周坚:用宇宙测量尺测量美公开59张星系相撞照片之二

来源:百度文库 编辑:神马文学网 时间:2024/03/29 05:32:38

周坚:用宇宙测量尺测量美公开59张星系相撞照片之二

——测量Arp256星系

据美国媒体2008年4月24日报道,美国宇航局(NASA)公开了59张宇宙中相互撞击的星系的精彩图片,庆祝哈勃太空望远镜的18岁生日。

  天文学家利用哈勃太空望远镜上的灵敏照相机和工具,发现这些星系的奇特形状是在星群间巨大的引力作用下产生的。由于引力将星系向一块拉,标准的银河螺旋形状和椭圆形被扭曲成奇怪的形状。

在宇宙测量尺出现的今天,作为《解析宇宙学》的创始人,作为用代数方法来解释宇宙观测现象的开拓者,作为周坚红移定律的发现人,作为基于周坚红移定律的应用发明宇宙测量尺、宇宙仪和宇宙空间展示仪的发明人,广西柳州市市民周坚应用其非常简单的宇宙测量尺对美国宇航局(NASA) 2008年4月24日公开的59张宇宙中相互撞击的星系进行了测量,以展示宇宙测量尺对宇宙进行探索的功能,以下是其中12张照片测量之二,用宇宙测量尺测量Arp256星系的结果。

在测量之前还是先再进一步了解以下五点必要的认识:

1、测量的依据。用宇宙测量尺测量星系的依据是星系的真实距离就在它的标准距离附近,而用宇宙测量尺对星系进行测量无非是将该星系的标准距离标在尺子上,从而不仅使人们一目了然地感觉到该星系到我们地球距离的远近认识,而且使人们轻轻松松获得该星系相关的宇宙信息,甚至使人们能够非常好地也是非常容易地理解天文学家对该星系的观测。

2、标准距离的概念。按照周坚于2009年3月8日完成的《解析宇宙学》,标准距离被定义为天体的观测红移视作宇宙学红移通过周坚红移定律计算所获得的距离(标准距离的概念首次出现在强国博客2009年10月16日周坚发表的题为“哈勃拍到2.5亿光年外两个星系相撞的宇宙测量尺测量分析”一文中(原文地址http://blog.people.com.cn/blog/c48/s294173,w1255645222277301)。

3、视向速度方向判断定理。按照周坚于2009年3月8日完成的《解析宇宙学》,视向速度方向判断定理是判定天体视向速度方向的定理,当天体的真实距离大于该天体的标准距离的时候,它的真实视向速度就是朝向观测者运动的视向速度,反之,当天体的真实距离小于该天体的标准距离的时候,它的真实视向速度就是背离观测者运动的视向速度。视向速度方向判断定理首次出现在强国博客2009年10月16日周坚发表的题为“哈勃拍到2.5亿光年外两个星系相撞的宇宙测量尺测量分析”一文中(原文地址http://blog.people.com.cn/blog/c48/s294173,w1255645222277301)。下面这张图片就是视向速度方向判断定理示意图。


4、宇宙膨胀特性区域的ABCD划分法。按照周坚于2009年3月8日完成的《解析宇宙学》,宇宙膨胀特性区域的ABCD划分法是依据宇宙膨胀率-宇宙学红移关系图的特征划分不同宇宙膨胀特征区域的方法,按照宇宙膨胀率-宇宙学红移关系图的特征将可观测宇宙划分为四个特性区域,分别定义为满足哈勃定律的均匀膨胀宇宙区域的A区宇宙、加速膨胀宇宙区域的B区宇宙、减速膨胀宇宙区域的C区宇宙和满足哈勃定律的光速端均匀膨胀宇宙区域的D区宇宙,各宇宙区域的宇宙膨胀特征见下表。

