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S.Asada

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宇宙の背景放射について


宇宙の背景放射、それの発生原理をS.Asada仮説で詳細説明


  じとー (汗)   あくまでこの飼い主の主張であり、もちろん仮説だよ


     おそろしやー   独自論もついにここまできてしまったか - - - 

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目次
1.宇宙の背景放射の正体
2.試算
3.宇宙ブラックホールの構造についてのまとめ
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1.宇宙の背景放射の正体


本論は私説の「宇宙の成り立ち、宇宙誕生のストーリ」についてある程度のご理解を頂いたものとして論理展開する。これの大まかな内容は「ビッグバン宇宙論」とは全く逆説的な宇宙論である。それは外部空間という我々には観測不可能な領域にある巨大な宇宙ブラックホールのシュヴァルツシルト半径内を、我々は落下過程であるとしている。


そこでは極端な時空の歪によりブラックホール中心とそれを包む事象の地平面が全天を等距離で覆った反転閉鎖空間となっている。この仮説により宇宙の観測事実がほぼ全て合理的に説明可能になった。


ここでは宇宙ブラックホールの中心が全天の等距離に存在するため重力がバランスして無重力状態となる。つまりシュヴァルツシルト半径を超えて落下すると重力加速されず慣性運動(等速)となる。


我々が観測している宇宙の2.7K背景放射とは、事象の地平近くの赤方偏移が1000くらいの所に残った落下初期空間の残像であり、物質が微粒子で分散していた頃、まだ閉じていない我々の過去の宇宙空間に外部空間から射し込んでいた強烈な3000K放射に晒されていたころの宇宙空間を見ているものである。


赤方偏移が約1000なので時間経過速度が約1/1000であり、我々の空間が落下し始めてから約150億年経過しているのに、そこでは落下を始めてから約0.4億年しか経過していない落下初期の高温空間(約3000K)がそこにはある。そしてそこから来る放射は波長が約1000倍となっている。つまりそれを我々は宇宙の2.7K背景放射として観測している。


この事象の地平面は宇宙ブラックホールの一つの事象の地平面なので、その上層である赤方偏移が約1000の層も極めて均質である。ただし落下物質微粒子の分布均一性は完全では無く、その重力作用等でムラが生じ始めている。


また我々の空間も宇宙ブラックホールに対して公転と言うか落下方向と直角方向の運動成分を持っている可能性もある。従ってそれによる宇宙背景放射の偏りも生じている可能性がある。



2.試算


以下は宇宙の背景放射に関する試算である。かなり端折った乱暴な設定ではあるが、基本線は妥当であり事実に近いと思っている。


我々の近傍の宇宙空間が宇宙ブラックホールに落下し始め、空間が閉じ始めたころ見えている落下方向の130億光年先の宇宙も、やはりほぼ同じ位置関係にあった。赤方偏移もほぼ同じであったと仮定する(厳密には同じではない)。


我々と130億光年先の宇宙空間、天体の落下速度が共に光速の1/2.5だったと仮定すれば、落下し始めてからの時間差は130億c・y(光年)÷(1/2.5)C=325億年 つまり325億年先に落下を始めた宇宙空間だといえる。


我々の銀河周辺が落下し始めてから150億年と仮定すれば落下距離は150億y×(1/2.5)c=60億c・y つまり60億光年となる。130億光年先の宇宙は落下し始めてから325億y+150億y=475億y つまり落下を始めてから475億年の時間が経過していることになる。


しかし我々の宇宙が落下し始めるころ、130億光年先の宇宙から光情報が伝わるのに130億年必要だったので325億年先に落下を始めたものの我々の観測では325億y-130億y=195億y つまり落下を始めて195億年の宇宙を見ていた事になる。


そこから我々の宇宙空間も落下を始め、150億年が経過した。すると130億年先の宇宙は落下を始めてから195億y+150億y=345億y つまり落下を始めてから345億年の宇宙空間を130億光年の彼方に見ていた事になる。


しかしこの130億光年先の宇宙は赤方偏移により時間の進行速度が約1/10なので345億y×(1/10)=34.5億y つまり落下を始めて34.5億年の比較的若い宇宙を見ていることになる。この仮定による結果は現在の観測結果に近いだろう。130億光年かなたの宇宙空間にも比較的若い銀河が多数、確認されている。落下を始めてから34.5億年の宇宙空間なら、多数の銀河が生まれていても矛盾はない。135億光年先にも銀河は発見されているが、本論なら矛盾はない。しかしビッグバン論の標準的なストーリでは論理的な説明は不可能だろう。


