Astronomy and Astrophysics
Vol.04 No.04(2016), Article ID:18733,12 pages
10.12677/AAS.2016.44008

Validation of New Gravity Universal Metric in Galaxy Luminosity and Galaxy Groups and Clusters

Xun Huang*

Ningjiang Middle School in Xingning, Xingning Guangdong

Received: Sep. 26th, 2016; accepted: Oct. 11th, 2016; published: Oct. 18th, 2016

Copyright © 2016 by author and Hans Publishers Inc.

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ABSTRACT

With the new cosmic gravity metric, the author gets the new equation of the new luminosity and the luminosity distance to draw the luminosity distance diagram of all the redshifts, which is a line cluster with slope = 0.5. Every luminosity can be shown accurately in this diagram. Point coordinates of luminosity’s diagram (L-L) gather on both sides of diagonal closely and regularly. All the redshifts can be drawn into diagram. There isn’t any diagram like this in standard cosmology. Through calculation and analysis, we can learn that galaxy groups and clusters of high redshift should be the Great Wall of galaxies. All physical quantities in the galaxy are influenced by basically well-distributed gravity effect in the universe and it increases as the redshift’s value increases. In the following discussion, there is only one cosmic horizon constant and all the physical quantities observed on the galaxy with all redshifts can be analyzed without dark energy.

Keywords:Infrared Flux Density, Universal Horizon, Luminosity Diagram, Galaxy Groups and Clusters

新引力宇宙度规在星系光度和星系团的验证

黄 洵*

广东省梅州市兴宁市宁江中学,广东 兴宁

收稿日期:2016年9月26日;录用日期:2016年10月11日;发布日期:2016年10月18日

摘 要

新引力宇宙度规导出新光度和光度距离方程,可以绘出全部红移的光度距离图,是斜率为0.5的直线簇,能对每个光度在图中精确表述。光度(L–L)图的点坐标集中在对角线两旁,紧凑有规律分布,全部红移绘出图。标准宇宙学没有这样的图。计算分析高红移星系团应该是星系长城局域。星系所有观测的物理量都受到宇宙基本均匀的引力效应,随红移值增大宇宙基本均匀引力增强。下面讨论中只有一个宇宙视界恆量,不用暗能量可以分析星系的全红移的光度距离图。

关键词 :红外通量密度,宇宙视界,光度图,星系团

1. 引言

当代主流学者们认为标准宇宙学是宇宙终极理论,己无懈可击。而現在任何权威学者的宇宙论著作中,可以举出很多宇宙观测数据无法解析的内容,下文仅从两个方面存在问题来分析讨论(还有很多问题另文讨论) 1)先由红外光度与距离的(横轴)–(纵轴)图,标准宇宙学存在缺点之一,与新引力宇宙度规导出红外光度与距离进行比较。2)标准宇宙学认为天文观测极小范围集中几十至几百个星系集群,当代普遍认为是星系团,据表(1)1,表(2)2中红移Z和红外通量,作者们用标准宇宙学的光度计算出比较,并结合新引力宇宙度规导出的光度计算值,经仔细分析比较,发现表(1)1和表(2)2有重大问题,是标准宇宙学存在重大缺点之一,新引力宇宙度规的光度,用全新的理论分析星系红外光度的精确分布,的具体方程,文献中没有统一公认的光度方程,此处无法给出。可以用新的光度距离进行理论分析距离与光度图和光度(L-L)图结构分布状况,具体到每个点坐标在图中所处的精确位置。通过理论分析不凭图都能了解点坐标的分布状况。后续文章给出类似图说明。新引力宇宙度规分析高红移星系团应该是星系长城局域。对标准宇宙学的存在缺陷会在后续文章逐一介绍讨论并给予新的解析,不能在此详述。

2. 新引力宇宙度规红外通量密度S3.6µm的光度计算

新引力宇宙度规的经典距离是(以下方程没有给出推导过程,主要以应用验证)

(1)

新引力宇宙度规的红外光度方程是

(2)

前方程用波长和通量密度表述的光度,后方程用频率和辐射流量表述的光度,具体到3.6 µm的光度时(据表(1)1,表(2)2中所给出单位导出),简化为

Table 1. The first three columns are the original data of Table (1), and the fourth column is the calculated value of Equation (2a). The value of the third column is smaller than that of the fourth column

