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日志

 
 

原创 星系概况(八) 暗物质暗能量  

2016-12-04 21:05:43|  分类: 星系概况 信口开 |  标签: |举报 |字号 订阅

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                                      本篇是《暗物质暗能量》第三篇
      微物质可分为三大类:热(光)微物质、冷(光)微物质、中性微物质。
      以上三类微物质是一个大的群体,如果说把这三类物质细分,它们就是在《化学元素周期表》前面的化学元素。
      在《化学元素周期表》后面的化学元素是人造元素,这类化学元素原本在地球表面没有,是通过人工合成制造出来的。在整个宇宙中,由于暗物质暗能量的存在,在部分宇宙空间里有适合放射性元素聚合的条件,有适合放射性元素存在的条件,使得《化学元素周期表》继续向后排列。如果把所有的化学元素集中在一张《化学元素周期表》中,可以分为三类:合成元素——普通元素——微物质元素。
      普通元素:主要存在于星系中的恒星层、恒星形成层的区域。
      合成元素:从恒星开始发热发光时,在恒星核心开始形成,直到黑洞层、分解层达到合成放射性元素含量最高。
      微物质元素:存在于宇宙每一处空间。星系中心微物质元素浓度最高,星系边界的区域浓度最低。正是微物质元素的这一性质,造就了星系自我运行的基本条件之一,使得星系成为组成宇宙的基本单位。
      
      这儿说的“暗物质”指的是“微物质元素”;“暗能量”指的是暗物质在星系演化中起的承载作用。
      微物质元素是以“光”的形式向空间的四面八方扩散。
      恒星层释放的是“热光”,黑洞层释放的是“冷光”,两种“光'在空间相遇中和成中性“光”。

      在星系空间里究竟有多少光(微物质)呢?
      前面的《星系概况(四)解密星系核》已经说过,一个星系内部分不同的区域,最里面是分解层、黑洞层。所有的恒星运行到最后,都会进入到这两个区域。
      实际上黑洞层、分解层是星系物质大循环中的两个重要区域。黑洞层是恒星的收纳区:星系中所有的恒星从诞生到成长,进入衰老期的恒星全部进入黑洞层。分解层是恒星的消亡区:恒星一旦进入分解层,最终都逃脱不了灰飞烟灭的命运:化为灰烬。支离破碎的恒星碎块从分解区南北两极喷涌而出,经过漫长的空间旅行,成为组成新恒星的原材料。
      恒星诞生于生成层,物质结构疏松,大多是由普通元素组成。生成层在恒星运行的最外围,直径最大,刚刚诞生的恒星所占空间的体积最大。运行到黑洞层的恒星进入衰老期,放射性金属元素所占比例高,物质结构密集。黑洞层和分解层位于星系中央,直径要比生成层小很多,恒星在黑洞层所占的空间体积要比在生成层小很多。分解层是一个圆球形,在星系最中心。恒星运行到分解层,每颗恒星所占有的空间几乎小到极限,恒星发生碰撞是必然现象。分解层是整个星系最波澜壮阔的一个区域:两颗比重大于“金”若干倍的恒星相撞,威力可想而知,——这是所有恒星共同的最终命运。相撞后的恒星碎快四处乱飞,黑洞层以内的恒星被敲打的满目疮痍;即使远在恒星层的地球也不能幸免,好在较大的恒星碎块旅行到地球所剩无几,较小的恒星碎块仅仅是划破夜空的流星而已!偶尔有几块恒星碎块落在太阳系的行星上,年长日久也会被撞击的环形山遍布其上。因为星系空间没有声音传播媒介,听不到声音;碰撞产生的可见光,瞬间就被不可见光中和了,所以也看不见有光线传出来,黑洞因此变得神秘莫测。
      在恒星聚集初期,呈弥漫状态,当弥漫状态中心因物质的聚集产生内热时,物质的聚集期结束,微物质的释放期开始。这个时期具有标志性意义:恒星从那时起一生都在释放着微物质,直到恒星解体消亡。恒星所在的区域在星系赤道附近,在弥漫层之内,整个星系的微物质在这个区域向外辐射。恒星刚刚聚集成团,因内热产生的微物质数量很少,直到恒星产生光芒,产生的微物质逐渐增加。恒星进入衰老期因碰而撞消亡,是微物质集中释放的过程。

      恒星的一生都在释放微物质,恒星的诞生是释放微物质的开始,恒星的消亡是释放微物质的结束。
      恒星解体时是集中释放微物质的瞬间,大量微物质呈爆炸式释放,可见光瞬间被不可见光(暗物质)中和。
 