次に宇宙の背景放射を行っている層はどうだろう。観測による予想では我々から約138億光年遠方とされている。赤方偏移は約1000であり、時間速度は約1/1000になる。


我々の近傍の宇宙空間が宇宙ブラックホールに落下し始め、空間が閉じ始めたころ見えていた138億光年先の宇宙空間もやはりほぼ同じ位置関係にあった。赤方偏移も同じ約1000であったと仮定すれば、我々と138億光年先の宇宙の落下速度が共に光速の(1/2.5)だったと仮定すれば、落下し始めてからの時間差は138億c・y(光年)÷(1/2.5)C=345億年 つまり345億年先に落下を始めた宇宙空間、天体だといえる。


我々の銀河周辺が落下し始めてから150億年と仮定すれば138億光年先の宇宙は落下し始めてから345億y+150億y=495億y つまり落下を始めてから495億年の時間がたっていることになる。


しかし我々の宇宙が落下し始めるころ、138億光年先の宇宙からは光情報が伝わるのに138億年必要なので345億年先に落下を始めたものの我々の観測では345億y-138億y=207億y つまり落下を始めて207億年の宇宙を見ている事になる。


そこから我々の宇宙空間も落下を始め、150億年が経過した。すると138億年先の宇宙は落下を始めて207億y+150億y=357億y つまり落下を始めてから357億年の宇宙を138億光年の彼方に見ていることになる。


しかしこの138億光年先の宇宙空間は時間の進行速度が1/1000なので357億y×(1/1000)=0.36億y つまり落下を始めて0.36億年のまだ宇宙が完全に閉じきっていなかった初期の宇宙を見ていることになる。この仮定による結果は現在の観測結果に近いだろう。138億光年かなたの宇宙空間はまだ空間が閉じきっておらず、外部空間からの強烈な約3000K放射に曝されていた。そのためこの3000K放射が大きな赤方偏移(約1000)を受けて宇宙の2.7K背景放射として観測されている。



3.宇宙ブラックホールの構造についてのまとめ


S.Asasda宇宙ブラックホール仮説の詳細は下リンク先を参照 

→ 宇宙の成り立ち、宇宙誕生のストーリ、宇宙ブラックホール仮説


3-1.概要


〔図-1〕は宇宙ブラックホールとその周辺の想像図である。図のように宇宙ブラックホールの外側には外部空間から落下してくる物質が光速に近い速度まで加速されて落下してくる。


そしてそれらが宇宙ブラックホールに近づくと収束衝突その他で熱エネルギーに変わることで高温となり、そうなると素粒子等がランダム運動して衝突断面積が増え、電磁気的にも容易に通過できない層ができる。


そしてその場所で落下物質の多くの運動エネルギーが熱になり、超高温の素粒子と光子とダークマターの層を形成する。そこで特別なメカニズムで正物質と反物質の分離が起こり、宇宙ブラックホールには主に正物質とダークマター(正物質と反物質が結合した消失質量体)が落下していった。


ダークマターに関しては右リンク参照 → ダークマターの正体 ダークマターのふるまい 4次元体積保存則


我々の観測している宇宙空間とは、それらがシュヴァルツシルト半径内を落下している過程の姿である。シュヴァルツシルト半径内では空間が反転して中心核と、それを覆う事象の地平面が全天を覆った空間になる。


事象の地平面は全ての放射を吸収するので暗黒で絶対零度の壁となる。そのため我々の空間も絶対零度に向かって冷却されていった。その過程で物質微粒子は重力で集積し、恒星や銀河が形成されていった。この理論的宇宙誕生ストーリの結論は現実の宇宙空間観測結果と良く一致する。


外部空間-1

     〔図ー1〕遠方観測者が見た宇宙ブラックホールの状態想像図





3-2.シュヴァルツシルト半径と事象の地平面について 


まず宇宙ブラックホールの事象の地平面は遠方の観測者から見た場合、この図の様にシュヴァルツシルト半径の所にある。ただしこの事象の地平面は観測者の場所や状態によって変わり、また観測者にとって決して超えることも到達することもできない関係になる。


重力場に逆らい観測者に到達させる事の出来る射出体の要求速度が光速度になる場所が観測者にとっての事象の地平面になる。また観測者から見て発せられた光のエネルギーがゼロになる(E=hνなので赤方偏移が∞になる)場所が事象に地平面ともいえる。


そのため観測者が宇宙ブラックホールに落下していけば、この条件の場所は中心方向に移動していき、どこまで行っても決して到達はしない。ブラックホールに落下する観測者は事象の地平面を超えて落下するかのように説明する解説書も見かけるが、完全な間違いだ。



