周坚：用宇宙测量尺测量科学家观测到两个迄今最遥远的星系团

上一篇 / 下一篇  2009-10-31 22:37:50 / 个人分类：量天文章

周坚：用宇宙测量尺测量科学家观测到两个迄今最遥远的星系团

  距离地球约102亿光年之遥的JKCS041星系团

北京时间10月26日消息据俄罗斯《纽带》网报道，天文学家们日前观测到了迄今为止最为遥远的星系团。这一最新发现是借助多部大型光学望远镜和“钱德拉”空间望远镜所取得的。

据科学家们介绍，他们最初是通过英国的UKIRT望远镜观测到JKCS041的。之后，他们又借助位于夏威夷群岛上的CFH望远镜和“斯匹策”空间望远镜进行了更为详细的观测。但最终使科学家们相信JKCS041是迄今发现的最为遥远的星系团的，还是借助“钱德拉”望远镜所获取的观测数据。

通过分析“钱德拉”所获取的X波段的观测数据，科学家们证实，JKCS041确实是一个已经发育完全的星系团，而非数个相邻星系影像叠加的产物。研究人员指出，该星系的发现有助于更为深入地认识宇宙早期演化的过程和早期星系的形态。

据测算，该星系距离地球有102亿光年之遥，较之前的纪录整整提高了近10亿光年。此前保持最遥远星系团纪录的是XMM-牛顿空间望远镜于2006年发现的XMMXCS J2215.9-1738号星系团，其与地球的距离为92亿光年。

就在科学家们发现创纪录的遥远星系团之际，世界上有一个人无比兴奋，他坐不住了，他就是解析宇宙学创始人——周坚，他不仅基于1998年的两个研究小组发现宇宙正在加速膨胀建立了周坚红移定律，而且基于周坚红移定律的应用创立了《解析宇宙学》，发明了宇宙测量尺、宇宙仪和宇宙空间展示仪。

就在科学家们发现创纪录的遥远星系团的此时此刻，人们除了知道它们的距离以外并不知道它们的其它宇宙参数，然而家住广西柳州市柳北区柳长路611号的市民，就是宇宙测量尺的发明人周坚却用他发明的量天尺能够测量出这些星系团的其它参数，现就让我们花点时间看看他是如何应用宇宙测量尺对新发现的创纪录遥远星系团进行测量吧，相信看后一定受益匪浅。

一、用宇宙测量尺测量此前保持最遥远星系团纪录的由XMM-牛顿空间望远镜于2006年发现的XMMXCS J2215.9-1738号星系团

XMMXCS J2215.9-1738号星系团相对JKCS041比较近一点，同时也有了一定的观测参数，因此先测一测它看看会测出什么结果。

1.1  XMMXCS J2215.9-1738号星系团的观测数据

依据http://nedwww.ipac.caltech.edu/cgi-bin/nph-objsearch?objname=XMMXCS%20J2215.9-1738网站查得，XMMXCS J2215.9-1738号星系团中的一个星系XMMXCS J2215.9-1738.1，观测到它的红移是1.450000，距离模数在41.17至45.06不等，不同的观测方法有不同的结果。

1.2  求XMMXCS J2215.9-1738.1星系的标准距离（标准距离就是将观测到天体的红移等同于宇宙学红移通过周坚红移定律计算出来的距离）

为了表达清晰，这里就麻烦一点，我们一步一步来解。

1.2.1 已知：XMMXCS J2215.9-1738.1星系的观测红移z_g=1.450000

1.2.2  假设：XMMXCS J2215.9-1738.1星系的宇宙学红移z_z等于观测红移z_g，即：z_z=z_g=1.450000

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

1.2.4  所以：r= z_z/α（1+z_z）=1.450000/0.00023683（1+1.450000）=2498.993940Mpc=81.507817亿光年

1.2.5  因此：XMMXCS J2215.9-1738.1星系的标准距离就是81.507817亿光年。

1.3  用宇宙测量尺测量XMMXCS J2215.9-1738.1星系

该图片就是用宇宙测量尺测量XMMXCS J2215.9-1738.1星系示意图。仔细观察图片很容易发现：

1.3.1 该星系的真实距离就在其标准距离81.507817亿光年附近；

1.3.2 如果该星系的真实距离大于标准距离81.507817亿光年，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；

注：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）

1.3.3 如果该星系的真实距离小于标准距离81.507817亿光年，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；

1.3.4 对于该星系来说，如果该星系的真实距离确实是目前科学家们测算的92亿光年的话，那么，它就是朝向我们地球运动的星系；

1.3.5 该星系的基于周坚红移定律应用的理论距离模数（m-M）是45.49，权威资料给出的是41.17至45.06不等，这是目前理论测算的结果，而且不同的测算方法有不同的结果；

1.3.6 该星系的视星等目前还没有确切的观测数据，但假设该星系是一个标准的银河系的话，依据距离模数定义，那么，在地球上的人类将观测到它是一个亮度为45.49+（-20.6）=24.89等的普通星系；

