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楼主: henryharry2

[建议] 统一场论(天体物理)

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 楼主| 发表于 2013-1-3 11:38:24 | 显示全部楼层

太阳系的起源和演化

在原始太阳星云可能达到的任何温度下,一些最易挥发的元素——氢及氦、氖等惰性气体——将保持气体状态。这些气体要想同太阳系内的天体结合为一体,只有通过以下几种途径:或者被引力束缚于行星的大气中,或者(以氢为例)被束缚于化合物如水中(少量的氦来自放射性元素的衰变)。最近,波多拉克(M. Podolak)对外行星的结构作了分析,确定氢和氦占天王星质量的15%,占海王星质量的25%,占土星质量的2/3,占木星质量的4/5。在这些行星上必须允许有气体成分存在,以便建立现有的岩石和冰的质量。
利用这样建立的行星的岩石-冰质量,再加上因挥发性过大无法凝聚而散失掉的组分的质量,就能估计出原始太阳星云的最小质量,即足以说明行星的形成的质量。这个最小质量约为太阳质量的3%。(过去的估计比这小得多——小于太阳质量的1%,因为这些估计不允许在木星和土星上有相当数量的岩石和冰存在)。
百分之三这个数字肯定是最小值。因为它假定每颗行星都具有百分之百的收集效应,能够把位于自己轨道上的太阳星云的凝聚态物质全部收集起来。然而,存在这样两类固体,对它们的收集效率是相当低的。首先考虑恒星际尘埃的细小颗粒,它们的直径约为一微米,没有结成团块,也没有在气体云碎片坍缩时化为蒸汽。星云圆盘的厚度至少得有一个天文单位(即地球到太阳的平均距离)。
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 楼主| 发表于 2013-1-3 11:48:14 | 显示全部楼层

太阳系的起源和演化

这个数值远远超过了任何一颗行星的线度,但行星的聚集过程不会大量地、相当迅速地通过星云气体落向中心平面。如果大部分气体不是四散逃逸而是向内形成太阳,那么,这些颗粒就会跟气体一起向内运动,从而再也不能同行星结为一体了。
其次考虑直径为数厘米至数米的较大物体,它们会迅速地通过气体落向中心平面,但最终也不一定落到行星上。由于作用在固体和气体上的离心力大小不同,固体环绕着星云中心自转轴的旋转要比相伴的气体快些。因此,固体将以高达每小时数百英里的相对速度穿过气体。一般具有同样速度的逆风将力图使它们减速,以致它们相当迅速地沿着螺旋线穿过气体落向中心自转轴。这样,它们便从行星的形成区域中消失了。基于这两个理由,原始太阳星云的质量可能要大大超过太阳质量的3%。
在过去的三十年间提出的许多理论都包含“最小质量太阳星云说”的某种翻版。然而,这个假说有个很大的弱点,就是假定太阳本身是在坍缩过程中直接形成的,而原始太阳星云则独立地配置在太阳周围。这很容易引起麻烦,因为对坍缩的云团碎片所应具有的角动量的简单估计表明,几乎所有的碎片都不能简单地通过坍缩直接形成太阳而同时留下一圈不大的构成行星的星云。这些估计表明,情况正好相反,星云的质量应当展布在数十个天文单位的距离上。
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 楼主| 发表于 2013-1-3 11:58:45 | 显示全部楼层

太阳系的起源和演化

太阳星云本身必须包含远较一个太阳质量为大(很可能是两个太阳质量)的物质,而且在星云的中心自转轴上最初并不太阳存在。让我首先解释一下大角动量的来源,然后说明为什么大角动量意味着存在一个大质量星云,而不是一个最小质量太阳星云。
引起原始恒星际云迅速地收缩以致达到引力坍缩的阈限的原因是压力的巨大起伏。这样的起伏必定会使云团的气体发生剧烈的扰动,并进而发展成规模巨大的剪切运动——旋涡叠着旋涡,其体积大小不一,位于不同的平面和不同方向上。任何一个碎片一旦脱离剧烈扰动的云团,就有发生自转的趋势,自转的动力来自碰巧包含于其中的那个最大的旋涡的运动。碎片的质量、半径和旋转速度的组合赋予碎片以一定的角动量;因为这个角动量是守恒的,所以碎片在收缩时愈转愈快。然而,太阳旋转得非常缓慢,尽管它具有巨大的质量,却仅占有太阳系角动量的2%。向内形成太阳的大量气体,其原有角动量的绝大部分必定已向外转移。因此,必定有相当一部分原始星云仍然留在远离太阳的地方,以便接收这部分角动量。
假定一个大质量太阳星云的另一理由是以下的观测事实:年轻的恒星在其生命的初期会以惊人的速度丧失质量;质量的丧失发生在所谓的金牛座T型星阶段。从未成为太阳的部分之太阳星云的质量,加上一度曾为太阳的部分,而后又在太阳早期的金牛座T型星阶段被抛掉的质量,总和就能容易地达到一个太阳质量。
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 楼主| 发表于 2013-1-4 11:36:41 | 显示全部楼层

