宇宙以及星系的演化

宇宙以及星系的演化

十分钟给你解开宇宙发展的种种谜团，给你一个闻所未闻的宇宙，带给您一个全新的宇宙观。

宇宙是无限无边、不生不灭、不缩不胀的，宇宙是物质的永恒存在，宇宙中的物质与能量是永恒的，变化的是星系这个宇宙的基本单元。星系像空气分子那样多，相互之间也像气体分子与分子间距那么远。不论星系现在看上去什么样，都是他生命历程的一个瞬间；各个星系在宇宙空间的共同表现组成了整个宇宙。

星系演化步骤

1、   黑洞、类星体与棒状星系

2、    S形星系、旋涡星系

3、    球形星系（旋臂失光，但中心还有其他恒星发光体）

4、    无形星系、巨型黑洞

由于资料所限，所采用数据均是媒体公开数据，为某一家所言，但主体框架是确定的。星系统称的名词多采用银河系、太阳系的名词。头绪繁多，不是很条理。也许还有局部推理不够严谨，或者有不知道的否定证据、个别疏漏有待完善，请不吝留言赐教。

一、         类星体与棒状星系

类星体现形

巨型黑洞内核有着惊人的质量和高速自转——（银心黑洞的数据，按黑洞半径公式银心黑洞半径应该1200万km，提供的数据计算出半径是14万km，认为是内核数据。其实，就算不对，差异也不会太大）400万个太阳质量，11分钟/转、时速480万km/h，直径约28万km，密度约700T/cm3，并且有着约百亿度的高温和强大的引力。在高温的作用下，坚硬的微粒（或许是夸克粒子或更小、更坚硬的粒子，以下本文都用夸克）比海洋里的水更具流动性，却没有一丝的波浪（因为黑洞内，内核外是真空，没有外界物质对内核表面摩擦阻碍，仅有的一点气体也被吸收成夸克粒子）。（见银心数据截图）

巨型黑洞内核M快速的旋转着，在又一次吸积了一个天体以或星际物质后，内核终于爆发了大规模核爆燃。瞬间，温度上升到100万亿甚至更高的温度，在黑洞内核数万千米的赤道上，在吸积体的作用下，引燃了这个巨大的核燃料球，发生核爆燃，发出炫目的光芒，演变成类星体。黑洞内核上具备核爆燃条件的位置很少，温度、压力都够还不行，爆燃产物还要具有足够的能量冲出引力的束缚……，与此同时，赤道直径对侧的核爆燃也被激发。

黑洞发出来耀眼的光芒，成了人类观测到的类星体。

类星体为什么那么亮？

类星体因为核爆燃发生在表面，超高温产物曝露在外，不需要传导并且规模极大。假如现在银河系爆燃了200亿年（条件：统计的银河系总质量4.177X10^41千克，确实是银河系的，就算不全是，也只是数量上有点差异，但是假如把银河系之外的质量加进去，误差就大了；旋臂末端恒星已经失光，预计超过200亿年），那就是是每秒燃烧662亿吨夸克燃料（这还是静质量）。并且在真空中，没有低温产物遮挡，显得亮度极高。从类星体爆燃开始，直到漩涡星系射流结束，内核实际的温度、亮度一直维持这么高，只是后来随着边缘星云的弥散，越来越多的遮住了内核发出的强光，显得光度低而已。另外，实际上黑洞内核还有更多的物质没有参与核反应，参与核反应的只是赤道表面上的两个点。

这时类星体有极小的质光比，随着星云对内核的遮掩，质光比越来越高，最后星系达到20~30倍，而球形星体达到50~80倍。

由于有个波段的紫外线可穿过微尘，可以看到内核的强烈发光，可见温度有多高、亮度有多大；而可见光就被空间尘埃遮挡住了。见星系紫外线、可见光照片对比图。

射流的成分是什么？它是黑洞内核的微粒成分，必然是一种基本粒子，最大的可能是夸克粒子流，由于产生于核爆燃，具有比等离子高几百亿度的温度，更以光速携带了除了静态质量以外的随时可以转化为能量的动质量，以及巨大的数量，每秒662亿吨的高温高压射流，当遇到天体的时候，都瞬间把任何天体蒸发成气体离子，并同时发生核聚合。再携裹着产生的气体离子一起奔向更高的太空。（实际上是离黑洞更远的太空，因为需要克服引力场，为方便理解需要克服引力，所以从在地球上的主观感觉来说，可以这么讲。太空没有高低、上下之分）