      弥漫状态的恒星,浓缩后产生内热,开始释放微物质,一部分微物质扩散到太空,一部分微物质和化学元素一起聚合成合成元素被储存起来。恒星运行到分解层,所有储存的微物质随着碰撞引起的爆炸,同时在星系中心向周围扩散,微物质的浓度在星系中心最高。
       下面的这张图片是星系赤道的剖面图,黄色的大圆是恒星层,灰色的圆是黑洞层,黑色的圆是分解层,最中心的白色小圆是星系中心。
       整个赤道平面上布满了恒星,每一颗恒星都在释放着光(微物质),不同的是黄色的恒星层释放着可见光,灰、黑色的黑洞层、分解层释放着不可见光。恒星层的外围是不释放光的,恒星层外围的光(微物质)全部都是恒星层以内的光扩散到整个星系的。
      每一颗恒星释放的光有两种扩散方式,一种是直线式扩散,一种是弥漫式扩散(就像太阳风)。从图上可以看出来,越往中心区域,微物质的密度越高,越往星系边界微物质的密度越低。
      这是星系中心微物质密度高的原因之一。
      恒星刚形成时密度小、体积大,所占的空间也大,恒星与恒星之间的距离较远;恒星在运行过程中,合成元素不断增多,体积缩小,所占的空间相应缩小,恒星与恒星之间的距离也相应拉近。下面图中黄色区域的外圆和内圆比较,外圆周长是内圆周长的三倍,在这两个圆环上的恒星数量没有变化,随着恒星的体积缩小,恒星的距离却缩短了。当恒星进入分解层,它们之间的距离缩小到极限,发生碰撞在所难免。
       下面两张图中的红色小圆球,分别代表恒星运行到不同区域所在的位置,每个红色小圆球体积虽然不同,红色小圆球内的恒星数量是相等的,但它们的直径差 3 倍,体积差距却是 9 倍。假设在分解层(黑色园内)小红球的体积为 1 ,黑洞层(灰色圆内)红球体积就是 9 ,恒星层(黄色圆内)红球体积是 27 。黄色区域之外是恒星形成层(该区域太大,图上没画出来),按这个比例推算,应该是 81 。也就是说,一颗恒星从形成到分解,所占有的空间体积缩小了八十多倍,直到空间容纳不下,被迫碰撞分解!
       恒星内因体积缩小合成的放射性合成元素为什么不能衰变呢?
       这是因为微物质浓度也随着升高,形成强大压力在起作用,限制了放射性化学元素的分解。

       微物质有限制放射性元素分解的功能。微物质浓度越高,它所限制的放射性元素的序号就越大。

       下面的两张图是为说明微物质在星系中不同层面的浓度,恒星运行到星系中不同层面所占空间体积以及恒星内部物质构成而画。恒星所在的各层面之间有一个过度过程,实际上的恒星各层之间的比例如何定位,将在以后的博文中介绍。
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       上面的图片是恒星赤道剖面图,横线竖线都是从赤道过星系中心的切面图。
       下面的图片可以想象为星系剖面图,横线是从星系赤道贯穿星系中心,竖线是星系南北两极贯穿星系中心。两张图的黄、灰、黑色的圆分别代表恒星层、黑洞层、分解层,最中心的白色圆是星系中心。下图的四个白色大圆是从两极喷涌出的物质转移区。
       还有三个绿色的小圆和三个红色的小圆,是本篇要说的主要内容。
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       上面两张图中各有三个绿色小圆球,它们的体积相同,分别在恒星层、黑洞层、分解层。在这儿要说的是绿色小圆球内微物质的浓度。
       星系中的恒星从发光(微物质)开始,直到恒星消亡一直有光线向空间释放。整个恒星群落在星系空间所居住的位置在星系中心部位,整个恒星居住区可以视为一个巨大的扁平的“大灯泡”,越往这个“大灯泡"中心恒星的密度越高,光线浓度越高,距离"大灯泡"中心越远光线浓度越低。构成恒星总物质的比重在不同区域之间是不同的,恒星总物质的比重在各层之间的比例,同样适用于微物质(光线)在各层之间的比例,它们的比成正比。
             所在层形成层恒星层黑洞层分解层 
 恒星物质密度(红色小球)    1    9    27    81
 微物质浓度(绿色小球)    1    9    27    81
       以上表格中恒星物质密度数值在不同区域的数值是固定的,而微物质浓度仅仅是恒星释放微物质的浓度数值,是恒星辐射扩散和弥漫扩散两项微物质的总和。(以上微物质浓度数值不包括恒星碰撞集中释放的微物质)
       恒星释放微物质在分解区还有一个集中释放的过程。恒星运行到分解区因空间狭小,发生碰撞导致合成的放射性元素集中裂变,大量的微物质同时释放,在星系中心增加了微物质浓度。恒星因碰撞生成的碎块,一部分碎块从星系两极向黑洞层、恒星层快速移动,一部分因碰撞生成的碎块,获得能量向周围扩散。扩散到黑洞层、恒星层的碎块中一部分序号较低的放射性元素因微物质压力降低继续裂变,释放微物质。两种释放形式的微物质在星系空间里形成叠加,其数值要比上面图表中的数值大得多。
       