大爆炸理论的反例

在大爆炸理论取得“伟大胜利”的同时,天文观测中出现了许多令大爆炸理论家恼火的反例,下面我们就罗列一下这些反例。同银河系中最老的恒星比较,星系群和星系团是宇宙中的后来者。星系团内星系的运动只比星系内恒星的速度大几倍,但星系团要大成百倍;所以自大爆炸理论预言的大爆炸以来,外围的星系还来不及穿过星系团一次。

在本星系群中,银河系和M31正在首次落到一起。银河系至少是在100亿年以前形成其星盘的,它怎么“知道”自己会在一个松散群中度过一生呢?那些在红移z≥2时已经充满年老恒星的椭圆星系,怎么会在它们所在的富星系团形成以前很久就发展成典型的星系团成员了呢?但遗憾的是大爆炸理论不能给出答案。

星系团不只是星系密度较高的地方:属团星系本身是不同的。最大的红星系,椭圆星系和cD星系住在富团的致密区,而恒星形成活跃的旋涡星系和不规则星系则住在稀疏区。这种分化令人困惑,因为椭圆星系的恒星可以几乎有130亿年一样老,而我们看到,星系团今天仍在来到一起。当一个星系形成时,它怎么能够知道自己最后是到达星系团核的“市中心”,还是作为郊区的旋涡性系呢?
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 楼主| 发表于 2013-1-4 11:51:08 | 显示全部楼层

大爆炸理论的反例

S0和Sa星系平均说来比Sd和Sm星系亮,它们的质量一般也较大。不清楚光度较高和质量较大的星系怎么会知道它们必定成长为较早的类型之一,而较小的系统则变为Sd和Sm星系。虽然S0、Sa和Sb星系比Sd星系倾向于具有较高的中心面亮度,但也找到了一些低面亮度的S0星系。某些S0星系并不如某些Sm星系亮。Sc星系拥有巨大的光度范围:巨星系UGC 2885,光度比本群的M33大200倍。

星系各种性质的这种部分连接使大爆炸理论家极为恼火。因为如此之多的星系特性是有关联的,在研究任何特定性质时必须小。关于旋转曲线的早期工作提供了一个警世寓言。

类星体是亮得使它们的宿主星系失去光辉的活动核。类星体是已知最亮的天体,在红移z>6已经被观测到,按照大爆炸理论,那时宇宙还没有目前大小的七分之一。奇怪的是,类星体的光谱在所有红移看来都非常相似。很难估计宽线云的成分,但谱线的相对强度显示,它们至少具有太阳的重元素丰度。刚刚小于大爆炸理论预言的宇宙开端十亿年,是谁产生了这些金属。
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 楼主| 发表于 2013-1-4 15:14:35 | 显示全部楼层

星星宇宙谁的年龄大

在科学探寻的道路上,充满着迷茫、传奇、诱惑和神秘。常理告诉我们,没有任何一个小孩会比他父母的年龄大。同样,宇宙是母亲,星星是子女,母亲岂能比子女年轻?这个问题缠绕了许多著名的科学家,令他们百思不得其解。

从表面的数值判断,哈勃早期的测量结果证明宇宙的年龄比地球还要年轻。20世纪50年代初,沃尔特•巴得的观测结果证明,宇宙的规模比我们原先认为的要大两倍、年龄也要大两倍。这个结论似乎解决了哈勃遇到的困惑。但是当科学家们开始理解星体运行的机理后,星体的年龄看来比宇宙本身还要老——天文科学遇到一次巨大的危机。1970和1980年代有关这一问题的研究工作和争论一直在继续。1994年和1995年间,哈勃空间望远镜的测量结果打破了人们的期望,测量结果似乎也支持宇宙年龄相对年轻的观点。