下边借旋涡形星系展开分析星系的演化过程。 

星系演化示意图，横轴为D剖面线，竖轴是各量的相对值

图释：星系内核引力场强度示意图为黄色曲线G；射流粒子的运动速度分布示意图为红色曲线C，下部几个环，表示粒子运行到这里时，就成了来回翻转的环流；射流粒子的质量分布示意图为蓝色曲线M，表示粒子一路克服引力丢失质量，保持光速到A点，过A点后逐渐成等质量直线；温度曲线K，开始温度下降，过A点后，发生夸克聚合放出大量的热，温度再度上升（也许因为MA之间是光速的物质波，光的特性把物质的热辐射屏蔽了，或者说：物质波达到光速的时候，就只具有光的特性，不能辐射热了）；MA之间大的黑色箭头表示射流主力方向，蓝色小箭头所示有少量的边缘气流弥散开，这是银晕氢气云的源头；都只是变化趋势示意图。D位置剖面有个棒状星系剖面图，B位置弧线剖面有个恒星系演化剖面图，在后边的文章中。

核爆燃在黑洞自转中燃烧着，很快其他位置的爆燃由于没维持住足够的压力和温度，只剩下赤道周围的核爆燃在迎着1350km/S的自转方向燃烧。赤道两侧的核爆燃，一方面由于速度不够快、动质量不够大，又被黑洞吸回，弥散在黑洞外的，使黑洞表面可见温度再度上升，发出耀眼的光芒。另一方面，产生一个汇聚作用，拥簇着赤道上的爆炸微粒奔向太空，产生的扁平射流如此强大，以光速把黑洞的微粒喷发出来，奔向万余光年的高空，在核爆燃的推动下，亿亿亿亿分之一秒的时间（就是四个亿字不要认为错了），瞬间达到了光速，强大核爆燃产生的剩余能量转化为动质量，并使微粒的质量增加数倍，一路携裹着万余光年空间里所有遇到的天体以及星际物质前进，被夸克射流击中的天体，被核聚变、蒸发成气体，不到一个微微秒的瞬间竟到达了距离黑洞约万余光年的天际（示意图A点）。

所遇到的天体以及星际物质都有什么？宇宙中除了大型黑洞之外的各种天体以及星际物质，如：恒星残核、恒星爆炸产物、各种行星、彗星、暗物质、水、一氧化碳等等包含在宇宙中的各种元素、物质。假如遇到大型黑洞，由于相对速度较高，大型黑洞会攫取部分物质、并远离；普通黑洞由于较大的质量，大概也不会改变黑洞的运动方向。

射流就是一股强大的夸克粒子流，在遇到各种天体时，夸克冲进原子与天体发各式各样的核聚合反应，生成了各种不同物质，由于极高的高温，把这些物质都变成了气体。由于遇到天体的偶然性，这些再次生成的气体，也分布不均匀，形成有密有疏的射流团。不同的熔融气体有不同的凝结温度，不同的粘度，在气体的运动中，逐渐降温、凝结聚集。

等等，怎么能超光速，瞬间到达万余光年的天际？在光速下，这些基本微粒感觉只是瞬移（这就是我们测到的射流时间不到10^-32s，1μs降低到10万亿度），但我们看起来，它们以光速走了几百甚至一万余年，在这万余年的射流中逐渐消耗动质量维持光速前进；这样，在物质的演化只经历了不足一微秒，我们看见它以光速走了一万年。（目前的银河系射流，走一万年左右）。