表1. 表中前3列是表(1)原数据,4列是方程(2a)计算值。3列值小于4列值

(2a)

其中新引力宇宙度规的光度距离是

(3)

太阳光度,宇宙视界是上世纪定出,约为

Table 2. The first three columns are the original data of Table (2), and the fourth column is the calculated value of Equation (2a). The value of the third column is larger than that of the fourth column

表2. 表中前3列是表(2)原数据,4列是方程(2a)计算值。3列值大于4列值

表中的?表示原文计算有错,表(1)的光度距离比表(2)小。The ? in the table indicates that there are some mistakes with the calculation in original literature, Value of luminosity distance in Table (1) is small than Table (2).

(GІ∙y = 109光年,Mpc = 106秒差距) (文献 [1] (p. 69)书中称为理论值,经验证置信度高,但不精确)。近似于哈勃年龄年。下面表中(值为)。

查表(1),表(2)中红移z和通量,列表如下,表中各列30例,足于说明,表1中前3列是表(1)原数据,4列是方程(2a)计算值。表2中前3列是表(2)原数据,4列是方程(2a)计算值。2种宇宙学的光度比较。

表(1)的红移是,表(2)的红移是。表(1)高红移比表(2)多。从上面表1中看出第3列是表(1)的光度,表2中第3列是表(2)的光度,表(1)的光度比表(2)的光度整体暗(值小)。两表中第4列是,是前述表(1),表(2)的中间值。或者说,表(1)的光度小于,表(2)的光度大于。从表(1),表(2)直测的通量值分析,随红移的增加而通量值逐渐减小,是正常规律。计算表(1),表(2)的光度应具有连续性,即光度符合随红移的增加而光度增亮,但是从表1中,是表(1)的表2中是表(2)的。比较知2个值不合理,2个值合理,符合随红移的增加而光度增亮(值大)。表(1),表(2)中全部都是上述情况,原因是表(1),表(2)的作者们所用的光度距离各不相同(2个表都是同一英国天文台的星系、类星体表,观测数据较全量多,很有理论分析的价值。隔5年公布,2个表及文献 [2] [3] ,作者以Michael Rowan-Robinson (英国皇家理工学院名教授)为首,不知什么原因光度距离没有统一),标准宇宙学的光度距离没有统一,也无统一规范的距离光度图。表(1),表(2)的作者们论文不能绘出规范的距离光度图,是不允许的,是标准宇宙学重大缺点之一。在《开放的超新星目录》(The Open Supenova Catalog) https://sne.space/ (2016年6月)有更广泛的分析,另文讨论。

现在可以用新引力宇宙度规的光度方程(2a)和光度距离方程(3)绘出表(1),表(2)的距离–光度图,即(横轴)-(纵轴)图,简称红外距离光度dzLFalR图。査表(1),表(2)有下面2种情况,是绘制dzLFalR图时发现的情况。据附录2通量定值,红移Z非定值时(注:下面计算时宇宙视界值横轴以m为单位,纵轴以Mpc为单位,后面计算以此为据)。

红外通量密度时,附录2红移Z分别值计算6个点坐标分别是(9.95882, 3.77704),(9.91434, 3.75480),(9.49229, 3.54377),(10.26119, 3.92822),(9.50331, 3.54928),(10.10511, 3.85018)。(注:有效数字多,便于验算)任选上述2点坐标值计算直线斜率近似值是0.5。6个点坐标在斜率0.5直线上。若用(,)中以红移Z1,Z2定值计算直线斜率是0.5。其余情况相同。

红移Z定值时,据附录2,Z = 1.312时,分别是65.84(1315),35.79(2776),14.95(2875),17.35(4204),63.97(4243),7.34(30579)。纵坐标是3.936,横坐标对应分别是11.107,10.842,10.463,10.527,11.094,10.159。那么这6个点在距离横轴3.936的平行线上的点列(据表(1)估算约110个点列,现在只给出6个点列)。同法知其余情况相同。

假设一个红移Z = 1.312的星系上测出一颗超新星爆炸过程中的辐射流量,随观测时间增加从小快速增大到最大后,慢慢小到初始值或更小;这超新星的红移是不变量,所测是变量,则计算的也是变量,在图中距离横轴3.936的平行线上的点列,这些点列似伸缩弹簧的点排列。不用举具体例子,很好理解。