虽然John格里宾等科学家似乎获得了“胜利”,假如哈勃红移不是由于宇宙膨胀引起的,而是由于宇宙的自旋引起的,那么这根本就不是一个问题。
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 楼主| 发表于 2013-1-5 15:35:48 | 显示全部楼层

在宇宙中发现2号大爆炸

目前在天文界,大爆炸理论较为流行。在120亿光年之遥处发现了很大能量的大爆炸。这一现象间接证明了宇宙(严格说终极宇宙)并不是大爆炸形成的,而局部宇宙分区才是大爆炸形成的。无论从理论上还是观测上都证明上述的观点。关于这次大爆炸情况,英国电台和报刊都给以了报道。据英国广播公司消息,科学家观测到一次距地球120亿光年的大爆炸。

据称这是最大规模的爆炸,并在大约200公里范围内范围内建立了类似于大爆炸理论所描述的大爆炸后千分之一秒的宇宙环境。科学家们已命名这次大爆炸为“大爆炸2”。最早发现这一爆炸活动的是一颗观测到爆炸迸发出的伽马射线的卫星。4个月后,哈勃太空望远镜根据收到的光线,测算出了爆炸距地球的距离。

科学家们认为爆炸是由于两个旋转的黑洞相撞后产生的。爆炸后形成了类似于大爆炸理论描述的宇宙诞生的环境,这对于科学家探索星系和行星的演化具有重要意义。
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 楼主| 发表于 2013-1-5 15:47:14 | 显示全部楼层

在宇宙中发现2号大爆炸

对于宇宙来讲,其总体能量是固定的,体积则为3πR立方/8,R是宇宙直径。这个结论应是正确的。因为1998年,天文界发现了远远超过超新星爆炸规模和中子星爆发规模的大爆炸。这就说明局部宇宙可能是由大爆炸形成,而总体宇宙则应是永恒的,各个分区的爆炸也可能随时发生的,但总体来看则是永恒的。

关于美国天文学家发现最强的伽马射线爆发的消息。美国天文学家宣布,1997年12月14日观测到的伽马射线爆发,是迄今发现的最强的一次爆发。它在几秒种的时间里释放的能量远大于超新星或中子星爆发。

天文学家说,被命名为GRB971214的这次伽马射线爆发具有两个新的特点。第一是产生的能量巨大,在爆发后2到10秒钟的时间里,它释放出的能量与整个宇宙中100万亿个恒星在相同时间里所产生的能量大致相当。第二是距离遥远,这次爆发位于距地球120亿光年远的大熊星座,而去年记录到银河系外发生的另一次伽马射线爆发,距离只有大约10万光年。
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 楼主| 发表于 2013-1-6 08:26:43 | 显示全部楼层

太阳系的起源和演化

作为上述论证的结果(事实上,这是从已知的恒星形成的原理顺推、而不是从现有行星的质量逆推太阳星云的质量),派因(M. R. Pine)设计了若干大质量太阳星云的数值模型。在这些模型中,太阳星云向外延伸到径向距离约为100个天文学单位的地方,并含有两个太阳质量的物质。以一个典型模型为例,其温度在自转轴的邻近约为3000°K,在行星形成区域降至数百度。这些温度比原始恒星际云开始坍缩时的特征温度高出典很多:它们出现在气体收缩的最后阶段,这时,气体的密度相当之高,以致促使气体冷却的辐射不再能够顺利地逃逸。然而,只是在迅速收缩的最后阶段,辐射逃逸才受到阻碍。一旦气体停止收缩——一旦原始太阳星云形成,辐射又能较快地逃逸了。因此,在行星的形成区域,星云仅在数百年或数千年间便丧失其大部分热能。
这样短暂的冷却时间(同形成太阳和行星所需要的时间相比),给大质量星云模型带来了困难。星云随着冷却会变得愈来愈平,最后成为一个很薄的圆盘。若干种薄圆盘已被证明在动力学上是不稳定的:它们趋于变形为棒状的组态。[这种变形很可能是密近双星组(close pairs of double stars)形成的机制,但显然不是太阳系形成的机制]。
对于大质量星云模型,还有另一个时间尺度问题。为使气体能够向中心自转轴收缩,需要把角动量从该轴转移出去,实现这一目的的一个重要过程大概是高速子午线流,这股气流位于同自转轴平行的平面内,且与中心平面垂直。派因估计,为了把原始太阳星云内部多余的角动量转移出去,所需要的典型时间仅为数千年。慕尼黑的普朗克物理和天体物理研究所的J. Stewart曾证明,气体的扰动在原始太阳星云中必定起着重要的作用,并且可能导致角动量的更加迅速地向外转移。
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 楼主| 发表于 2013-1-6 08:40:34 | 显示全部楼层