这时候，直到射流分散开来，就是所谓的棒状星系。（见D剖面示意图）

D剖面示意图，M是黑洞内核，A是射流光速的终点，两个圆环表示原始太阳星云的自转方向，弥散氢气星云充斥银晕；A点是开始低于光速点，蓝环K位置是夸克核聚变区。

有人说：并不是所有的星系都是棒旋星系，有的是没有棒的。

其实，所有星系中心，从类星体爆燃开始都有一个看似贯通的棒，这个棒从黑洞内核赤道直径上的两点出发，一直射到旋臂的起点，有几百至一万余光年那么长；并且棒从发射点到两侧A点都是光速，只是由于内核转速、爆燃强度、范围大小不同造成棒的长短不一、宽窄不同；另外核爆燃并不是一直按照某个规模进行，爆燃产生了一个刹车作用，使黑洞减速。内核随着燃烧，会体积减少，损失角动量，黑洞转速会越来越低，射流棒也会越来越短，直到最后熄灭，不过核爆燃会持续数百亿年甚至上千亿年。由于射流是成分单一的夸克粒子，从A以后的发展是几乎相同的，可能在D剖面上前后形成数对原始星云。随着星云的前进，由于星云的运动粘滞，速度相同的区域，更容易维持高速，而边缘地区就会减速。

以氢气为主的混合星云，一直有着极高的高温，沸点温度高的物质，液化点、凝固点也高。高温的气流中高液化点的气体率先收缩变成液滴，周围空间密度减小了，在分子力作用下，带电粒子也会聚集，慢慢聚集成团。这样就再次分裂成更小的一组组原始太阳星云团。

射流初期看得见棒，就是棒旋星系；后来棒被弥漫的星云遮住一部分，像一个纺锤，是纺锤星系，出现旋臂就是棒旋星系、S星系。

星系内核照片，两个红斑现在叫射电瓣，它们的发热，实际是夸克核聚变引起。

B剖面示意图，图上下基本对称，黑色部分为背景太空稀薄的星云；1、星云的蔓延方向，也是星云的公转方向，但蔓延速度大于公转速度；星云自转运动方向是垂直纸面的，如红色环形所示；2、“2”腰间的橙色线，是原始星云的自转轴；黄色包络线内是一个个的原始星云团，一方面绕红色转轴自转，一方面绕橘色标出的横“U”形星云总中心公转；3、原始太阳星云-前太阳星云；4、主序星，以后的背景应为黑色；5、失光星系--暗星期；6、银盘间隙；本图按B剖面看是不同位置的星系情况，按发展时间看就是一个个恒星系的发展历史，没有最终结局。

最初的中心射流一路损失质量保持光速继续前进，直到A点低于光速，之后一边夸克核聚变生成氢气云，一边前进。慢慢携裹着边缘的气体汇入主流，演变成“0”形的椭圆气流环，这个气流环有8光年那么宽，十几光年长。气流环逐渐变长，气体微粒减速更快逐渐向环流的子环中心集中（上图示意图橙色的横“U”形笔画，“2”压住的橙色位置，不是环的中心，环中心将形成银盘间隙），射流蒸发了天体的部分，包含了宇宙中的各种化学物质，高温难蒸发物质气体，较快凝结成团，逐渐成同心的熔融液体物质子环星云柱。同时射流产生的氢气云继续顺着黑洞的自转方向蔓延，“0”形的椭圆气流环越来越长，最早期的星云演化成了恒星，环演变成“U”形里外翻滚的气流前进；两股庞大的气流，都有4光年粗，随着气流的翻转前进。低于光速后，强大的气流由于气体、液体物质的不均匀，边缘气流的粘滞，在前进过程中，分裂成一个个的涡流星云团，这些星云团都绕着子环中心旋转，有的就在中心上，这些星云团就是原始太阳星云。

烟气环说明了这样的物理现象，匀速前进的气流团，由于边缘气流的粘滞速度下降，而中心速度不变，逐渐地中心气流跑到前边，又被落后的气流拉着翻转，变成气流环，气流环会携裹周围的气体一起运动，周围的气体充入环心，使环逐渐变大，产生中心无烟的间隙；无烟的间隙在银河系就是银盘间隙。