通过上面2例知道dzLFalR图是斜率0.5的直线簇,现在可以把表1表2中全部S3.6-Z合并绘dzLFalR图,共有2076483个点坐标,通量界值约是(可能超出6千,表中超千值概率小,而且在Z < 1内),所有点坐标,在以为定值(红移任取值),以斜率0.5的2条直线之间。还有很多点坐标不在上述2种情况,2个以上点坐标共点(天球坐标不同点,但Z完全相同的概率极小)概率极小。图中点坐标很多不属于2种情况,亦是正常情况。所有符合表1表2全部,Z点坐标,都能在图精确表出。此处没有绘出图,读者据上述介绍可以据表1绘出简图理解,不复杂(此处没有给出图,另文很多类似图供参考)。要具体分析普通星系,活动星系。星爆星系,类星体等的物理特性,必须具体绘图才能辩别清楚。

3. 星系红移与红外光度图的讨论

据文献 [4] 附录1图1是(作者称) L-Z (可称为红移光度图,简称ZL图),是标准宇宙学用计算机软件绘图,因标准宇宙学的光度计算参数随红移的増加而増加并变化,该图只能绘出Z < 1的图。据上面分析,完全可以绘全红移ZL图,并且用计算机软件绘出更规范有规律可循的图。为定值,红移Z非定值时,这些点构成ZL曲线,这ZL曲线合成ZL曲线簇。

如果修改为图,广义相对论定为光锥光度图。也是全红移曲线簇。红外通量密度时,前5段6个点坐标改为(, Z)或(, logZ)所绘的曲线是光滑的;通量密度S3.6µm定值时,红移Z非定值附录2,都能绘成光滑曲线。成为全红移ZL曲线簇。文献 [7] 图1、5、10、16、19都是ZL图,图1、5红移Z < 3,图10红移Z < 0.2,图16红移Z < 2.5,图19红移Z < 2,仔细分析5个图结构;文献 [2] [4] [7] 图关键之处是通量密度定值,红移Z非定值时,他们不能绘成ZL光滑曲线!文献 [2] [4] [7] 图不能将表1表2绘全红移ZL图曲线。

在把表1中有,结合方程(2)和可以绘出()图,文献称为红外光度(L-L)FalR图,和可见光的(L-L)图相同。点坐标有规律紧凑地靠在对角线两旁,是全红移图。此处亦没有给出图,读者据表1表2绘出简图理解。文献 [4] 附录1图2的(L-L)FalR2个图红移z < 0.5。比图1红移小1倍,更差。而且图2左图点坐标离散宽,方程(2)计算的(L-L)FalR图不出现此图象。文献 [7] 图18右图的点坐标十分分散,无规律可循。

4. 红移Z > 0.01星系团的新分析

文献 [5] (p. 423):星系团的图象显示所有几乎位于同一距离的成员星系,它们的视星等和角径都分布在很大的范围内。是当代难题之一,现在可用解析视星等产生的辐射流量计算的光度dzL图的分布。文献 [6] 中给出三个星系团的唯象型分析,三个星系团都能在图1中绘出。仅选其中星系团MSO461.6-0305理论分析,(其余同等情况)这个星系团Z = 0.54,(角径分析不在此)该星系团成员情况,正是文献 [5] 所述,星系团成员视星等分布在很大的范围,而且红移分布在大范围。文献 [6] Table 13和Table 21,选取视星等(文献 [5] (p. 46)中波段(SDSS) 625 nm)讨论,由各天文台公布的可见光视星等与辐射流量(单位是3.63 µJy)关系方程为

(4)

据文献 [6] 表13表21的红移值及视星等列表3,1、2、3列是原表值,第4列是方程(3)计算的光度距离,5列是方程(2) (4)的可见光度方程

(5)

