• 汇集公众科学智慧交流科学思想见解
  • 点燃科学智慧火花构建互动交流平台
科学智慧火花
发表评论  0                

星系类星体光度距离与光度等新应用

投稿时间:2015-09-03 17:58 投稿人:黄洵 【字号: 访问量:

在前沿研究星系类星体光度距离与光度中各位作者们仍然无统一的研究方向,各说各的方法结论,所有文献都是混乱,著作中,作者有自由选择性,不能及时反映前沿研究统一成果。下面给予进一步的统一性分析。

用新引力宇宙度规推导的几个方程对星系类星体光度距离和光度,固有波长λE和类星体当时发射波长λ0的小综合应用分析。人们熟知标准宇宙学光度Lλ(ν)1=4πdL12Fλ(ν),其中dL1(是标准宇宙学光度距离)用方程(2)代入为新引力宇宙度规的光度。

Lλ2=4πcdL2Fλ/λ=8πcrs2 Fλ(coshz-1)/λ;

或Lν2=4πνdL2Fν=8πrs2νFν(coshz-1)。                   (1)

其中是标准宇宙学光度距离dL1改为新引力宇宙度规的经典光度距离

dL2=2rssinh(z/2)。                      (2)

经典距离  r=rs(1-e-z)。                (3)

据文献[1] 表1 2合成表3中1 2 3 4 6列,第5列用方程(1)据2 3列数据计算得出,类星体的光度L(3000Å)2,第7列用方程(2)据2列数据计算得出类星体的经典光度距离dL 2。dL1= dLΛCDM是文献[1] 中的(4.1) 式,计算所得。宇宙视界约20GⅠ.y

表3 高红移类星体的两种宇宙学的光度距离和光度,固有波长λE和类星体当时发射波长λ0的比较

dL1是标准宇宙学的光度距离,远超实际距离(当今认为最远距离13.8GⅠ.y,其中1GⅠ.y=109光年),由于宇宙膨胀原因,表3中如SDSS J1306 + 0356的dL1≈188.03GⅠ.y时,看作离开太阳系约188.03GⅠ.y,该类星体发出光度的距离。dL2是新引力宇宙度规的光度距离,远超宇宙视界约20GⅠ.y,dL 2是全宇宙引力效应,前类星体dL 2≈404.8GⅠ.y时,看作离开太阳系约404.8GⅠ.y,该类星体发出光度的距离。若用宇宙视界约13.8GⅠ.y,计算知可信度低。

分析方程(1)知,1.当红移z<<1时,星系和类星体光度距离dL1≈dL2(同时星系和类星体光度L1≈L2)。2.当红移z<2.513时,dL1>dL 2。3.当红移z>2.513时,dL1<dL 2。表3符合第2 3种条件。4.当z约<7时,星系和类星体光度L1>L2。5.当z约>7时,L1<L2。表3符合第4 5种条件。其他条件读者据各种星系,类星体表易检验。

然而文献中没有全部红移的Log dL1(纵轴)—Log L1(橫轴) 的有规律图。在文(2)中对任何星系,类星体表都可以绘出全部红移的Log dL 2 (纵轴)—Log L2 (橫轴) 的有规律图。是斜率都等于0.5的直线簇。详细内容参阅文(2)。文(2)中略去rs,略去4πrs2c/λ(或4πrs2ν或4πrs2λ),只保留两个变量z和Fλ(或Fν),不会影响图的分布规律。新引力宇宙度规的Log dL2-- Log L2图,为光度与经典光度距离图。另外读者不略去上述常量,暂取rs=20GⅠ.y及ν(或λ)亦可绘出同样规律图。故Log dL 2 (纵轴)—Log L2 (橫轴)图为有规律图是广义相对论推扩到全宇宙的新引力宇宙度规与标准宇宙学重大区别之一。

在文(1)中已给出方程

 λ0E(1+z)exp(-z/2)。                                          (4)

 λ=λE(1+z)及 λ0=λexp(-z/2)。                                  (5)                         

其中λ是地面上接收星系传播的电磁波长,λE是实验室测出对应波长,λ0是星系上当时发出的电磁波长。第8列λE是地球实验室测的波长,远小于极限Lyman的波长912Å。第9列λ0是类星体当时的发射波长,比λE波长更短,这是星系,类星体深层强大能量克服全宇宙最强大引力才能传播到地球上。当红移z<2.513时,例如z=1时,λ0 max=3000e-1/2=1820 ?A。

而λE=3000/(1+1)=1500Å,可知λ0 maxE,在文(1)中详述。若3000 ?Ae-z/2 =100?A时,z=2ln30=6.802。最紫端100?A红移到3000 ?A时的z=6.802(软x射线最长波长10?A)。