3-3.事象の地平面のすぐ外側にある急冷空間層について


遠方から見た事象の地平面がシュヴァルツシルト半径の所に存在し、その外側に比較的低温の急冷空間層がある。ここは約3000K以下の領域であり、電子は原子核に捕獲されて自由電子が無いので、光が空間を障害なく通過できる。



そのため絶対零度の事象の地平面に光放射が吸収されるので、この空間は急激に冷却される。ただし後で解説する様に、その更に上層にある高温プラズマ層からの約3000K光放射で照射されるので、それとの熱平衡状態の温度分布となっている。つまりここを落下している物質微粒子は高温プラズマ層からの約3000Kの黒体放射光を強く吸収、反射している。



3-4.徐冷空間層と、そこでの元素合成について


急冷空間に隣接した外側には高温プラズマの徐冷空間層が広がる。ここの温度分布は外側の加熱領域層からの熱移動と急激冷却空間への熱移動との熱平衡バランスで決まる。ただしこの層では光が直進できず、放射熱移動がほとんど出来ないので熱伝達速度は遅い。


この層では最内側ではブラックホールの事象の地平面へ向かっての放射冷却で温度が下がる。外側の高温部では、更に外側の加熱層からの熱移動で超高温となる。


そのため放射優勢で光子、レプトン、クオーク、及びそれの結合体(ダークマター)が準平衡状態にある。そして下側に行くほど温度が下がり中性子、陽子、電子及びそれらの反物質粒子が生成する。さらにそれらからヘリウム、リチウムなどの原子核も生成する。→ダークマターの正体


反物質粒子も多量に生成するが、別途解説するメカニズムで選択され、宇宙ブラックホールに落下するのは反物質よりも正物質が優勢となった。→反物質が無い理由


そして落下過程で残った反物質も全て正物質と結合してダークマターとなり、三次元空間からは重力場のみ残して消えた。そして残った正物質とダークマターのみが落下して現在の宇宙空間の恒星、銀河等を作った。


3-5.最外側の加熱空間(放射優勢)の層について


宇宙ブラックホールを取り囲む最外側層は、宇宙ブラックホールに落下してくる物質がその層を構成する物質とぶつかり、その運動エネルギーを熱エネルギーに変えるので非常な高温となっている。


外部空間に広く分布する物質が宇宙ブラックホールにむかって落下してくるが、それらはシュヴァルツシルト半径の所でほぼ光速度に達する事になる。ただし最外層までの落下なら光速度より遅いが、それでも膨大な運動エネルギーを獲得している事には変わりない。


それが宇宙ブラックホールを取り巻く物質濃度が比較的高い超高温の層にぶつかって、その運動エネルギーの多くが熱エネルギーに代わり、超高温な層が維持されている。



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まず宇宙ブラックホールの外側外部空間には超高温の層が有る。これは宇宙ブラックホールの重力場を落下してきた物質が、宇宙ブラックホールのを包む高密度プラズマ層に衝突することで、その運動エネルギーの大部分を放出するために高温になる。その高温により物質はクオークレベルまで分解している。


しかしブラックホールにさらに近づくとブラックホールの事象の地平面で冷却されるので、次第に温度を下げていく。すると10^9Kあたりで光エネルギーとダークマターから電子、陽電子、中性子、反中性子等を形成し始める。それらの正物質と反物質は結合したり再分離したりしているが、空間温度の低下とともに再分離に要する熱エネルギーは無くなり、電子、陽電子、中性子、反中性子になる。


その後、正物質と反物質が結合すると質量が無くなりダークマターに戻る。正物質と反物質の割合が等しければ全てダークマターになるが、正物質の方が優勢だったので正物質の中性子、陽子、電子が残った。ここでなぜ正物質の方が優位になったかは外部空間が有るので各種の仮説が成り立つが、1つの可能性としてはウチュウブラックホールが帯電していたために正物質と反物質の分布に差が出来、正物質が宇宙ブラックホールに多く落下したとする説である。


この段階ではまだ空間温度が高いので電子が自由に空間を飛び回っており、そのため光が直進できないので、なかなかブラックホールの事象の地平面への放射冷却が出来ず、すぐには空間温度が下がらない。


しかしそれでもブラックホールに近づくほど次第に空間温度が低下していく。そして数千度まで下がり原子核が電子を捕獲する様になると光が直進できるようになり、放射冷却で一気に空間が冷却される。


これをブラックホール側から見ると数千度のプラズマ層までしか見えない。ブラックホールは比較的近くは数千度以下の比較的低温で光が直進できる透明な空間層で包まれ、その外側に光が直進できない数千度以上のプラズマからなる光放射層で包まれている。そしてそこからの熱放射は層が深いので黒体放射になっている。プラズマ層は光が直進できないので熱の移動が少ない断熱に近い層だ。


