“ 科学网大学 ”，欢迎加入科学网大学群组讨论、尝试。; 个人分类: 生活点滴|2420 次阅读|0 个评论

宇宙：令人惊讶的数字: seawan 2011-4-1 18:26; 在本网新闻：美研究称银河系适居行星数量低于预计中，有这些数字：银河系的类日恒星数量大约在 1000亿颗左右，其中只有2%左右拥有类地行星。也就是说，银河系的类地行星数量在 20亿颗上下。宇宙中与银河系类似的星系有500亿个左右，如果每一个都拥有20亿颗类地行星，就太令人不可思议了。有时候，个人，乃至国家，乃至地球的“烦恼”，就显得微不足道了。。。我们有时候在几十平方厘米的培养基上，观察菌落的生长、死亡、以及不同菌种之间的“争斗”等。现在，地球上，除了利比亚外，还有日本地震、全球金融危机的持续影响、温室效应、2012、转基因等等各种各样的重大事件。或许，远方有几只眼，和几句悄悄的murmur，在看，在说： em~。。。这个样本最近的表现很有意思。。。; 个人分类: 感悟|2819 次阅读|0 个评论

天文网站: hxx800 2010-8-5 13:44; 牧夫天文论坛http://www.astronomy.com.cn/bbs/?fromuid=55274; 个人分类: 未分类|3360 次阅读|1 个评论

测量星系的尘埃质量: qianlivan 2010-7-8 15:58; 和其它的用流量来推算柱密度或者质量的测量一样，用红外辐射测量尘埃质量也要假设尘埃颗粒密度不大，互不遮挡。这样一来，如果每颗尘埃都一样而且发出的光一样多，那么总的流量正比于尘埃的质量。简单地说就是一个尘埃粒子的质量＝一个尘埃粒子的光度/一颗尘埃的发射率两边乘以尘埃数量可以得到尘埃质量＝总光度/一颗尘埃的发射率发射率可以表示为吸收不透明度和普朗克函数（黑体辐射的发射率）的乘积于是最终的尘埃质量公式为对于热尘埃，一般用160微米的流量，此波长处的吸收不透明度为12cm 2 g -1 。; 个人分类: 总结|3473 次阅读|0 个评论

庆祝开博: dragdu 2010-4-28 22:16; 开博客了，庆祝一下。也没想到该说什么，就分享一下前一段时间在Binney和Tremaine的《星系动力学》里看到的比较有意思的东西吧。书中关于星系的熵的计算指出，任何有限质量和能量的分布函数都不可能使熵取极大值。也就是说，当把引力引入的时候，不存在最大熵状态，宇宙的热寂状态也就自然地不可能出现了。我觉得是很有意思的，就和大家分享一下了。参考： J. Binney S. Tremaine 《星系动力学》; 个人分类: 学习心得|3034 次阅读|2 个评论

太阳黑子是什么: liuyuejin 2010-1-23 12:53; 苏梅克—列维彗星我们还能记得吧！一颗彗星快要接近木星时，强大的引力把彗星撕成了大小二十一块一连串地撞向木星，如果撞向的不是木星，而是太阳出现的后果又是什么呢？那就是黑子又出现在太阳表面，只不过彗星太小，可能都很难看到，从以往的黑子大小看来，每一次的星体都远远大于我们的地球，这种现象对于我们人类来说是一个极度危险，而对于太阳来说是极其正常的事，这正是一个凝聚与分解的一个环节，你想一个星系进入收缩阶段，有多少恒星的星核，有多少颗恒星的半成品褐矮星，有多少行星和彗星都要进入再分解，这种方式是再分解的第一种方式。这个问题不难理解，就我们太阳系这八大行星所俘获的卫星就有多少，这是被行星俘获了，要是被太阳俘获的几率是不是比这还大。消失的每一颗恒星都有数目不等的行星和恒星的半成品，以及恒星的星核。它们都不能，也不可能永远保留，在星系形成时所凝聚的一切都要进行分解和再分解，这是最基本的原则，每颗恒星都有再分解的责任和义务，且这种传承方式会一直伴随着星系的收缩。褐矮星是怎么形成的褐矮星一般认为鉴于小恒星与大行星之间的流产恒星，的确如此，这种天体确实是恒星的半成品，是在成长过程中断了“奶”造成的。一个星系是由不同时期产生的恒星所形成的，一个星仔在成长过程中要不断地吸附物质云，也就是氚，在不断加大的星体表面进行氚的核聚变反应，在凝聚与分解过程中，分解了氚中的一个中子，而不断加大的星体是凝聚下来的氘，这个过程与其他恒星别无二样，但是物质云是不均匀的，恒星的星仔形成后，借助于辐射力在一定范围之内是浮动的，就在这行走的过程中走出了物质云，中断了核聚变的物质来源，把自己饿死了，特别是星系扩展的后期，会有一大批牺牲品成为褐矮星。氚的核聚变反应是在星体表面进行的，如果中断了，也就无法再次启动，星体永远也达不到氘的核聚变启动的压力，从此无声无息地成为了宇宙间的流浪汉，由于表面的核聚变终止，也就没有了辐射力，星体的温度逐步下降，随着温度的下降，自转也就慢慢地停下来，最后星体就只有引力了。; 个人分类: 生活点滴|1833 次阅读|0 个评论

