星系退行新发现

陈岩.吉林德惠同太

在1929年哈勃经过对40多个星系的光谱观察，结果发现这些光谱都表现出谱线红移。如果这是由星系视向运动而引起的多普勒位移，则说明所有的样本星系都在做远离地球运动，并且速度很快。哈勃发现，样本星系中的距离表现出简单的正比例函数关系，Ⅴ＝Hor（v表示星系的视向速度，r为星系距离），这就是哈勃定律，式中的比例系数Ho称为哈勃常数。

由数学公式Ho＝Ⅴ／r可知，由距离测定误差mr引起的哈勃常数的确定误差为m＝Ⅴmr／r2。可见星系的距离越远，得到的哈勃常数就越精确，所以由对远距离星系的观测来确定哈勃定律常数。

由于大质量天体引力场的作用，星系自身还有偏离哈勃流运动的现象称为“本动”。观测表明星系距离越远，本动部分占星系观测运动中的比例越小。因此，为了能得出星系参与哈勃流的运动速度更准确的结果，减小本动情况的影响，尽可能用远的星系来对哈勃常数进行定量，能得到更可靠的哈勃常数。

宇宙学原理：在空间中任意一点，以及从任意一点位置上的任一方向来进行观察的话，宇宙的大尺度图景是没有区別的，而且对宇宙中各处的观测者来说，他们所观察到的物理量和物理规律完全相同，没有任何一个观测者会处于与众不同的特殊地位。根据宇宙学原理，地球上所观察到的宇宙大尺度图景也能被处于任何其他天体上的观测者看到。这表明哈勃定律适合于宇宙中任何天体，推理出整个宇宙在不断膨胀，且这种膨胀是均匀各向同性的，产生出大爆炸理论模型。

首先，対宇宙学原理出现的漏洞进行分析：假设有两个相临一万光年为直径的两个空间，称为A空间和B空间，在A、B两个空间里各有六个星系，这六个星系在自己的空间里分别做上下，左右，前后六个方向运动。就是说每个空间里的星系都分别在自已的空间里做上下、左右、前后六个不同方向上远离其空间的退行运动。如果在A、B空间里各有一个观察者，这两个观察者会同时观察到十个星系在做同样的退行运动，其中在A、B两空间的临界面上，会看到有两个星系在做相向运动，即A空间的一个星系向B空间运动，B空间的一个星系向A空间运动，A空间里的观察者会发现在A、B两空间临界面处有一个星系向自已运动，B空间观案者也同样会见到A空间有一个星系向自已运动。比如：我们观察到的仙女座星系在向我们运动，而在仙女座星系运动相反方向上的空间里有观察者观测时，就会看到仙女座星系在做远离观察者的退行运动，说明星系的运动不都是各向同性。

这里对星系退行过程描述一下，科学家发现在星系间存在着大量氢气云。而且，氢气云有着极高的温度，会使氢原子分裂，原子核中的质子和核外自由电子共同组成了等离子体，分裂的原子不吸收或发射任何光，使氢原子变得不可观测到，但自由飞行的电子仍会影响穿过氢气云的光，当光波穿过等离子体时，会受自由电子的影响发生折射。

有了这一机制后，科学家通过位于澳大利亚的36架射电望远镜一澳大利平方千米阵列射电望远镜（ASKAP），观察宇宙中的射电暴，观察到这种以无线电波形式到达地球的射电暴的高能爆发。波长越长的无线电波就越容易被氢云里的电子折射，因此，它到达地球的时间就越久，这种延迟的无线电波波长的长短是和爆发点的位置有关。因此，同样道理星系也同样在退行时发出的光，光的波长越长就越容易被折射，使光波传播发生延迟，传播的时间也延长了，同时光线在远距离传播时，也会受到星际物质阻挡和大天体的引力作用使光波形态发生改变。

我们观察到遥远星系的光波，己经不是星系开始发出的光波，是一个经过宇宙空间发生变化后的光波，用我们接收到变化后的光波去计算星系的退行速度产生的误差可想而知。而且，光线传播的时间变长了，我们观察的星系就不是开始观察到的星系，时间变长了，我们做参照的星系就会又运动出一段距离，实际上参照星系距我们的距离又增大了。

因此，星系退行距离增大是由光波传播时间变长引起的，不完全是由退行速度决定的，实际星系的退行速度变化并不大，或者没有变化。根据牛顿力学定律，星系在没有受到外力作用，会做匀速直线运动，如果星系在运动中遇到象巨引源之类有强大引力的天体，随着距离巨引源这类天体越近受到的引力越大，星系会朝向巨引源之类的天体做加速运动,如果退行速度不变，就动揺了宇宙膨胀理论的基础。

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