快速驰豫

无论是冷却时间还是角动量转移时间,同吸积成太阳星云所需要的时间相比,看来都嫌过短。当一个碎片同恒星际云分离之后,它的中心区域可能要比其余部分密集,因而坍缩得更加迅速。所以,在中心区域停止坍缩后,会首先形成一个太阳星云,这个小星云通过吸积收缩碎片的其余部分而长大,该过程的持续时间可能为1万至10万年,这比我们所估计的冷却时间和动量转移时间都长得多。
椭圆星系的慢旋转驳斥了为说明它们非常平滑的外貌而提出的一种解释。通过星系中恒星对之间的交会显著改变其运动所需的时间约10万亿年。这样就建立了快速驰豫的理论。我们看到,太阳系的形成、旋涡星系结构的维持和椭圆星系的建立都需要快速驰豫。以旋涡星系的旋臂为例,旋涡星系有自旋和自转,自旋要求维持引力场线,而较差自转则会破坏引力场线,需要动态重正化建立驰豫。
对于气体充足的区域,气体中的分子或原子可以帮助动态重正化,对于气体较少的区域,尽管很难探测,我们认为不能够忽视暗物质,暗物质粒子质量很小,可以帮助传播动态重正化波。将银河系比做大象,可以看出暗物质粒子的作用,大象需要很多细菌帮助它,否则它就无法生存。同样,在太阳系的形成和银河系中也有大量暗物质粒子,它们起到了类似于大象身体中细菌的作用。
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 楼主| 发表于 2013-1-12 10:30:46 | 显示全部楼层

星星宇宙谁的年龄大

没有任何一个小孩会比他父母的年龄大。然而,假如你知道一些刊载在1990年代中期新闻媒体上的消息,你就必然会感到天文学家是如此的愚蠢,以致相信星体比赋予其生命的宇宙年龄大。即使是十分严肃的报刊也在谈论“年龄危机”的事情,他们认为,这场危机说明了如果不是天文学对星体运行的认识存在着重大缺陷,就是宇宙大爆炸理论具有严重错误(他们暗示这种可能性较大)。
从1970年代中期开始,宇宙学阵营发生分裂。桑德奇本人和他的同事们发现更有说服力的证据,证明宇宙的年龄应更长些,他们认为宇宙年龄的确应大于150亿年(我们认为宇宙是永恒的)。但是这也许还不算是最尴尬的事情。天文学家对恒星年龄本身的估算也是难以确定的,他们认为恒星的年龄大约在120亿年到180亿年之间(如果这一估计正确,那么这个数字就令人极其尴尬了)。

对恒星年龄的计算是根据众所周知的物理学定律和对星体的观测而进行的,对宇宙年龄的计算方法是根据大爆炸理论而进行的,恒星年龄计算方法与宇宙年龄计算方法之间毫无关系。如果天文学家执掌着他们特别的科学之棒的一端,他们将告诉我们最古老的星体年龄是15万亿年,而不是150亿年。
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 楼主| 发表于 2013-1-13 15:34:56 | 显示全部楼层