计算值。

把星系团Z = 0.54代入方程(3)计算值3.5252,在纵坐标上定出该值,过这点作横轴平行线,星系团成员点源分列在平行线上下,共有70个点源,16个点源偏离平行线较远点源都在星系团划界外,54个点源在划界内,即在光度距离区间(3.4821, 3.5647),划界红移用方程(1)计算视纵向间距。红移值看出,16个点源在星系团MSO461.6-0305同一视线上(因为宇宙引力效应,光线沿类螺线传播,不在同一经典半径附近),不在星系团内,只有54个星系在该星系团内。星系团的dzL图只是局域的斜率为0.5的平行线簇,表3中4 5列构成(,)点坐标,例ID3635点坐标(9.578,3.6828)与ID3697点坐标(9.823,3.5472),前者远暗,后者近亮;在平面坐标系中,前者点坐标离横轴高靠左,后者点坐标离横轴低靠右。反之ID3625点坐标(10.082, 3.7609),

Table 3. New luminosity distance and luminosity can be calculated by redshift and apparent magnitude of members of galaxy groups and clusters (MSO461.6−0305)

表3. 星系团MSO461.6−0305的成员星系的红移值及视星等计算出的新光度距离和光度

Continued

ID3625为远亮比ID3635为近暗;ID3625点坐标离横轴高靠右,ID3635点坐标离横轴低靠左。这3个点坐标在dzL图精确表出,是dzL图中普遍情况,是必知基础。

文献 [6] 的Table 14和Table 23是RXJ1226 + 3332星系团的表,星系团红移划界是Z (0.67~1) (据表中实际红移估计),表中有120个星系,其中29个在划界外,91个在划界内,划界红移用方程(1)计算视纵向间距约882 Mpc。其情况和前述星系团相同。文献 [6] 的讨论中指出可能有些红移不在星系团内,以上划界红移是可行的。很好解决Binney & Merrifield在文献 [5] (p. 423)中星系团内成员星系红移大小(或远近)与光度大小(或亮暗)在理论图中精确分布。

这两个星系团是文献 [6] 的图1图2像大约覆盖5.5弧分 × 5.5弧分,由新引力宇宙度规推出视角径是

。(6)

上面方程中D实际垂直视径长,是宇宙视界,θ观测角径,单位角秒。可计算出MSO461.6-0305大约范围约3.12 Mpc × 3.12 Mpc,视纵向间距约357 Mpc;RXJ1226 + 3332大约范围约3.70 Mpc × 3.70 Mpc,视纵向间距约882 Mpc。显然垂直视平面积很小,视纵向间距很长,视直径和视纵向间距比分别约9‰、4‰;若视纵向间距约为6~9 Mpc时,用方程(1)估算ΔZ值约是0.001~0.004,不符合文献 [6] 表的实测红移值,所以这2个星系集群非团,应是局域的星系长城部分较恰当,其中许多矮星系及Irr星系看不到。超出划界外的星系红移较模糊,这样分析符合当前常规。一般红移Z < 0.001测的星系集群多是群或团,若Z > 0.01测的星系集群由团逐渐转为视向星系长城集群。

标准宇宙学的红移光度距离图在某些文献中(不举具体图),只能绘出有限局域无规律的图。以上所述虽然没有给出图,叙述清楚,需读者简单绘图以便加深理解。

5. 讨论与小结

① 上面较详介绍红外距离光度dzL图结构,简介光度(L-L)图,这2个图都是新引力宇宙度规理论分析结果之一,每一个电磁波段观测值,通量或辐射流量,红移Z都是被宇宙基本均匀的稀薄物质的极弱引力效应控制,所以对前述图用理论分析其结构,没有给出图,可以了解点坐标的精确分布规律,没有暗能量参与分析。② 表1表2的制表者和文献 [2] [3] 作者没有上述的前沿性重要内容。文献 [2] 的红外光度(L-L)FalR图点坐标是无规律松散分布,原因是所用的光度距离不准确。其余的图都是唯象图。dzLFalR图他们无法绘出。最新文献 [2] [4] [7] 红外作者为什么不绘出全部观测的红移?此处dzL图、ZL图和(L-L)图表出全部观测的红移,正是优于文献 [2] [4] [7] 情况。③ 红移定值通量非定值,反之通量定值红移非定值;红移值小大(近远),对应通量值大小,计算出的光度对应大小(亮暗)变化,可以由理论分析清楚,这3个最基础光度图分布问题和理论分析,影响整体分布规律,关键通量密度定值,红移Z非定值时标准宇宙学无法处理恰当,是当代文献重大缺点之一。④ 此处方程绘(Z,)图,或(,)图,是全红移光滑曲线;而ZL图,dzL图,(L-L)图也是全红移曲线簇。前者只有1个红移变量;后ZL图,dzL图有2个变量红移和通量(或辐射流量);(L-L)图变量有1个红移和2个通量(或辐射流量)。是纯广义相对论在星系红移光度普适理论最佳应用分析!附录1给出文献 [4] 的4个截图,供上面讨论结果比较。⑤经对高红移星系团成员星系(文献 [6] 中的2个表)计算分析知,高红移星系团是星系长城局域,可称为星系纤维局域柱吗?!是真实存在的宇宙普遍现象,文献中还未发现的新现象。很多壮观的引力光弧正是星系长城局域作用产生的!以上内容本专业普通大三以上,学习认真者都能读懂,通俗易懂!