原始太阳星云环流逐渐远离内核M，相邻面由于携裹了太空稀薄的气流也逐渐远离，出现了缝隙，就是银盘间隙。另一方面射流还向前、黑洞自转方向（“U”形的底部）继续扩张。

两壁上的气流由于高冷凝点气体（沸腾时也是高沸点液体）的液化、聚集，高分子量物质的粘滞、带电粒子的吸引等原因，分离开来，云气渐渐断裂开来，接着由于运动星云的不均匀收缩再度分裂，液体粒子渐渐集中、成团，产生了足够大的引力，吸引以氢气为主的小微粒逐渐减速向大液滴集中，大块液体天体继续保持较高的速度，以自己的速度公转，形成一个个原始太阳星云。这时在“U”形最低端（前端）的星云团，有的转轴就垂直银盘面。之后这些太阳星云继续收缩、分离。太阳进入主序星，一直发光约一百亿年，大概恰好在原始星云的自转轴上，它的势力范围约4.2光年。（关于太阳系的演化，稍后做更细致的阐述）

说了射流中心，再说说射流的边缘。射流边缘在空间稀薄星云的粘滞作用下，速度慢了下来，但是，也带动空间星云运动起来，两者混合充进银晕。MA之间边缘的气流从一离开内核就有边缘粒子由于强大的引力、星云的粘滞离开射流主流，最边缘粒子像剥洋葱，一层层持续低于光速，剥离射流主流，弥漫在黑洞周围的空间，日后随着弥漫气体的增加，开始逐渐形成纺锤形的银心发光体。A以外（从距离中心M来讲叫以外，从时间发展来讲也可以叫以后）的氢气云、奔向太空的射流边缘气流，减速、弥漫到广阔的黑洞周围形成银晕以及银心周围的尘埃。由于大量尘埃和气体阻挡了可见光，因此在地球上无法直接用光学望远镜观测到银河系中心附近的区域，显示银心有较低的温度，有较大的质光比。（可参考紫外线星系照片）

这时形成了以内核M的中心为中心的，180度中心对称的S星系（自射流开始就如钎子中间穿着一只山楂，一直是中心对称的，之前是球体）。

二、S形星系、旋涡星系——

银河系内核继续向外射流，并旋转，射流以约220km/s的速度与内核同向公转，最终形成太阳系；太阳系也以约220km/s的速度公转。但是这个速度与A点的线速度是相同的，由于太阳星云比A点离内核M更远，角速度就慢10-20%，于是随着射流的继续，长出来尾巴，形成了S星系；随着时间的延长，产生了越来越长的尾巴，在看得见棒时，叫它棒旋星系；随着射流的发展，棒越来越短，看上去没有棒了，而星系的旋臂还较长，这样就成了旋涡星系。

旋臂受到的外部星系引力示意图，m是包括太阳系在内的旋臂，M是银心内核，M’是外部星系的平均等效质量，L是M到M’的平均等效距离，r是m距离M的半径，就是拉离银心内核M的力，也是科学家在寻觅的第五种力、银心的斥力。

射流产生了巨大的旋臂，旋臂除了受到母亲黑洞M的吸引，还受到邻近大型黑洞以及更远一些大型黑洞M’的吸引，由于邻近大型黑洞的巨大质量与数量之多，旋臂在没有丢失动能量的情况下，升高到母亲黑洞更高的太空（这部分解释，见本微信公众号的《第五种力是什么》）。M’实际是分布在距离M平均距离L球面上的暗物质，经等效处理，就是与银盘同一平面的质量环，至于是一道环还是多道，这要看下一道环对m的影响是否可以忽略，或者两个层次的环是否可以合成。环的总质量是nM’，分散到一周，等效质量是M’。

有四个因素影响着旋臂缠绕的松紧，一是周围黑洞、星系的等效平均质量M’，质量越大，缠绕越稀疏；二是射流黑洞与旋臂的距离r，对旋臂母亲黑洞与周围黑洞、星系平均距离L的比值；r/L越大，旋臂越松散； r/L越小，旋臂越紧密。三是射流缩短的速度，射流萎缩的越快，缠绕越稀疏；四是内核的引力与离心力的比较；这四点决定了旋臂缠绕的松紧。一二这两点，是恒星离开银心的原因，是恒星受系外星系引力造成的，这也是科学家一直在找的第五种力、以及暗物质。