千亿年后的星空

距今1千亿年后,未来的科学家们在仰望天空时,会看到些什么?如果不借用望远镜,他们看到的景象大概跟今天的星空没什么两样:天空中散布着属于他们所在星系的恒星。到那时,最大最亮的恒星应该早就耗尽了燃料,为数众多的较小恒星依然会点亮夜空。到那时,邻近的星系已经和银河系并合成一个超星系。
美国哈佛大学的亚伯拉罕•洛布(Abraham Loeb)和长峰健太郎(Kentaro Nagamine)研究了这一过程。他们发现,我们所说的“本星系群”(Local Group of galaxies,由银河系、仙女座星系和许多围绕它们旋转的矮星系构成)将坍缩成一个巨大的超星系。
横贯天空的弥散光带是银河系的银盘。仙女座星系和麦哲伦云等少数邻近的星系,用肉眼就可以看到。50亿年后,仙女座星系正朝我们移动,几乎占据了整个天空。太阳膨胀为红巨星,随后耗尽燃料。地球则变得极为荒凉。1000亿年后,银河系与邻近星系合并成一个球星的超星系,地球可能孤苦伶仃地游荡在超星系偏远的边疆地带。100万亿年后,星光熄灭:最后的恒星耗尽了燃料。除了发出微弱亮光的黑洞和未来文明使用的人造光源以外,宇宙陷入了一片黑暗。超星系最终将坍缩成一个黑洞。
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 楼主| 发表于 2013-1-19 15:09:52 | 显示全部楼层

迷失的星系

矮星系的消亡给人们留下了一个问号,它们的形成则是另一个问号。在我们目前的模型中,星系的形成始于暗物质的聚集,然后不断吸收星云和恒星,创造出星光熠熠的可见部分。这样的过程循环往复,最终不仅产生了像银河系这样的星系,还产生了大量矮星系。这些模型能正确模拟矮星系的性质,但其预言的矮星系数量却远远超过目前的观测结果。那么,究竟是模型有问题,还是观测有差错呢?

斯隆数字巡天(SDSS)项目能部分回答上面的疑问。该观测项目对全天近四分之一的区域进行系统扫描,截至目前已经发现了大概十来个围绕银河系运行的极暗的星系,都是以前没有观测到的漏网之鱼。这个结果让人震惊:我们关注天空已如此之久,持续的观测几乎像梳子一样把天上每个角落都梳了个遍,很难想象就在银河系的大门口竟然还有星系能一直逃脱我们的视线。这些所谓的超暗矮星系(ultra-faint dwarf),有些仅仅包含数百颗恒星,它们暗淡而朦胧,以至于在通常的天空观测照片中根本就找不到,必须借助特殊的数据处理技术才能发现它们的身影。
如果斯隆巡天覆盖全天寻找超暗矮星系的话,大概还能再找到30多个这样的星系,但还是凑不够“迷失”矮星系的数量。所以,天文学家已经开始寻求其他一些解释。
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 楼主| 发表于 2013-1-20 10:04:29 | 显示全部楼层

晦如荧火

银河系附近的超暗和暗物质星系确实让天文学家感到头痛,因为要找到它们已经够难了,何况它们还给天文学家带来了一个更难的问题:确定这些星系中各种物质的相对比例。天文学家通常用质光比来衡量一个星系中物质的多少。质光比是星系总物质质量与星系发出的总光度的比值,我们一般以太阳质光比作为计算单位,被定义为1。就整个银河系而言,恒星平均质量要比太阳小一些,但平均光度比太阳要暗很多,这样得到的银河系中发光物质的质光比接近3。如果把暗物质包括进来,银河系的质光比会一下子跃升到30。

华盛顿的Josh Simon和耶鲁大学的Marla Geha测量了8个超暗矮星系中恒星的运动速度,得到了这些星系的质量和光度,结果表明它们的质光比有时能超过1000,这是目前已知宇宙中质光比最高的体系。整个宇宙平均而言,暗物质和普通物质的比值不到6,为何银河系的质光比如此之大,而超暗星系的质光比更是直插云霄?

原因只能出在质光比的分子或分母上。质光比超过宇宙平均值的星系要么超出预期的质量,要么更为暗淡。目前,天文学家认为,问题出在“分母”上的可能性更大,即大量普通物质没能辐射出足够的可见光,究其原因则可能是,它们从未能跻身于星系中并聚集起来形成恒星,抑或它们曾一度被星系接纳,但后来又被排挤回到星际空间。
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 楼主| 发表于 2013-1-20 12:47:21 | 显示全部楼层

