[新聞] 天文學家發現「量天尺」 解脈動恆星之謎

[libradollar (一步一步往上爬)]

天文學上精確測定恆星和星系的距離50年來一直是困擾天文學家們的難題，最近天文學家
了一種獨特的雙星系統為解開這一難題提供了一個「量天尺」——就是造父變星（
Cepheid Variable）。這項發現發表在11月25日的《自然》雜誌上。

造父變星

據美國每日科學網站報導，造父變星的大氣溫度會產生有規律的冷熱變化，導致整個恆星
體有規律的膨脹或收縮。因而星體會按照一定的週期規律性地變亮再變暗，這個週期從幾
天到幾個月不等。

20世紀初，美國天文學家李維特（H．Lieavitt）發現，造父變星的光變週期越長，其光
度（實際的發光能力）就越大。這就是著名的「周光關係」。

周光關係提供了一種簡便的恆星距離測量方法：假設有兩顆同樣亮度的恆星，距離地球較
遠的那顆看上去會較暗。如果目標是被天文學家們稱為「標準燭光」的造父變星，那麼只
要測定其光變週期便可獲知其光度，有了確定的光度值，天文學家就能根據其視星（即從
地球上看上去的亮度）推算其實際距離。

對於一個遙遠的星系，天文學家如果能在其中找到一顆造父變星，就能大致判斷其距離。
甚至判斷宇宙的膨脹速度。

測量造父變星質量

從上世紀60年代起，天文學家一直試圖測定造父變星的質量。針對這一問題，天文學界有
兩個主流的理論模型，其中一種方法是基於恆星的演化理論，而另一種則基於變星的物理
特性。採用第一種方法計算得出的造父變星質量值總會高出第二種方法結論20%—30%。天
文學家無法判斷哪種是對的。

「食雙星」解決難題

天文學家們新近發現的獨特雙星系統，可能成為解決這一難題的里程碑。

一個國際科研小組發現了一個獨特的造父變星，編號OGLE-LMC-CEP0227。它是一個雙星系
統，而且從地球的角度看去，這兩顆成員星交替「掩星」，天文學上稱為「食雙星」。

和普通雙星系統不同，「食雙星」的兩顆成員恆星相互繞轉的軌道平面和地球上我們看過
去的視線處於同一平面。因此當一顆恆星經過另一顆恆星面前時，它會遮住背後那顆恆星
的光芒，使它暫時變暗。這種亮度的變化讓天文學家獲得大量信息。科學家們據此計算出
這兩顆成員恆星的精確質量，以及它們的大小和軌道運動情況。這一質量測定結果的誤差
不超過1%，這是前所未有的。

研究小組的負責人，來自波蘭華沙大學的皮特任斯基說：「我們以前所未有的精度測定了一顆造父變星的質量。」新的質量數據支持恆星脈動
理論的預測。而基於恆星演化理論得出的數據和此次觀測所得的數據相差懸殊。

此次新發現的這一對雙星位於銀河系之外，屬於大麥哲倫星系範圍，距離地球約16萬光年
。這是非常罕見的，天文學家們希望將這把「量天尺」變得更加精準。

網址:http://www.epochtimes.com/b5/10/11/27/n3096747.htm


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◆ From: 118.170.16.70
推 Atropos0723:為何造父變星質量的精確測定，會使量天尺變得更精準呢
→ Atropos0723:不是只要精確測量光變週期與亮度就可以得知距離遠近嗎
→ Epsilon:問題在period-luminosity relation並不是固定已知的，所以
→ Epsilon:除了做更多觀測，也需要對造父變星的物理本質有更多瞭解
推 chienjr:我記得在20年前左右的書就有提到用造父變星來量測的事