这射流一直喷发，持续了五六百亿、甚至上千亿年，终于有一天，射流停止了。而恒星的发光大多仅仅100-200亿年（以后的分析中按平均150亿年）旋臂的发光也就维持150亿年，大约一圈的长度，更早的旋臂渐渐失辉，早期的恒星，已经失去了光芒，先后变成了小型黑洞、中子星、白矮星、黑矮星以及星云等等，成为隐形旋臂，但仍有当初恒星形成时形成的行星，绕着恒星旋转，直到遇到大型黑洞被吸积、被干扰脱离本星系或被别的射流击中。

旋臂经历约150亿年，就进入失辉的老年，由于射流自转与蔓延速度不同，旋臂就有了不同的延长速度，也就有了不同的（残余）发光长度，恒星的生命期，就是旋臂的发光期，最长的旋臂大约一圈多。射流结束后，也有半圈甚至更短的无棒旋臂星系。

初期，棒较长，却无旋臂，就是棒状星系；后来有了旋臂，就是棒旋星系；再后来，棒越来越短，就成了旋涡星系。棒在银盘所在的面上一圈圈旋转，边缘的星云分散开，在银盘面两侧聚集，形成一个中间厚边缘薄的圆饼，侧面看是纺锤形，正面看就是圆形，这是以后球状星系的主体。

这是半圈旋臂的无棒半旋臂星系，如有远红外照片，可以发现外侧的夸克核聚变区消失。（扫描自《大爆炸》）

三、球状星系

旋臂在形成过程中也，外缘也会有一些稀薄的尘埃云弥漫在太空，这些星云充斥着银晕，中心的纺锤体越来越胖，逐渐成了一个离内核越远，星云越稀薄的圆球。这是以后球形星系看见的主体。

射流结束150亿年之后，几乎所有的恒星都失去了光辉，银心内核仍然有大量的尘埃云包围着，这就是球状星系。

虽然里面是黑洞（这已经不是由于光线射不出来生成的黑洞，而是引力太强大没有任何反光物质，而形成的黑洞，临时请参阅本公众号。《我发现了神秘的黑洞》，稍后还有修改补充），但是内核几百亿度的超高温，产生了真空紫外线甚至能量更大的光子，光子红移后穿透了强大的引力场，把弥散的星云照亮，显示较低的亮度，有较大的质光比。

正对着银盘面是球状星系，由于星云均匀而稀薄，被中心的黑洞内核照亮，可以看见中心的亮度较高；正对着侧面看到，就是纺锤星系，星云较厚，看上去亮度均匀，但是也有中心亮度高一些的；介于二者之间就是椭圆星系，以前随着星系盘面对地球视角的不同，命名了不同的名称。

旋臂里的恒星系失光后，仍旧带着行星绕着银心转动并继续远离，逐渐的一个个被别的星系、恒星干扰改变运行轨道，成为流浪恒星系、流浪行星、彗星。

各星系发光过程结束后，各个天体有三种结局，都是为其它巨型黑洞以后形成星系提供原料，一方面投入黑洞准备爆燃，并不是所有的被黑洞吸积都会形成吸积盘，更有一部分是直接落入黑洞，像流星撞击行星，但是更壮观，却看不到；另一方面，被射流击中，形成新的星系旋臂、太阳系以及行星；第三是被别的大型黑洞、星系、恒星捕捉，成为它们的恒星、行星；除非与其它被捕获的恒星发生直接碰撞，碎成多块，否则很难被本星系再度吸积。

被干扰脱离恒星残核的天体，在太空游荡，随着时间的流逝，逐级被吸积，越来越少，偶尔也可能流浪几百亿年甚至上千亿年，直到某一天被更大的天体吸引落到其他星球，包括地球上的陨石，也许已经存在了很久远。不过时间越久，发生的概率越低。

