科學也可以如此靠近

宇宙有一種星球號稱量天尺,這就是造父變星

10月
27
2018

2018年10月27日21時 今日科學 菜葉奇聞

菜葉奇聞

造父變星是變星的一種,它的光變周期(即亮度變化一周的時間)與它的光度成正比,因此可用於測量星際和星系際的距離。由於根據造父變星周光關係可以確定星團、星系的距離,因此造父變星被譽為「量天尺」。

1908-1912年,美國天文學家勒維特(Leavitt)在研究大麥哲倫星雲和小麥哲倫星雲時,在小麥哲倫星雲中發現25顆變星,其亮度越大,光變周期越大,極有規律,稱為周光關係。

由於小麥哲倫星雲距離我們很遠,而小麥哲倫星雲本身和距離相比很小,於是可以認為小麥哲倫星雲中的變星距離我們一樣遠。

科學家們經過研究發現,這些變星的亮度變化與它們變化的周期存在著一種確定的關係,光變周期越長,平均光度越大。

人們把這叫做周光關係,並得到了周光關係曲線。這樣,天文學家就找到了比較造父變星遠近的方法:如果兩顆造父變星的光變周期相同則認為它們的光度就相同。

這樣只要用其他方法測量了較近造父變星的距離,就可以知道周光關係的參數,進而就可以測量遙遠天體的距離。

以後在測量不知距離的星團、星系時,只要能觀測到其中的造父變星,利用周光關係就可以將星團、星系的距離確定出來。

造父變星本身亮度雖然巨大,但是不足以測量極遙遠星系核天體,能夠用來測量的河外星系較少,更遠的星系用1a型超新星測量,這類超新星是白矮星吸積伴星物質達到錢德拉錫卡極限後發生劇烈熱核反應爆炸形成,內稟廣度比較一致(但是仍有少量彌散,可用「菲利普斯關係」校正),成為造父變星的接力者。

其他的測量遙遠天體的方法還有利用天琴座RR變星等方法,但是天琴座RR變星亮度遠小於造父變星,測量範圍比造父變星還小得多,精確性也不如造父變星,比較少用。

造父變星在可見光波段,光變幅度0.1~2等。光變周期大多在1~50天範圍內,也有長達一二百天的。

由於造父變星具有確定的周光關係,在測量星團、星系的距離時,只要觀測到其中的造父變星,就可以利用周光關係確定它們的距離。因此,造父變星被稱為「量天尺」。

美國著名天文學家哈勃就是利用仙女座星系中的造父變星,測定了仙女座星系的距離,隨後巴德又對其進行了修正,證實了它是一個河外星系。

文章來源:菜葉網


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