可观测宇宙各区域宇宙膨胀特性归纳表

属性

A区宇宙

B区宇宙

C区宇宙

D区宇宙

周坚红移定律

适用

适用

适用

适用

哈勃定律

适用

不适用

不适用

适用

宇宙膨胀特征

匀速膨胀

加速膨胀

减速膨胀

光速端匀速膨胀

宇宙学红移

﹤0.01

≧0.01

﹤1.4142135624

≧1.4142135624

﹤100

≧100

﹤∞

距离范围

(Mpc)

﹤41.80622758

≧41.80622758

﹤2473.4416338

≧2473.4416338

﹤4180.6227583

≧4180.6227583

≦4222.4289859

距离范围

(亿光年)

﹤1.3635624624

≧1.3635624624

﹤80.674396130

≧80.674396130

﹤136.35624624

≧136.35624624

≦137.71980870

宇宙膨胀速度(km/s)

﹤2982.935699

≧2982.935699

﹤211985.28000

≧211985.28000

﹤299733.68669

≧299733.68669

≦c(光速)

宇宙膨胀率(km/s/Mpc)

≧71

﹤71.351467749

≧71.351467749

≦85.704581464

≦85.704581464

﹥71.695941972

≦71.695941972

≧71

5、关键的第一步。依据天体的红移求星系的标准距离是用宇宙测量尺对星系进行测量的关键一步。

有了上述五点必备的认识,现在就可以开始分步骤进行测量。

一、哈勃太空望远镜拍摄的Arp256照片


Arp 256由两个处于早期合并阶段的螺旋星云组成。当两个星系尽一切努力向一起生长靠近时,它们之间的重力作用将每个星系的带状气体托出星系外。这个明亮的红外线体系的亮度是我们的太阳的1000多亿倍。Arp 256位于鲸鱼座内,距离地球大约3.5亿光年。

二、Arp256星系的观测数据

依据国际天文联会(IAU)建立的所有天文观测的中央数据库CDS(Centre de Données astronomiques de Strasbourg,cdsweb.u-strasbg.fr) (http://simbad.u-strasbg.fr/simbad/sim-id?Ident=Arp256)查得,Arp256星系的视星等是14.33(V波段)或14.81(B波段),红移是0.027。

三、求Arp256星系的标准距离

为了表达清晰,这里就麻烦一点,我们一步一步来解。

已知:Arp256星系的观测红移zg=0.027

假设:Arp256星系的宇宙学红移zz等于观测红移zg,即:zz=zg

=0.027

因为:周坚红移定律的数学表达式是r=zz/α(1+zz),其中,α=0.00023683/Mpc是宇宙学红移常数

所以:r= zz/α(1+zz)=0.027/0.00023683(1+0.027)=111.008595Mpc=3.620684亿光年

因此:Arp256星系的标准距离是3.620684亿光年。

四、用宇宙测量尺测量Arp256星系


该图片就是用宇宙测量尺测量A256星系示意图。仔细观察图片很容易发现:

1、该星系的真实距离就在其标准距离3.620684亿光年附近;

2、如果该星系的真实距离大于标准距离3.620684亿光年,那么,依据视向速度方向判断定理进行判定,它必然是朝向我们地球运动的;

3、如果该星系的真实距离小于标准距离3.620684亿光年,那么,依据视向速度方向判断定理进行判定,它必然是背离我们地球运动的;

4、对于该星系来说,如果该星系的距离确实是3.5亿光年的话,那么,它就是朝向我们地球运动的星系。

5、该星系的距离模数在35.14至36.79之间,按比例进行估计大约是35.4,依据网站http://nedwww.ipac.caltech.edu/cgi-bin/nph-objsearch?objname=Arp256查得,该星系的绝对星等是35.08至35.19不等,不同的观测方法有不同的结果;

6、已知该星系的视星等是14.33(V波段),依据距离模数定义,该星系的绝对星等估计是14.33-35.4=-21.07,比银河系(银河系的绝对星等是-20.6)亮了大约0.47等;

7、该星系所在宇宙空间的宇宙膨胀速度在7180~14540km/s之间,按比例进行估计大约是7980km/s;

8、该星系所在宇宙空间的宇宙膨胀率在71.84~72.68 km/s/Mpc之间,按比例进行估计大约是71.90km/s/Mpc;