晦如萤火

小质量星系由于引力更弱,所以会失去更多的气体,结果造成发射出来的可见光不成比例地减少。这真让人有些哭笑不得,一种不可见物质(暗物质)带来的问题最终导致了另一群不可见物质(太暗而无法探测的普通物质)出现。暗物质谜团虽历经多年沉寂,今天却已同时成为物理学和天文学中最为活跃的研究领域之一。物理学家希望界定并探测出构成暗物质的粒子,天文学家则在寻找有关暗物质行为的更多线索。

但无论能否解开这些谜团,暗物质存在的本身就已经为多种天文现象提供了解释。我们认为,无论问题是出在分子上还是出在分母上,观测结果都更有利于我们的准稳恒态宇宙模型而不是大爆炸模型。假如问题是由于暗物质太多引起的,即使按照银河系的质光比为30来计算,可见物质(重子)也不可能占到宇宙质量4%的份额,更多的暗物质需要更多的暗能量,在我们的理论中暗物质与暗能量是同一回事,才能够解释这个事实。

假如按照超暗矮星系的质光比为1000来计算宇宙,更是直接否定了大爆炸理论。假如问题是出在分母上,即有过多的无法探测的普通物质,这就意味着巨椭圆星系或旋涡星系有着很长的寿命(例如近千亿年),同样只有准稳恒态宇宙论才能提供悠闲的环境供星系成长。
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 楼主| 发表于 2013-1-22 11:10:44 | 显示全部楼层

Babcock的经验模型

Babcock认为,整个太阳活动磁性周期(22年)的发展过程如下:
(i) 太阳活动极小期前三年的形势(n=-3)
若以活动极小年作为时间的起点,并以n表示年份。则当n=-3时,太阳表面基本上只有极区存在微弱的磁场。此时偶极子场的磁力线具有如图8.22所示的样子。这些磁力线只在纬度φ≥55°的区域穿出太阳表面,其余部分则埋藏在表面以下。在φ=±30°之间的低纬度区,磁力线的埋藏深度约为0.05R(R为太阳半径),基本上是均匀分布。
temp.JPG
图8.22 太阳活动极小前三年的磁力线位形。(a) 纵截面,(b) 不同纬度的环截面
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 楼主| 发表于 2013-1-22 11:32:45 | 显示全部楼层

太阳的自旋与磁场

纬度增大时,埋藏深度也增大,在±55°处约为0.1R。假定对于某一活动周,南极区为负极(S极),则磁力线由南极区进入太阳,在北极区离开太阳,它们在几个太阳半径的远处形成闭合。Babcock假定磁力线埋在太阳表面附近的根据是因为对于太阳等离子体和太阳活动尺度来说,磁场扩散时标τ很大,磁力线如果埋得太深,表面磁场的转换时间将会超过22年磁周期。

我们认为,太阳发电机理论忽视了一个重要原因——太阳磁场的产生是因为太阳有自旋。以水星磁场为例,水星的磁场大约5分钟就会翻转一次,用铁液体流动方向翻转来解释行不通,答案只能是水星有自旋。可以用螺旋群SH(3)来表述太阳的自旋,假设太阳南半球用左手螺旋群表示,太阳北半球用右手螺旋群来表示。螺旋群有三个方向,将太阳自转轴的方向规定为z方向。
静态的偶极子与电流圈是不等价的,但是振荡的偶极子就与电流圈描述等价,因此z方向上的振荡偶极子产生了太阳磁场活动22年周期。太阳南、北半球的x和y方向上的螺旋群的极性刚好相反,这可以解释蝴蝶周期。自旋可以以光速协调,因此磁场扩散时标不是问题。我们知道,原生恒星(HH天体,不是哼哈天体)和大质量黑洞产生的喷流中有亮结存在,这说明它们的磁场也会有极性翻转的现象。
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 楼主| 发表于 2013-1-24 09:14:12 | 显示全部楼层