そのためこのプラズマ層では外部空間の高温で外側に行くほど高温になっていき、1000億度(10^11K)以上に達する様になる。そのような領域では素粒子の状態でしか存在できない。ここでは光子、クォーク、反クォーク、電子、陽電子の状態で存在する。なお、ここからさらに外側にいくと、逆に少し温度が下がる。ここが外部空間の平均温度に近い領域になる。ここに光子や各種素粒子が宇宙ブラックホールの重力で外部空間の遠方の広い範囲から落下してきて、高い運動エネルギー持っている。それがこの高温領域で衝突を繰り返し熱エネルギーに変わり超高温の層を作る。


超高温の層の内側で温度が10億度(10^9K)程度に下がった所で



ここでこのブラックホールに落ち込む観測者の視点で起こる状況を考えてみる。


プラズマ層を抜けた段階では観測者の周辺空間は数千度の温度である。そこからブラックホールを見ると重力レンズ効果で大きく広がっているが、まだ外部空間の高温プラズマで明るく照らされている。


ブラックホールの事象の地平面を見ると、小さな落下物質がたくさん降り注いでおり、事象の地平面の前に分布している。そしてそれらは上層では数千度に達するが、事象の地平に近づくとともに温度が低下していく。


観測者がブラックホールに落下を始めると事象の地平面が更に広がり、外部空間との通路が狭まる。事象の地平面の手前(約150億光年先)は外部空間からの放射で3000K程度の温度になっているが、重力ポテンシャルの差で赤方偏移が1000程度もあり、時間の進行も1/1000程度になっている。


観測者が更に落下し、シュヴァルツシルト半径を超えると事象の地平面が観測者を完全に包み込み外部空間からの3000K放射は完全に遮断される。このとき事象の地平面のすぐ近く(約150億光年先)は絶対零度に近いものの、そこから離れるほど外部空間からの3000K放射で高温の空間になる。


この段階では観測者の周囲は物質がまだ微小な塵上で空間に分散している。塵は3000K

近い高温であり、3000Kの放射で満ちている。ここが約150億光年(距離)後に後から落下してくる空間にとっての遠い未来の宇宙の背景放射源になる。ただし150億光年後から落下してくる空間から見ると、重力ポテンシャルの差で1000近い赤方偏移があり、時間のスピードも約1/1000だ。つまり0.1~0.2億年後と言うことになり、ここでの時間スケールから見ると無視できるほどの時間だ。そのためこの時の3000K放射で満ちた空間からの放射が150億光年後に落下してくる空間にとっての背景放射源となる。


空間が閉じてからは観測者の周囲は急速に冷却されていく。絶対零度の事象の地平で包まれるのだから外部空間からの3000K放射もそれに向かい、吸収される。分散していた物質の微粒子も冷却される。


さらに数億光年以上落下すると物質の集積が進み、次第に星が形成され、銀河を作り、銀河団を作る。


我々の落下速度は今のところ分からないが、光速よりはかなり遅いはずなので、たとえば光速の1/10だったとしよう。


宇宙ブラックホールの閉鎖空間を落下し始めてから1500億年ほど経過すると約150億光年の距離を落下している事になる。周囲の銀河、銀河団の形成が進み、現在のような宇宙になる。


我々より1500億年先に落下していった空間は、我々よりも1500億年、年をとった宇宙ということになる。しかし実際にはそこから我々の銀河に光が届くのに150億年を要するので我々より1350億年、多く年をとった宇宙を見ていることになる。


ただしその場所が重力ポテンシャルの差で赤方偏移が1000であったとすれば、時間の経過は1/1000でしかない。すると我々が落下し始めた時から見て3000億年/1000=3億年しか経過していない空間を見ていることになる。その頃の空間はまだ外部空間空の放射で空間が高温であり、恒星や銀河の形成も僅かで物質は微小粒子で分散しており空間全体としては約3000Kの黒体放射をしていた。その放射が赤方偏移1000のために約3Kの放射となって現在の我々の銀河に届いている。


それより後に落下していった空間は落下開始からより時間の経過した空間となり、急激に冷却されていき、通常の透明な宇宙空間になっていった。我々よりも1000億年先(時間)に落下を始めた空間は100億光年(距離)離れた場所であり、赤方偏移は約2。すると時間経過は約2400億年×1/3=800億年。すると我々の銀河周辺よりも800億年/1500億年=0.53。つまり我々の銀河周辺より宇宙年齢が約半分の若い宇宙を見ていることになる。




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