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星系的距离红移光度图简介

投稿时间:2015-10-13 23:36 投稿人:黄洵 【字号: 访问量:

文献中没有星系的距离红移光度图,上世纪八十年代Helou等星系的光度图(L-L )无法扩展全部观测红移范围。现在可以用纯广义相对论推导出的新引力宇宙度规解决上述简单的基础问题。

新引力宇宙度规推导的经典(或欧氏)距离可以导出星系的新光度方程,《星系 类星体的距离红移视星等图简介》介绍经典光度距离。

rL=exp(z/2)[1-exp(-z)]=2sinh(z/2)              (1)                                                  

其中己略去宇宙视界恆量rs,z是宇宙红移, r L为经典光度距离,星系光度方程用方程(1) 为 Lλ=4πFλνr2,其中Fλ是频率ν的辐射流量,略去常量 Lλ就简化为

Lλ=2Fλ(cosh z-1)                                   (2)

方程(2)略去了恆量是4πνrs2,rs为宇宙视介恆量,文献中没有给出,是待定恆量。略去恆量不影响数椐的验证效果。由双曲函数知[2sinh(z/2)]2=2(cosh z-1),分别对方程 (1) (2)取10为底对数,即以log rL=log[2sinh(z/2)]为纵坐标,log Lλ=log[2Fλ(cosh z-1)]为横坐标。从星系?类星体表[1]中的Fu 是SDSS的视星等u的λeff =352nm(文献[2]p46)辐射流量,其中表内Fu下边的3.63uJy在方程(2)中不计算,亦能体现验证效果。红移是z.v有效2327个点源数椐,且该表0.220<z<5,绘图4,图中点源坐标在两条斜率为0.5的平行线间,点源坐标构成斜率为0.5的直线簇。证明斜率为0.5很简单,表[1]中总存在z1 z2的相等Fu,必有(且log ab=log a+log b,及结合上述双曲函数方程),具体图4中u代换λ。(logrL2–logrL1)/(logLu2–logL u1)={log[2sinh(z2/2)]–log[2sinh(z1/2)]/{log[2Fu(cosh z2-1)]–log[2Fu(cosh z1-1)]}=0.5。

                

                   图4.是经典距离红移光度图,点坐标形成直线簇。

由图中知道,当z是定值时,辐射流量Fu不相等,点源坐标在纵坐标log rL作横轴平行线,log Lu点源坐标都在这条平行线上。z是定值时,log Lu从小到大值,在平行线上从左向右排列。当辐射流量Fu为定值时,z是不同值时,点源坐标在斜率为0.5的直线上。此种情况类似于星系 类星体的距离红移视星等图,卽Dzm图,图4简称为DzL图。两者不同之处是,Dzm图是曲线族,DzL图是直线簇。z是定值时,平行于横轴的直线上的mexpz点列从小到大是从右向左排;平行直线上的logLu从小到大值是从左向右排列。看图1,4比较知。图4中两条平行线来源是,因为表[1]中1<Fu<10,两条平行线过Fu=1,10两值的直线。且由图4的0.220<z<5可以知道,所有星系?类星体表有红移z和辐射流量F λ都能绘出图4。方程(2)中含有Fλ exp z,修正星系延时验证Ⅰa超新星的光变曲线图的纵轴,图4验证这个式子正确。现有文献还没有星系 类星体的距离红移光度图。著名的恆星赫罗图把星等,色指数,光度,表面温度,光谱等等全部集中在一个图中表现出来。并能了解恆星大约年龄等各种物理性质,恆星赫罗图含有丰富物理性质,这是牛顿引力中心定律的集中表现。星系的星等,色指数,光度,表面温度,通量密度(Sν),功率,光谱等等,不能仅一个图表现出来,要多个图来表述,相关连续文章中4个图仅表述少数星系的物理性质,前述所有星系的基础物理量都受到宇宙基本均匀引力制约,必须用新引力宇宙度规导出的物理规律,才能把前述星系的基础物理量绘出有规律的图。