1.3.7 该星系所在宇宙空间的宇宙膨胀速度大约是214300km/s；

1.3.8 该星系所在宇宙空间的宇宙膨胀率大约是85.70km/s/Mpc；

1.3.9 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1.450000，依据宇宙膨胀特性区域的ABCD划分法，该星系所在位置的宇宙学红移已经大于1.4142135624（宇宙膨胀拐点宇宙学红移常数），它无可厚非地是处在了减速膨胀的C区宇宙中；

1.3.10 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45.49+（-19.5）=25.99等左右；

1.3.11 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45.49+4.83 = 50.32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）。

综合宇宙测量尺测量XMMXCS J2215.9-1738.1星系可以看出，就这么一个非常非常即简单又普通的量天尺竟然发现了XMMXCS J2215.9-1738.1星系的如此之多的奥秘。

二、用宇宙测量尺测量此次发现的目前创纪录最远的JKCS041星系团。

2.1 JKCS041星系团的已知条件

目前，科学家们只测算出JKCS041星系团的距离是102亿光年，这是这个创纪录遥远星系团的唯一已知条件，为了方便测量，将102亿光年换算成单位为兆秒差距就是3127.28Mpc。

2.2 用宇宙测量尺测量JKCS041星系团

该图片就是用宇宙测量尺测量JKCS041星系团示意图。图片中的JKCS041星系团影像对准宇宙测量尺的3127.28Mpc刻度，由此就获得用宇宙测量尺测量JKCS041星系团示意图。

现仔细观察该图片很容易发现：

2.2.1 在该距离位置上，JKCS041星系团的宇宙学红移在2.454到4.845之间，按常规的比例关系估计，它的宇宙学红移大约是2.9；

2.2.2 按周坚红移定律计算它的精确宇宙学红移

2.2.2.1 因为：周坚红移定律的数学表达式是r=z_z/α（1+z_z）；

2.2.2.2 经整理后的周坚红移定律的数学表达式是z_zh=αr/(1-αr),其中，z_zh是宇宙学红移，r是单位为Mpc的距离，α=0.00023683/Mpc是宇宙学红移常数；

2.2.2.3 所以：z_zh=αr/(1-αr)= 0.00023683×3127.28/（1-0.00023683×3127.28）=2.855535

2.2.2.4 结果：在该距离位置上，JKCS041星系团的精确宇宙学红移是2.855535。

2.2.3 在该距离位置上，JKCS041星系团的距离模数在46.59至47.62之间，按常规的比例关系估计，它的距离模数应该是46.8，基于周坚红移定律的应用获得的距离模数精确值是46.854；

2.2.4 在该距离位置上，JKCS041星系团的宇宙膨胀速度在253400km/s至282700km/s之间，按常规的比例关系估计，它的宇宙膨胀速度应该是259260km/s，基于周坚红移定律的应用获得的宇宙膨胀速度精确值是262000.439km/s；

2.2.5在该距离位置上，JKCS041星系团的宇宙膨胀率在84.48km/s/Mpc至80.78km/s/Mpc之间，按常规的比例关系估计，它的宇宙膨胀速度应该是83.74km/s/Mpc，基于周坚红移定律的应用获得的宇宙膨胀速度精确值是83.779141km/s/Mpc；

2.3 最后的说明

2.3.1 由于目前科学家们还没有测算出JKCS041星系团的红移，因此将观测红移视作宇宙学红移的参数还是未知数，以至于它的标准距离无从确定；

2.3.2 基于周坚红移定律应用的《解析宇宙学》理论，任何天体的真实距离都在它的标准距离附近，而且越远越靠近标准距离；

2.3.3 基于天体的标准距离的重要性，JKCS041星系团的标准距离必须想办法估计出来以便指导科学家们的实际观测；

2.3.4 JKCS041星系团标准距离的估计

2.3.4.1 依据量天第一人测量诸多遥远天体的感觉（这里只能凭测量诸多天体的经验进行判定），基于目前理论测算的距离往往大于基于周坚红移定律的应用所获得的标准距离10%左右，而且测算到的距离越大，这个偏差率就越小；

2.3.4.2 保守起见，这里按10%的偏差率估计，JKCS041星系团的标准距离估计值应该是102-102×10%=91.8亿光年，换算成单位为兆秒差距就是2814.55Mpc；

2.3.4.3 按照周坚红移定律计算，它的宇宙学红移就是1.999124；

2.3.4.4 至此，有理由相信，JKCS041星系团的红移应该在2左右；

2.3.4.5 与此前记录保持星系团XMMXCS J2215.9-1738号星系团的红移1.450000进行比较，JKCS041星系团的红移估计比它大了2-1.450000=0.550000。

2.3.4.6 若科学家们测算的JKCS041星系团的红移偏离了上述估计值，这并不值得遗憾。

综合宇宙测量尺测量JKCS041星系团可以看出，就这么一个非常非常即简单又普通的量天尺竟然发现了科学家们才发现的JKCS041星系团的如此之多的奥秘，这是多少科学家们，特别是天文学家们苦苦探索而希望了解的，庆幸的是，这种宇宙测量尺是中国人自己发明的，作为宇宙测量尺的发明人，也是量天第一人感到无比自豪和骄傲，现在，量天人只有一个心愿，这个心愿就是希望把量天乐趣带给大家，带给普通的百姓，并为人类征服宇宙做出贡献。