9、已知该星系的宇宙学红移(将观测红移视为宇宙学红移)等于0.027,依据宇宙膨胀特性区域的ABCD划分法,该星系处在加速膨胀的B区宇宙中;

10、如果在该星系中爆发了一颗Ia超新星,那么,依据距离模数定义,在地球上的人们一定能够观测到它的光极大星等大约为35.4+(-19.5)=15.9等左右;

11、如果该星系是银河系的话,那么,依据距离模数定义,在地球上的人们一定能够观测到它是一个大约为35.4+(-20.6)=14.8等的普通星系;

12、对于在该星系中的类似我们赖以生存的太阳来说,依据距离模数定义,在地球上的人们一定能够观测到它是一颗大约为35.4+4.83 = 40.23等的普通恒星(由于哈勃太空望远镜观测极限星等是28.5等,因此,如此暗的恒星就连哈勃太空望远镜也观察不到)。

六、进一步的观测与测量

据网站http://nedwww.ipac.caltech.edu/cgi-bin/nph-objsearch?objname=Arp256仔细查询,在Arp256星系图片中右边的那个星系是Arp256NED01,它的红移是0.27103,视星等是14.8(B波段),而图中左边的那个星系Arp256 NED02的红移是0.027329,视星等是13.6(V波段),按照上述(三)求标准距离的方法对它们分别进行计算求得,Arp256NED01星系的标准距离是111.420897Mpc(3.634132亿光年),Arp256NED02星系的标准距离是112.325272Mpc(3.663629亿光年),如此一来,在宇宙测量尺上就出现了如下图片(注:由于距离间隔太小,图片中未按原距离间隔比例绘制)。


仔细观察宇宙测量尺分别测量Arp256中的NED01星系和NED02星系示意图发现:

1、Arp256NED01星系(图片中右边的那个星系)与Arp256NED02星系(图片中左边的那个星系)之间的视向距离间隔是3.663629-3.634132=294.97万光年,是银河系直径(10万光年)的29.5倍;

2、在地球上观测,Arp256NED01星系(图片中右边的那个星系)比较靠近我们(3.634132亿光年),而Arp256NED02星系(图片中左边的那个星系)相对比较远一些(3.663629亿光年);

3、大约在290万光年前它们经历过一次亲密接触,亲密接触的结果导致标准螺旋星系被拉长变形;

4、基于标准螺旋星系被拉长变形的通过,Arp256NED01星系(图片中右边的那个星系)应该是朝向我们地球运动,而Arp256NED02星系(图片中左边的那个星系)应该是背离我们地球运动;

5、Arp256NED01星系(图片中右边的那个星系)虽然看上去形状比较圆,其实不然,它和Arp256NED02星系(图片中左边的那个星系)一样已是标准螺旋星系被拉长变了形的带状星系,只是这个带状星系的一头朝向我们的地球使我们看上去视乎是比较圆而已。

6、说它们大约在290万光年前经历过一次亲密接触,理由很简单,那就是它们相隔如此遥远是不可能靠它们之间的重力作用将每个星系的带状气体托出星系之外;

7、目前理论认为这两个星系尽一切努力向一起生长靠近时,它们之间的重力作用将每个星系的带状气体托出星系外的解释是在不知道它们之间真实距离间隔的情况下做出的一种判断。

七、最后的说明

综合上述分析可见,应用周坚红移定律解释宇宙现象具有很大的优势,这就是周坚红移定律的发现者撰写《解析宇宙学》的根本原因。

用宇宙测量尺对该星系的测量所估计的参数的精确值都可以通过周坚于2009年3月8日完成的《解析宇宙学》中的相关公式进行计算获得,但那是专业人士去做的事情,对于天文爱好者以及广大民众来说,只要使用这种非常简单的宇宙测量尺进行一些非常简单的计算就能发现如此众多的宇宙奥秘就足以乐淘淘了,这就是量天人给大家带来的一种量天乐趣。

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