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银河系形成过程图解

分享人:耀华河马 来源:互联网 时间:2017-12-10 阅读:0

(接上一篇)

1. 银环的形成原理

如上篇所述,黑洞(超核)的两个发射极不断生成各种光子,由于这些光子位于黑洞引力场(即中性场,黑洞的场结构与原子核场类似)的静止斥力区中,受到强大黑洞场的斥力作用而向外加速运动。

如同地球内自循环系统的光聚变与核聚变原理一样,向外作加速运动的极高密度的光子群,在运动中随着黑洞场强的减弱,不断凝聚成电子(包括中微子)、质子等有质量的极性单粒子。这些有质量的粒子,在黑洞引力场的引力作用下,偏离原来的运动方向,并在它们极性场的相互诱导下,形成两束强大的粒子流,天文学上称之为双极喷流。如图7-2所示。

图7-2 超核双极辐射的分解与银盘的形成原理

如上所述,黑洞双极辐射分解成了双极(电磁)辐射和双极(粒子)喷流两部分。在黑洞中性场的斥力作用下,双极电磁辐射一直作直线加速运动直至进入太空,形成黑洞的超高能辐射。从双极电磁辐射分离出来的双极粒子喷流,一方面在黑洞引力场的引力作用下,不断偏离原来的运动方向,即经(度线)向运动,如图7-2a所示;另一方面,在超核旋转引力场的拖拽作用下,逐渐偏向超核自转方向运动,即纬(度线)向运动,如图7-2b所示。

随着双极粒子喷流远离黑洞,黑洞场强进一步减弱,形成喷流的极性单粒子进一步聚合成各种原子核、原子、甚至分子。相应地,随着粒子质量的增大,原子和分子的运动速度也进一步减慢;与此同时,原子及分子之间的极性场减弱,使这些粒子之间相互作用减弱,导致粒子喷流逐渐疏散开来,形成原始星云。

以银河系为例,随着远离超核,原始星云的经向运动逐渐减弱、纬向运动不断增强,最终在超核赤道面附近围绕超核作圆周运动。于是,双极喷流形成的原始星云围绕超核作圆周运动半圈后,两条原始星云相互连接在一起,形成了一个完整的银环。

当然,超新星爆发后所形成的天体及其残留物质也掺杂在银环之中,成为银环的一部分。

2. 银臂的形成原理

在沿银环运动过程中,随着超核的不断增大,双极喷流也不断增强,于是原始星云开始出现新的分支。在超核旋转引力场的牵引下,新的原始星云分支围绕超核运动。于是,银河系的两大旋臂(简称银臂,天文学上称之为银盘)开始形成,如图7-4所示。

根据天文学最新观测研究数据,我们可以粗略估算出银臂、银环和中心超核(黑洞)的形成年龄。

设银河系的年龄Ag约为136亿年,太阳系的年龄A⊙约为47亿年;当前银河系的全貌如图7-3所示,可以看出,太阳系围绕超核转过的角度∠⊙约为213°,银臂围绕超核转过的角度∠sa约为375°,原始星云形成银环围绕超核转过的角度∠sr为180°。那么,忽略超核物质量和自转等变化的影响,以及原始星云演化对其运行速度的影响等因素,银臂、银环和中心黑洞的形成年龄Asa、Asr、Abh分别为:

Asa =A⊙×∠sa /∠⊙≈83亿年 (4)

Asr =Ag-A⊙×∠sr /∠⊙≈96亿年 (5)

Abh=Ag≈136亿年 (6)

图7-3 银河系模型

根据上述讨论,我们可以粗略地描绘出年龄为136亿岁的银河系的成长过程,如图7-4所示。

零岁,即136亿年前:由脉冲星演化而来的超核诞生了,它处于黑寂的太空中,双极辐射冲入茫茫太空。

40亿岁,即96亿年前:从超核双极辐射分离出来的双极喷流,进一步演化成原始星云,并在超核赤道附近做圆周运动,形成了银圈。

53亿岁,即83亿年前:随着超核双极喷流不断增强和光圈对超核极性场屏蔽作用的增强,一部分原始星云开始从银环中分离出来。于是,银臂开始形成。

89亿岁,即47亿年前:随着银臂的不断增长和超核双极喷流不断增强,溢出银环的原始星云早已出现新的分支。这时,形成不久的太阳系掠过银环进入银臂中。

136亿岁,即当前:两大旋臂分别经历了两次大分叉,最终形成现在的模样。

在原始星云掠过银环进入银臂的过程中,根据太阳系的形成原理可知,这些原始星云逐渐形成若干原始星云涡,进而演化成包括太阳在内的恒星、包括地球在内的行星等各种天体和恒星系。这些天体在超核引力场的作用下围绕超核运行,如图7-4所示。当然,在银环内也会形成大量的天体,并不断演化。

图7-4 银河系形成过程

由此可见,星系基本结构都是双螺旋的漩涡星系。当然,在实际观测中,由于星系相对地球的倾斜姿态各不相同,看上去一些星系呈椭圆或棒状。另外,有些星系相距很近,银臂相互进入对方的引力场域中,受到对方旋转引力场的拖拽作用而呈现出更加复杂多样的形状。

注:本文摘自刘泰祥著《天体演化概论》第七章,该书于2015年从中国台湾蘭壹出版社出版发行


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