美妙的涡旋星系: 热度 1 zdwang 2009-7-25 13:04; 王振东哈勃空间望远镜（ Hubble Space Telescope ）是以天文学家哈勃为名，在轨道上环绕著地球的望远镜，由美国宇航局和欧洲航天局共同管理。其位置在地球的大气层之上，所以获得了地基望远镜所没有的好处：影像不会受到大气湍流的扰动，视相度很高，又没有大气散射造成的背景光，还能观测会被臭氧层吸收的紫外线。哈勃空间望远镜于 1990 年发射之后，已经成为天文上最重要的仪器，填补了地面观测的缺口，帮助天文学家解决了许多根本问题，对天文物理有了更深入的认识。哈勃望远镜拍摄到了许多很美妙的涡旋星系照片，让我们认识到在宇宙中还存在那么多姿多态的星系。现将笔者收集的一些涡旋星系照片，列出来供大家欣赏。哈勃望远镜所拍摄到的每张远处的太空图像，实际上是 x x x x 光年前的，现在应又该有变化了，但是这些涡旋星系图像己说明涡旋状态是星系存在的常态之一。注： Vortex 过去曾译为“旋涡”，现根据全国自然科学名词审定委员会公布的《力学名词》，译为“涡旋”。; 个人分类: 力学趣谈|8200 次阅读|6 个评论