文章引用

黄 洵. 新引力宇宙度规在星系光度和星系团的验证
Validation of New Gravity Universal Metric in Galaxy Luminosity and Galaxy Groups and Clusters[J]. 天文与天体物理, 2016, 04(04): 69-80. http://dx.doi.org/10.12677/AAS.2016.44008

参考文献 (References)

  1. 1. 何香涛. 观测宇宙学[M]. 第二版, 北京: 北京师范大学出版社, 2007: 69.

  2. 2. Rowan-Robinson, M., Babbedge, T., Oliver, S., et al. (2008) Photometric Redshifts in the SWIRE Survey. MNRAS, 386, 697-714. http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-2966.2008.13109.x

  3. 3. Rowan-Robinson, M., Gonzalez-Solares, E., Vaccari, M. and Marchetti, L. (2013) Revised SWIRE Photometric Redshifts. MNRAS, 428, 1959. http://lanl.arxiv.org/abs/1210.3471v1

  4. 4. Marchetti, L., Vaccari, M., Franceschini, A., et al. (2015) The HerMES Submillimetre Local and Low-Redshift Luminosity Functions. MNRAS, 456, 1999-2023. http://lanl.arxiv.org/abs/1511.06167v1 http://dx.doi.org/10.1093/mnras/stv2717

  5. 5. Binney, J. and Merrifield, M., 著. 星系天文学[M]. 赵刚, 陈玉琴, 等, 译. 北亰: 中国科学技术出版社, 2004: 46, 423.

  6. 6. Inger, J. and Chiboucas, K. (2013) Stellar Populations and Evolution of Early-type Cluster Galaxies: Constraints Fromoptical Imagingand Spectroscopyof z=0.5-0.9 Galaxy Clusters. Astronomical Journal, 145, Article ID: 77. http://lanl.arxiv.org/abs/1301.3177v1

  7. 7. Symeonidis, M., Vaccari, M., Berta, S., Page, M.J., et al. (2013) The Herschel Census of Infrared SEDs through Cosmic Time. Oxford Journals Science & Mathematics MNRAS, 431, 2317-2340. http://lanl.arxiv.org/abs/1302.4895v1

附录1. 复制文献 [4] 4个原图供参考

Figure 1. Only diagram of Z < 1 can be drawn according to the two diagrams and infrared luminosity diagram of all redshifts can’t be drawn, which is one of the most serious problems in standard cosmology

图1. 左图是通量密度S250μm红外光度-红移图,右图是一般红外光度-红移图,2个图只能绘出Z < 1的图,不能绘出全红移的红外光度图,是标准宇宙学重大缺点之一

Figure 2. Only diagram of Z < 0.5 can be drawn according to the two diagrams and Diagram (L−L) of all redshifts can’t be drawn. Point coordinates should gather closely on both sides of the diagonal. Especially in the left diagram, point coordinates gather far away from the diagonal, which is one of the most serious problems in standard cosmology as well

图2. 左图是图,右图是图,2个图只能绘出Z < 0.5的图,不能绘出全红移的(L−L)图,点坐标必须紧凑集中对角线两旁,特别左图偏离对角线大远,也是标准宇宙学不能绘出全红移重大缺点之一

附录2

射电星系的红移与通量密度Sλ。(1)红移定值时,非定值査表(1),如下(注:括号内是表下载时自动排列序号,省去名或坐标,方便查对,用名或坐标大冗长):