DzL图分析星系团成员星系的光度分布,和Dzm图分析星系团成员星系的视星等分布类似(应仔细参考后,才能理解上述情况),只是垂直于logrL 的直线上(平行于横轴)的光度从小到大值是从左向右排列而已。同时超新星的光度变化,DzL图的平行橫轴直线上是从左向右增大,到极大光度后反向左退回到原光度或更暗。恰好和Dzm图中视星等变化情况相反。注意超新星的寄宿星系的视星等和光度同在超新星的距离上。

1985年Helou等的光度图(L --L ),即log Lλ1--log Lλ2图,注意光度方程中不能略去频率,因为两个光度的频率各不相同,会影响斜率,则方程(2)改用 Lλ=2νFλ(cosh z-1)计算。现在文献大量Helou等的光度图(相关宇宙学的天文教材或天体物理学中),此处不引具体图,这光度图红移值有限局域,点源坐标数量有限,极少超200个数椐,且个别图在高红移处上翘,如文献[2]p529中图8.49。由DzL图知,Helou等的光度图可以把全部红移值绘出。光度图中点源坐标形成直线簇,类似DzL图直线簇的计算,光度图(L --L )中斜率为1的直线簇。各种文献光度图直线簇的斜率无统一值。虽然Helou等的光度图为红移小局域图,在文献[2]中有好多类似图,说明只有一条曲线来描述星系观测基础物理量是唯象型分析,不是理论分析基础物理量的图,如文献[3]中p32 33的图1.1和图1.2。文献[4]中p230 231的图5.43和图5.44。以及任何文献中的哈勃图,都是唯象型分析。

小结.综合上面分析,DzL图不同红移,光度大小很恰当处理其分布规律。并对星系团的星系成员红移,光度分布精确分析,再次说明超新星光度变化规律。Helou等的光度图(L-L )扩展全部观测红移范围。是当代星系上述观测数椐理论分析重要基础之一。为什么现有文献没有DzL图规律,原因是文献中计算光度L时,含有哈勃常数H0,减速因子q0,宇宙物质密度参数Ωm,暗能量密度参数Ωλ等,多达五个以上参数,很低红移时只有H0,高一点红移时再增加q0,随红移增加不同作者增加参数,而且五个参数没有统一公认的精确值,在高红移同z的星系光度,不同作者计算的L值各不相同,所以不能绘出有规律图,象DzL图,也不能绘出全红移Helou等的光度图。DzL图有一个常量,即宇宙视界常量,因这常量还无法确定(正象牛顿导出引力定律时,引力常量未确定,他能解析很多地球上和行星运动规律),在没有宇宙视界常量条件下,亦能绘出有规律全红移DzL图和Helou等的光度图,是广义相对论导出新引力宇宙度规理论分析巨大作用(另文介绍新引力宇宙度规)。

DzL图和Helou等的光度全红移图都是宇宙极稀簿物质产生极弱引力作用下,星系发射电磁在宇宙长距离传播时受到宇宙极弱引力累积的强大效应,使上述两种图的点源坐标紧凑且极有规律的曲线簇分布。文献[5]图14.1 p408中,是著名的计数与源的光度函数N0(L)图,用Ω=0,1,2三条曲线表述(参阅原文)。文献[5]图14.1的三条曲线不能反映光度点源坐标真实分布规律,上述两种图真实反映光度点源分布规律。 光度图(L --L )在文献中说为密切相关(文献中很普遍这样说),这密切相关是什么相关,应改说为宇宙引力作用下密切相关才正确。    

参考文献

[1] VII/270/dr10qsup SDSS quasar catalog: tenth data release (Paris+, 2014) [DB] http://cdsarc.u-strasbg./

[2] J.Binney, & M.Merrifield.著 赵刚等译,邹振隆校。《星系天文学》[M] 中国科学技术出版社,北京,2004年3月第一版,46  529。

[3] USA .Weinberg,S. COSMOLOGY  [ M]  2006中译本 向守平译《宇宙学》中国科技大学出版社 2013版 32  33

[4] 李宗伟 肖兴华 [M]《天体物埋学》 高等教育出版社 2012年12月第1次印刷,230 231

[5] [英]马尔科姆·朗盖尔著《宇宙的世纪》王文浩译[M] 湖南科学技术出版社 图14.1 408