(转载)宇宙年龄超乎想像可能经历过多次大爆炸: believegod 2009-6-23 07:05; 科学家研究宇宙年龄超乎想像宇宙始于何时？将止于何时？这是宇宙留给人类最为神秘，也最难解释的谜题。虽然宇宙大爆炸说已经深入人心，人们已经默认了宇宙诞生于近140亿年前的一次大爆炸中，宇宙万物、星系、地球、生命都是在大爆炸之后逐渐形成的。然而，在这个理论出世之后，很多人也提出了另外一个问题：在宇宙大爆炸之前发生了什么？5月5 日《科学》杂志上发表的一篇研究论文称解答了这个让科学家们为之争论不休的谜题。美国普林斯顿大学的波尔施泰恩加德和英国剑桥大学的尼尔图尔克这两名理论物理学家在这篇论文里共同提出了一个理论，即宇宙大爆炸发生了不止一次，宇宙一直经历着生死轮回的过程，而我们所认为的140亿年前的宇宙大爆炸并非宇宙诞生的绝对起点，那只是宇宙的一次新生。谁让宇宙加速膨胀让科学家们注意到宇宙大爆炸不仅只有一次的是被科学家抛弃后又重新拾起的宇宙常量。所谓宇宙常量，是对真空中的能量的数学表述，并用希腊字母的第11个字母拉姆达表示，这种能量也被认为是神秘的暗能量，而这种神秘能量正在让宇宙不断加速膨胀。美国太空网5月8日对英美科学家这一研究的报道中称，当初爱因斯坦首次提出宇宙常量时，是想证明在宇宙间存在一种能量抗衡着星体间的重力作用，使得各星体不会因为相互的吸引而合到一起，最终让整个宇宙的物质都融合成一体，因此他也想证明宇宙是静止的，没有生长也没有萎缩。但没过多久，爱因斯坦就抛弃了这个理论，他称自己犯下了一生最大的错误。因为经他自己的广义相对论公式的计算，宇宙正在膨胀，而天文学家埃德温-哈勃经过观察也证实了宇宙确实在膨胀。 20世纪90年代末期，拉姆达被科学家们重新拾起，这时一些天文学家发现宇宙不仅仅在膨胀，而且速度正在加快，科学家们不知道是什么样的神秘力量导致了这一结果，于是暗能量这个词便产生了。并且科学家们认为暗能量就是宇宙常量拉姆达，在宇宙大爆炸后拉姆达没有和重力平分天下，保持宇宙的平衡，而是从重力手中夺权，使星体间越来越远，宇宙不断膨胀。宇宙常量应该几何宇宙常量该有多大，这是宇宙大爆炸发生次数的关键。美英科学家波尔施泰恩加德和尼尔图尔克就是在对宇宙常量的大小计算中发现了宇宙大爆炸不应该只发生了一次。科学界一直都试图解释的一个问题是为什么自然界中的那么多常量的值都是那么正好，刚好让生命存在。如果拉姆达太大，那么宇宙就会在大爆炸后立刻迅速膨胀并撑破，就像吹爆的气球，那么生命就不可能在百亿年后存在了。波尔教授在接受太空网的采访中说：拉姆达的值是物理学中最神秘的事物之一。它让我们非常的迷惑。甚至科学界出现了人择原理，即宇宙常量恰当地选择了人类生存，而人类也恰好选择了在这样一个常量条件下出现，而人类又回头研究着为什么宇宙常量大小会刚好让人类生存。这听起来确实不可思议，尼尔教授称：这简直太糟了，真的该被抛弃了。这个理论就是想说明人类永远不会了解宇宙的奥秘，这就是我们的生存之道。为了找到人择原理之外合理的解释，两位科学家利用宇宙大爆炸模型计算宇宙常量，但得到的结果要比实际观测到的宇宙常量大得多，是实际值的10的100次方倍，也就是根本不适合现在宇宙中的生命生存。宇宙常量的大小说到底还关系到人类的生存。因此波尔教授和尼尔教授认为在宇宙大爆炸后宇宙常量（也就是暗能量）都会随着时间的推移而减弱。但是经过进一步的计算后，他们发现140亿年根本不够将爆炸后的值减弱的现在这个值。剑桥大学的尼尔教授说：人们认为时间开始于那次大爆炸，但从没有一个合理的解释。而我们的推论看起来就非常的激进：在宇宙大爆炸之前是存在时间的。　　大爆炸不止一次发生宇宙年龄超乎科学家想像两位科学家的理论颠覆了人们的常识，在人们常常猜想时间将止于何时的时候，他们又告诉了人们时间没有起点。既然拉姆达的值在近140亿年中减弱到现在这个适合生命存在的值，那么，两位科学家就想到了宇宙大爆炸也许发生了不止一次，每一次的大爆炸都让宇宙常量有所减弱。在产生了现在我们生活的这个宇宙之前，很可能是在万亿年中宇宙大爆炸发生了很多次。尼尔教授说：我想，宇宙的年龄可能远远大于万亿年。时间没有开始，根据我们的理论宇宙的年龄是无限大的，而宇宙范围也是无限大的。在2002年，这两位科学家就提出了宇宙进化经历着生死轮回这个观点。宇宙就是在一次次大爆炸后重生，在每一次的轮回中，宇宙都在膨胀中消耗原有的物质，在宇宙常量减弱的同时也产生了一些新的粒子，直到另一次的大爆炸到来，然后新的粒子又形成了新的物质、天体乃至生命。如果这两位科学家的假设是正确的，那么下一次的大爆炸将在什么时候到来？尼尔教授说：不论计算多么准确，我们都无法预料下一次大爆炸的时间，但我们可以说的是，下一次的大爆炸不会在之后的100亿年内发生。 ■知识链接宇宙大爆炸宇宙大爆炸理论是俄裔美国科学家伽莫夫在1948年提出来的。这个理论认为，宇宙开始是个高温致密的火球，它不断地向各个方向迅速膨胀。当温度和密度降低到一定程度，这个火球发生了剧烈的核聚变反应。随着温度和密度的降低，宇宙早期存在的微粒在引力作用下不断聚集，最后逐渐形成今天宇宙中的各种天体。这一理论体系被称为宇宙大爆炸模型，与DNA双螺旋模型、地球板块模型、夸克模型一起，被认为是20世纪科学中最重要的四个模型。 ---来源于新华网; 个人分类: 未分类|27 次阅读|0 个评论

