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科学家是如何知道天体距离我们有多远呢?

2020.03.27

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经常听到各种关于天文的报道,动辄距离上千上万光年,对于如此遥远的距离,科学家又是如何得知的呢。简单一个字概括,就是“看”,用啥看?用望远镜看。不过,测量地月距离就不需要利用望远镜了,由于距离很近,直接采用电磁波测距就行了,由于电磁波的速度是光速,一来一回就可以计算地月距离了。

下文主要说说那些距离地球比较远的天体,究竟是如何计算天体距离的。

恒星视差法:

这种方法在100秒差距之内是有效的,秒差距是一种距离单位,1秒差距等于3.261光年,因此,恒星视差法可以精确的计算326光年内的天体距离。以地球绕日公转的轨道直径为底线,这样的话,可以根据不同时间观测到的那颗恒星的视差,解三角形就可以得出那颗恒星距地距离。

恒星视差法

光谱视差法:

这种方法在数百万光年乃至一千万光年以内都是有效的。利用望远镜观察这颗恒星的颜色,找到它在赫罗图里对应的位置,就可以确定它处在恒星演化的何种阶段,判定它的实际亮度有多少,即绝对星等。望远镜观测到的亮度是视星等,知道了绝对星等(实际的亮度)以及视星等(在地球上看它的亮度),代入距离公式,就可以计算出这颗星体距地球距离了。

赫罗图

造父变星:

造父变星是宇宙中表现较为奇特的恒星,它的亮度随着时间呈现出周期性的变化,这是可以确定的线性关系。造父变星周期性的变大变小,这是由于它辐射压力与引力不对等导致的,体型缩小的时候,光度变大,体型变大的时候,光度变小。

利用造父变星测距,与上面的方法类似,也要知道变星的绝对星等,由变星的视星等以及绝对星等代入到公式中就可以知道距离了。这种方法可以测量5000万光年之内的距离。

造父变星

超新星测距:

对于那些更为遥远的天体,可以采用超新星测距的方法,简而言之就是根据I型超新星爆发时候的亮度,I型超新星爆发时候的理论最大亮度是一定的,现在只要知道它爆发时候的最大视亮度就行了,大致的方法与上述是类似的,代入公式就可以知道距离。这种方法测量的范围比较遥远,可以测量数十亿光年的范围。

标准烛光

哈勃定律:

对于那些更为遥远的星系,在测量距离时需要用到哈勃定律,根据观测数据,可以得出红移值,根据红移值可以得出该星系远离我们的速度,根据哈勃推导出来的公式,即哈勃公式,远离的速度与距离是有一定关系的,代入公式就可以得知该星系距地距离了。此方法可以适用于遥远的可观测宇宙边疆。

哈勃定律

宇宙中天体众多,在测量遥远天体的距离时,天体一般指的是星系,因为单个恒星的发光能力已经不足以跨越如此遥远的距离被我们看到了,在更遥远的地方,哪怕是庞大的星系也只能看到微弱的光芒。天文学家得出的那些天文距离,并不是瞎猜的,数据的背后是有着庞大的观测数据以及理论支撑的。

文/科学船坞

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