据文献[1]中的图(下面引用)可以绘出红移z--logdL2图1,图1绘出0<z<10完整有规律曲线,图1没有绘出logdL2<0的图。表3中第2 7列数据的值都在图1曲线上。

图1是方程(2)红移z-dL 1曲线,是一条光滑曲线。

据文献[1]中的图2 3(红移在5.9~7.1)此较,该图2 3红移z--dL(或z--dL1)无法绘出唯一有规律的曲线(图3用ΛCDM即方程(4.1)计算,和图2类似)。

文献[2]图9虽是logL1--logL2图,可是点源坐标无唯一规律可循,文献[2](b)左图横坐标方程

文献[2](红移在0.2~7.1)光度距离虽然没有具体给出,也与文献[1]中的dL1不同。

文献[1][2](请下载原文对比)中都没有绘dL1--logL1图,因各位作者的dL1方程各不相同,(各位作者据具体数据,各人给dL 1的方程)。又因辐射流量Fλ(ν)(或SLine?u单位是Jy km s-1, uobs单位未给出)是直测复杂多变量,各位作者给L1不统一的方程,所以文献中看不到全红移的dL1--logL1图。必须指出文献[1]图2 3中给读者自己去判断绘出三条曲线判定哪条曲线与真实数据符合?文献[2]图9中左图有三条不同斜率的直线,让读者分辨哪条直线适合星系,类星体的点源坐标。图9中右图基本是左图的重复,毫无物理意义(右图右边星系年龄在新引力宇宙度规无实际意义)。图9中点源坐标很松散。文献[1]图2 3与文献[2]图9必是连续性和相关性強,有统一规律,文献[1][2]是2013年较新结果,但仍各说各的唯象型。在所有文献中根本无统一的dL1方程,所有文献的logL1--logL2图都点源坐标松散且无规律。

在纯广义相对论的新引力宇宙度规推出的方程(2)中绘出的图1红移z--logdL2一条光滑曲线,说明所有星系,类星体的光度距离在精确位置上,由图1和表3中L(3000 ?A)2和dL 2值,可以绘出logdL 2--logL(3000 ?A)2图,和文(2)中图4相同(虽然单位不一致,图相同,读者据方程(1)(2)绘出任何星系,类星体表的logdL 2--logLλ(ν)2图和logLλ1(ν1)--logLλ2(ν2)图)。

经过以上分析,所据文献都是当代前沿的宇宙观测数据研究,归纳出如下两种情况:

1、在文献中恒星赫罗图很紧凑且规律性很强,是分析恒星各种物理特性的強有力的工具。而现有文献的星系,类星体的图,如logL1--logL2图,点源坐标量少松散且无规律,仅说明两种辐射流的相关性強,很少其余物理性。新引力宇宙度规绘出的星系,类星体的图,如logdL 2--logLλ(ν)2图和logLλ1(ν1)--logLλ2(ν2)图,点源坐标量多,紧凑且有规律可循(系列文章中的各种图同情况),和恒星赫罗图类似。系列文章中的各种图的物理特性有待进一歩开发,星系有大量分立的类似“赫罗图”。

2、在小红移情况下,标准宇宙学分析宇宙观测数据时,稳定性和确定性高,随红移逐渐增加,稳定性和确定性逐渐降低,为找到高确定性,如在dL1方程中不断增加或改变参数(在文献中可见)。而新引力宇宙度规的方程(2)中,只有一个宇宙视界约20GⅠ.y(主流学者定出,应用中有偏小情况),小红移情况下,稳定性和确定性低,因小红移中含有星系的本动红蓝移。随红移逐渐增加,稳定性和确定性逐渐增強,是分析中得出的规律,系列文章中逐渐形成及体现出来情况。

小结:以上分析知星系当时发出波长λ0与地球上的固有波长λE各不相同,真实存在。随观测红移增大,观测波长λ0将会移到x射线波长,会限制z>10的观测值。星系“赫罗图”使宇宙观测数据统一在广义相对论中,会有丰富的物理性质。

(1)宇宙球体积红移概率曲線星系当时发出波长计算

(2)星系的距离红移光度图简介

参考文献

[1] Department of Physics, the Applied Math Program, and Steward Observatory《The High-z Quasar Hubble Diagram》http://lanl.arxiv.org/abs/1312.5798v1 Fig2 p13 Fig3 p14

[2] C.L. CARILLI & F. WALTER《Cool Gas in High Redshift Galaxies》http://lanl.arxiv.org/abs/1301.0371v2  Fig 9 p65. 方程p9.方程p31.