星系的演化和人类胚胎的发育: moxj 2009-5-25 23:05; 以前介绍月球起源的时候写了一篇日记：《关于月球起源的几种假说》。只聊了三种常见的假说，其实我关注这个问题是源于一篇叫做胎盘假说的文章。这些先不聊了，今天提起这个事情，是因为听到很多胎儿畸形的报道。有器官位置生长不正确的，也有血管或一些组织生长有了问题的总之，都是在胚胎发育的过程中出了问题。听到这些，我突然想起了古人对自然界的观察：豫章故郡，洪都新府。星分翼轸，地接衡庐。襟三江而带五湖，控蛮荆而引瓯越。物华天宝，龙光射牛斗之墟；人杰地灵，徐孺下陈蕃之榻。雄州雾列，俊采星驰，台隍枕夷夏之交，宾主尽东南之美。层台耸翠，上出重霄；飞阁流丹，下临无地王勃这篇流传千古的文章大家在初中时便开始背诵，很多人到现在很记得。古人对世界观察很细致，我们的观察也不断深远：太阳系、银河系、河外星系见到的事物越多越丰富，我们先前的疑惑在减少，但新的问题也不断的来了。有人曾经问过：银河系为什么就那样扁平的旋转？我写过一篇日记：《人造卫星和我们的生活》。那些卫星不是在不同平面上绕地球很正常的旋转吗？电子是怎样围绕原子核运动呢？和那些卫星运动轨迹一样的能级理论对吗？还是卫星的位置只是量子理论里某个时刻存在的那个点？时间是什么？我们感觉到的长度对吗？孩子的畸形是绝对的吗？我们的校正方式正确吗？社会里的变态和常态又是什么？什么是演化？什么是变异; 个人分类: 科普思考|4053 次阅读|1 个评论

天文学家发现首颗被逐出星系的超大黑洞: songshuhui 2008-9-3 15:16; Steed 发表于2008-05-5 星期一 15:17 分类: 未分类 | | 两个黑洞并合，爆发出强烈的引力波，将并合形成的新黑洞抛出星系，速度可达每秒上千千米。这可不是超级计算机模拟出来的假想场景，最新的发现表明，这种极端驱逐事件在我们的银河系中确实发生过。如果两个黑洞并合，产生的引力波会以光速向外传播。不过，这些引力波并非传向四面八方，而是主要集中在一个方向向外发射，因此黑洞就会像发射过炮弹的炮身一样，朝相反的方向反冲。结果就是，这个黑洞被逐出了星系中心。如果反冲速度足够高，黑洞就可能完全摆脱所在星系的引力束缚。德国马普地外物理研究所的斯特凡尼科莫萨（Stefanie Komossa）领导的天体物理课题组发现了第一颗被逐出星系的黑洞。他们通过直接观测证实，这颗距离地球100亿光年、质量相当于几亿颗太阳的黑洞，正以每秒2,650千米的速度被逐出星系。这颗黑洞正从周围的吸积盘中吞噬气体，从而发出各种辐射，让科学家能够观察到它。盘中的气体足够这颗黑洞继续吞噬大约数百万年。这项新发现很重要，因为它间接证明黑洞确实会并合，而且并合有时确实会产生巨大的反冲。不过，由此得出的另一项推论就是，必然有一些星系中心没有黑洞，也必然有一些黑洞永远游荡在星际之间的虚空之中。这又会引发一系列新问题：宇宙早期星系和黑洞是共同形成及演化的吗？是否存在一类星系在演化过程中失去了星系中心的黑洞？果真如此的话，这些星系随后的演化与那些仍然拥有中心黑洞的星系又有什么不同？通过把地面及空间的直接观测与理论模型结合起来，天体物理学家正着手解答上述问题。不过无论答案是什么，观测到第一个被逐出星系的黑洞，都将对我们理解星系的形成及早期宇宙的演化产生极为深远的影响。标签：天文 , 引力波 , 新闻 , 星系 , 黑洞; 个人分类: 天文|1509 次阅读|0 个评论

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