迷失的星系

斯隆巡天只能探测到距离我们大约15万光年的超暗矮星系,从理论上说,也许还有更多这类星系存在,只不过距离太远,超出目前望远镜的观测能力。美国加利福尼亚大学的Erik Tollerud和同事预测,在距离银心100万光年内还有500个未被发现的星系在环绕银河系运行。利用新的大口径全景巡天望远镜(LSST)的光学望远镜,天文学家能扫描八倍于斯隆巡天的天区,从而有望发现这些遥远的暗淡星光。
另一种假设认为,环绕银河系的还有比超暗矮星系更暗谈的星系,暗到可能一颗恒星也应有,完全由纯粹的暗物质构成。我们能否看到这类星系取决于它们除了暗物质之外,是否还包含星系气体。这些气体也许异常稀薄,冷却得非常缓慢,慢到不足以形成恒星。通过射电望远镜对大范围的天区进行扫描也许能探测到这些气体。
如果暗物质星系的质量足够大,有一个方法或许可以分辨出它们的轨迹。在星系外围,最强烈的扰动往往是由附近星系“路过”时引起的潮汐效应。通过对这些扰动进行分析,我们可以推断“路过星系”的质量和当前位置。利用该技术分析了银河系的情况后,我们推测,在距离银心30万光年的银盘中可能潜伏着一个暗物质星系。
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 楼主| 发表于 2013-1-24 09:28:52 | 显示全部楼层

星星宇宙谁的年龄大

自1920年代中期以来的半个世纪,宇宙学的理论是星体进化的理论。可以确信,我们可以看到的古老星体的外层(慢慢燃烧着的小星体)是75%氢和25%的氦的集合体,光谱学也证明了这一点。但我们认为这并不能作为大爆炸理论原初核合成的证据,一来假如有原初核合成发生,必然会释放出大量能量(宇宙中25%的氢一下子聚变成氦)。二来天文学家只能通过光谱学探测到星体的表面,不能认为星体的内部也只有氢和氦,金属元素的比重比较大,如果太阳含有大量金属元素,会沉积到太阳的中心附近。假设一个类地球行星表面全部由水覆盖,那么通过光谱只能探测到氢和氧,不能认为这颗行星的内部也只有氢和氧。

也许这些星体在其内部含有更多的氦或者其它金属元素。1996年人们对一颗星体进行了非常精巧和准确的光谱观测,世人称为CS-22892-052号报告,这次观测提供了环绕这颗星体的大气中钍、铕元素属性的测量标准。因此这颗星体的放射性物质的年龄也随而得之,经过计算的数字是150.2亿年,其中上下有40亿年的可能误差。应该说,这种年代数值中所允许的110亿到190亿年误差值的范围太大了。但是这个数字成为太阳系中使用放射性同位素测量的一个标准,它提供了放射年代测定技术的一个关键的验证事实。
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 楼主| 发表于 2013-1-29 15:33:57 | 显示全部楼层

太阳的自旋和磁场

为了方便起见,假设太阳的南半球用自旋朝南的螺旋群SH(3)描述,太阳的北半球用自旋朝北的螺旋群描述。可以看出,太阳整体上可以看成是一个反铁磁性的球体,这有助于解决反铁磁基态的问题。太阳的极区磁场很弱,只有约1高斯,但毕竟太阳是个庞然大物,整体上所蕴含的磁场能量就很惊人。太阳南北半球的x-y方向上的自旋刚好相反,太阳极区存在微弱的磁场表明太阳的自旋朝南和自旋南北的部分不是完全抵消,而是稍微有点剩余。

在满壳层的原子或者反铁磁固体中,通常人们认为自旋朝上和自旋朝下的部分恰好抵消了(实际上我们认为,不是完全抵消了,只是这种剩余效应较小而已),太阳上则不同,太阳不是依靠超交换作用变成反铁磁球,而是自旋朝南和自旋朝北直接配对,假如两者抵消,那么意味着太阳的总体磁场能量为零,两者稍微有点不重合则可以存储一定的磁场能量。

太阳发电机理论的局限性在于,太阳的自旋轴和自转轴必须重合,恰好太阳的自旋轴和自转轴重合。人们在其它恒星上观测到极区也有黑子,这有两种可能性,一是自旋轴与自转轴不重合,例如天王星和海王星的磁轴就不与自转轴重合。二是太阳自旋是一种振荡解,南、北极对调中有一种恢复力在起作用,但是某些天体可能自旋能量太大,自旋轴南、北极对调可能真的冲过了头,恢复力再也拉不住,例如HH天体可能就是如此。

由此看来,太阳磁场问题可能与地球自转变慢问题有相似之处,假如用牛顿引力论,则太阳和月亮的潮汐效应引起的地球自转变慢会大一倍,但用自旋来解释则比较合理。同理,发电机机制是一种耗散机制,会使太阳自转快速减慢,但自旋机制则是一种非耗散的机制。
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