造父變星為什么被稱為“量天尺”(2)
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書之意2
為什么
1912年,也是一位聾啞人的美國女天文學家勒維特,在分析小麥哲倫星云中的25顆造父變星的時候,發現了一個有趣的規律:在一個光變周期中的平均亮度(視星等)越亮的造父變星,它的脈動周期就越長。反之,越暗的造父變星光變周期就越短。小麥哲倫星云本身的大小同它與我們的距離相比,是一個相當小的量,所以這25顆星可以近似看作在相同的距離上。因此,它們的視星等相差多少,也就反映了它們本身的光度(絕對星等)差異。所以,勒維特的這個發現被稱為造父變星的周光關系。這一關系反映了這類變星的內稟特性,就像強壯的人有強勁而緩慢的脈搏一樣。
造父變星的周光關系看似簡單,實則意義非凡。天文學研究中一直面臨著一個難題,就是如何測量天體的距離。如果我們測出一顆恒星的視星等,又知道了它的絕對星等,那么就可以根據亮度與距離的平方成反比的關系,計算出這顆恒星的距離。天文學中把用這種方法測得的距離稱為光度距離。視星等是我們可以直接測得的,可是,如何才能得知一顆恒星的絕對星等呢?長期以來,這是一個令人頭痛的問題!
于造父變星,這個問題解決了。它的周光關系將光度和時間這兩個完全不同的量聯系了起來。想知道某顆造父變星的絕對星等嗎?測測它的光變周期就可以了。然后我們就能知道它距離有多遠。不僅如此,更為重要的是,造父變星的周光關系還常常被用來測量其他遙遠天體的距離。比如在一個河外星系里發現了造父變星,那么這顆造父變星的距離,其實也代表了這個星系的距離。