       两种释放形式的微物质在星系演化中起的作用是不一样的:
       恒星成长期以光线的形式释放的微物质,所带有的能量较低,且有相互抵消能量的过程,所起的作用主要是对星系内各种天体产生浮力,使不同比重的天体稳定在不同浮力的区域之中。
       以碰撞裂变产生的微物质,因为发生在星系中央,带有能量,所起的作用是对星系内各种天体施加了“力”,有把星系内的天体向外“推”的作用,直到把星系内的天体推到可以平衡的位置为止。
       
       在恒星层的恒星以“光”的形式向空间释放的微物质,带着恒星的“热”扩散到空间。进入黑洞层的恒星仍然以“光”的形式,向空间释放微物质,仍然带着恒星的“热”扩散到空间,致使恒星变凉。冷“光”和“热”光是人凭感觉对光的分类,这是评价“冷热光”的一个误区,无论是“冷光”还是“热光”,它们都是从恒星中带着“热”分离出来的,导致恒星逐渐变凉。在这儿只能说恒星在不同区域所产生的“光”温度不同。不同温度的光,进入空间后,相互融合,使星系温度始终在一个常数之间波动。

        星系温度的高低,直接影响恒星形成的数量,也影响恒星消亡的数量,在星系演化中,这是一条很重要的自然法则!

         “光”来源于化学元素,不同的化学元素所释放的光也不同。在《化学元素周期表》中,原子量低的化学元素排在前面,越往后化学元素的原子量越高。恒星刚开始形成发光的时候,一部分可见光释放到星系空间,另一部分可见光和原子量低的化学元素一起聚合成原子量高的化学元素,这一反应导致恒星的体积缩小、温度降低、原子量低的化学元素减少、原子量大的化学元素增多。这样的聚合反应会一直持续下去,进入黑洞层的恒星,已经没有可见光参与聚合反应了,只能利用不可见光和原子量较高的化学元素进行聚合反应,产生原子量更大的合成化学元素,恒星向空间释放的不再是可见光,而是不可见光。恒星内部连续的聚合反应,恒星的热量不断地被带到空间,不断地被合成的化学元素储存,导致恒星温度不断下降、体积不断缩小、原子量小的化学元素不断减少、原子量大的合成化学元素不断增加。直到恒星解体,聚合反应宣告结束,恒星解体后的物质、微物质进入下一轮的恒星重组之中。

       不同的化学元素释放不同的光,不同光的集合对应不同化学元素的集合。
       成长期的恒星,不同阶段释放的光,和该阶段恒星的化学元素构成相对应。
       因碰撞发生放射性元素裂变的恒星释放的光,是恒星一生储存起来的光,包括在恒星层储存起来的可见光。
 
       在《化学元素周期表》中有不同的化学元素,不同的化学元素释放不同的微物质。微物质同样有不同的品种,也会像化学元素一样,进行微物质之间的“化学反应”。“冷光”形式的微物质产生于原子序号较高的化学元素,其“化学性质”相对活跃,极易和其他的微物质结合,形成新的“化学性质”相对稳定的微物质。这个“化学反应”姑且把它称做微物质的“中和”反应,反应后生成的微物质称作“中性微物质”。最稳定的微物质之一当数“可见光”这一类的微物质了,从遥远星系能传来的可见光就可以证明这一点。

       星系中的微物质有三类:冷微物质、热微物质、中性微物质。

       微物质有浓度,在星系中,不同层面的微物质浓度不同。恒星在运行演化中,不同层面的恒星,化学元素构成成分不同。微物质就有了用武之地,不同浓度的微物质支撑不同化学元素构成的天体。
       
       在《星系概况》中,微物质的支撑作用暂时定义为“暗能量”,黑洞内的天体物质暂时定义为暗物质。这个定义只适用于本博的《星系概况》。下一篇将详细介绍暗物质暗能量在星系演化中的作用。
        
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