被银心黑洞捕捉，大多成为不在银盘上的恒星、行星，质量足够大的，聚敛银晕里的氢气再度发光；小质量的行星则不能聚敛银晕里的氢气发光；它们的轨道偏心率都较高。

被恒星捕捉，大多是成为不在行星盘盘面上、轨道偏心率较高的行星。

被行星捕捉，大多是不在赤道面附近巡行的卫星。

凡是被捕捉的天体，一般都不在赤道面附近、有较高的偏心率。

四、黑洞（这部分由于资料太少，还有疑问）

在射流发生以及内核的所有时间，内核都用万有引力捕捉所有离内核太近、来自其它星系的天体，不停的吸积周围的星体，由于恒星的轨道进动，轨道不断变化，直到与别的星球相撞，并被黑洞内核吸积。

被银心黑洞内核捕获的恒星、行星等天体，不断吸收聚敛银晕里的物质，使银晕越来越稀薄。早期被捕捉的星体，不断进动，改变轨道、聚敛物质，加上互相之间万有引力的干扰，破坏天体运行轨道的稳定，最终与聚敛的物质一起被内核吸积。这期间还不断有新的天体被捕获，继续参与清扫气体。

不在银盘面上的恒星，都是被银心捕捉的星体，包括已经死亡的恒星，吸取了较多的银晕氢气云，而获得新生，他们的光与质量关系有的会不符合赫罗图，也不会再按赫罗图规律演化。

被吸积天体在潮汐力作用下粉碎，旋转落入黑洞，给黑洞带来质量、热量、角动量。

银河系内核逐渐吸收核外的尘埃与天体，又经过了几百亿年，核外的天体逐渐被内核吸收干净，内核散发出强光，但是体积太小、视角太小，直径仅仅几十万km，完全淹没在无尽黑暗的太空，不能被观察到，只有偶尔发生吸积盘形吸积，才再次被看到。这时就形成了黑洞。

黑洞又经过几万亿年的吸积，才能再次达到射流的程度，进入下一次生命循环。

银河系横截面示意图，M黑洞内核， K夸克核聚变区；射流区物质流流向是由内核向外的径向运动为主，也有垂直纸面的环向速度；原始星云区径向速度逐渐下降到接近0，环向速度不变；主序星、失光星系区是垂直纸面的环向运动。

各星系形态的演化顺序如下：

黑洞爆燃变成类星体，射流成为棒状星系，射流久了生出旋臂，成为S星系、棒旋星系；满一圈仍然是棒旋星系，射流棒变短、渐无，成为旋涡星系；旋臂仅半圈残光，是半臂星系，旋臂全失去，是球形星系；银晕星云被捕捉的恒星清扫干净，就是黑洞。

宇宙中，星系像空气分子那样多，相互之间也按比例的像气体分子那么远，每个星系都以巨大的速度运动着（银河系以600km/s的速度运动着），分子以斥力与弹性碰撞保持分子均匀分布；黑洞以引力以及相对于巨大空间的微小个体，维持着星系的运动与独立，黑洞内核相遇而无相撞的可能。不论星系现在看上去什么样，都是他生命历程的一个瞬间；各个星系在宇宙空间的共同表现组成了整个宇宙。

有没有两个大型黑洞内核融合的机会？这种机会是很渺茫的……两颗恒星之间的距离与它们的体积之比像两粒距离10km的沙子撞到一起的几率，而大型黑洞内核体积比恒星小了一两个数量级、而黑洞之间距离更大并且大了几个数量级，更无相撞的可能；更兼有每秒600km的高速。（见截图）

由于射流是持续的，各个星系的发展是次序生成、独立发展的，在一定的可见范围内，某阶段星系数量占总数量的比例，也就是星系该阶段存在时间占星系总生命时间的平均比例。这样一来，我们可以通过分析不同阶段星系的数量，确定星系不同阶段的存在时间；统计数量越多，越接近平均值。

按星系失光时间，大约旋臂都有一圈，假设生成一圈旋臂150亿年，按银河系每圈宽约4万光年，射流五圈终止估计，球状星系失辉时间未知，需要按星系数量估计，暂时按450亿年吸净氢气星云，（首先恒星聚敛气体、吸净氢气星云，并发光照亮星云，再加失光的时间；也或者只是恒星聚敛气体的时间，有待研究），黑洞暂时按10倍发光时间估计。

谢谢众多媒体提供的资料，我保留了各媒体的标志算是对各媒体宣传、致谢。