时,S3.6分别是67.71(133),5.92(399),44.52(555),48.41(771),7.43(1969),2948.65(12724)。

时,S3.6分别是16.41(190),6.05(303),4.98(659),10.61(1066),14.40(4610),7.46(4775)。

时,S3.6分别是16.99(94),12.22(96),4.63(257),20.02(381),57.29(799),105.75(3509)。

时,S3.6分别是10.29(395),14.08(406),105.80(556),8.77(567),5.08(572),121.51(1446)。

时,S3.6分别是83.42(139),26.31(270),98.16(535),52.63(683),67.63(1028),161.78(3406)。

时,S3.6分别是65.84(1315),35.79(2776),14.95(2875),17.35(4204),63.97(4243),7.34(30579)。

时,S3.6分别是39.13(4),11.34(29),34.15(67),25.00(154),23.42(205),66.47(323),118.04(532),8.10(646),17.62(688),16.75(728),24.07(880),8.22(929),35.89(939),14.73(1123)。

时,S3.6分别是20.19(8),45.11(69),48.79(358),30.37(376),105.80(556),62.98(566),16.84(652),32.16(672),14.19(816),50.90(843),27.37(857),22.34(921),98.64(969),11.36(1015),102.59(1259)。

时,S3.6分别是6.90(144),16.86(949),17.45(461),18.70(1264),10.59(1354),48.11(1798),29.00(1899),8.46(2759),87.64(3092),49.62(4372),68.74(6498),20.49(9304),28.18(10221),89.10(23542)。

时,S3.6分别是6.24(1501),9.91(1507),13.84(1566),17.05(6017),9.76(8843),46.67(14448),13.40(21765),5.49(27857)。

时,S3.6分别是20.19(9),7.41(16942),6.99(23564),10.66(25256)。

(2) 通量密度S3.6µm定值时,红移Z非定值査表(1),如下

时,Z分别是0.629(133),2.802(10811),0.380(13586),3.074(14597),0.300(15905)。

时,Z分别是1.344(893),0.941(1764),0.897(7235),1.291(11778),0.690(15638),0.570(21808),0.445(29629),1.099(29694)。

时,Z分别是0.521(1653),0.387(6010),0.854(18152)。

=32.27时,Z分别是0.107(905),0.486(2325),0.675(6093),0.290(8564)。

=32.95时,Z分别是0.432(195),1.138(20150),0.828(23040)。

时,红移z分别是0.493(1),0.197(2291),0.607(3371),0.667(7471),0.535(12483),1.118(18701),0.230(19172)。

时,红移z分别是0.102(2573),0.932(3960),0.432(15732),0.950(16576),0.413(17735),0.466(28045)。

时,红移z分别是0.614(1157),0.607(8833),0.459(11448),0.197(12890),0.169(13670),0.528(13506),0.828(20414),0.803(24508),0.549(25502)。

时,红移Z分别是0.897(66),0.493(6202),0.600(12443),0.521(18201),0.186(24295),1.388(28346)。

时,红移Z分别是4.152(10821),0.879(10831)。

时,红移Z分别是1.0519(14),1.745(20840)。

时,红移Z分别是1.333(57),0.871(11487)。

时,红移Z分别是1.270(19363),0.968(19412)。

时,红移Z分别是0.349(2),0.253(12711)。

时,红移Z分别是0.439(45),0.406(9248)。

时,红移Z分别是0.318(14),0.754(777),1.466(19335)。

表(1),表(2)中大量存在上述情况,仅是极小部分情况,概率可高达60%以上,各种星系、类星体表的红移、通量密度和视星等的有效数字各不相同,则上述情况的概率随有效数字增加而减小,但不会无。而且表(1),表(2)可以绘出全红移的Figure 1和Figure 2 (附录1)。这2个表中上述2种规律隐含着没有开发的物理性质。是纯广义相对论导出的新引力宇宙度规在理论分析中才能发现这种规律。

NOTES

*中学数学高级教师。

1II/326/zcatrevPost annotationRevised SWIRE photometric redshifts (Rowan-Robinson+, 2013) [DB] Revised SWIRE photometric redshift catalogues (1009607 rows) VizieR http://vizier.u-strasbg.fr/viz-bin/VizieR-4

2II/290/finalcatPost annotationSWIRE Photometric Redshift Catalogue (Rowan-Robinson+, 2008) [DB]. SWIRE photometric redshift catalogue (1066876 rows) http://vizier.u-strasbg.fr/viz-bin/VizieR-4

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