【科技前沿】
本報北京6月20日電 記者齊芳從中國科學(xué)院國家天文臺獲悉,國際學(xué)術(shù)期刊《自然·天文》在線發(fā)表了中國科學(xué)院國家天文臺陳孝鈿副研究員領(lǐng)銜完成的一項重要成果——研究團隊發(fā)現(xiàn)雙周期的天琴座RR型變星是最好的標(biāo)準燭光,利用它的兩個周期來測量星系距離不再需要元素豐度的信息,這使得星系批量高精度測距得以實現(xiàn)。
浩瀚宇宙,何以丈量?天文學(xué)家的答案是用標(biāo)準燭光。標(biāo)準燭光是指宇宙中已經(jīng)知道光度的天體。恒星中有兩種常用的標(biāo)準燭光:年輕(千萬年)的造父變星和年老(百億年)的天琴座RR型變星。它們的內(nèi)在亮度分別是太陽的上萬倍和100倍。
陳孝鈿解釋:“它就像一盞已知功率的燈,內(nèi)在亮度是一致的。但當(dāng)我們離它越遠,觀測到它的亮度就越暗?!币话闱闆r下,天文學(xué)家們利用周光關(guān)系來確定恒星的內(nèi)在亮度——這兩類恒星的內(nèi)在亮度隨時間周期性變化,且兩者之間存在著線性的周光關(guān)系。利用周光關(guān)系,我們自然就可以得到這兩類恒星的內(nèi)在亮度,然后通過內(nèi)在亮度與觀測亮度的比較計算出距離。
不過,使用這種方法只能得到一個誤差為5%至10%的天體距離,如果想得到更精確的距離,就需要判斷標(biāo)準燭光是否足夠標(biāo)準。那么,怎么知道恒星夠不夠“標(biāo)準”?天文學(xué)家們發(fā)現(xiàn),恒星的內(nèi)在亮度會受元素豐度的影響,也就是說,擁有不同重元素的恒星具有不同的內(nèi)在亮度。要想知道精確的元素豐度,就要依靠光譜測量。而這個方法有一個缺點——貴。
我國的郭守敬望遠鏡已經(jīng)獲得了數(shù)千萬條光譜,是世界上最大的光譜庫之一。這讓我國科學(xué)家有了領(lǐng)先一步的機會。陳孝鈿研究團隊利用郭守敬望遠鏡等數(shù)據(jù),首次發(fā)現(xiàn)了雙周期天琴座RR型變星的多個周期與金屬豐度之間的線性關(guān)系,進而建立了雙周期天琴座RR型變星的周光關(guān)系。基于該周光關(guān)系,星系的距離誤差可以優(yōu)化到1%至2%。
我國空間站巡天望遠鏡將在未來兩年內(nèi)升空,它將能發(fā)現(xiàn)近百個近鄰星系中的雙周期天琴座RR型變星。利用該成果的方法,高距離精度的星系樣本將擴大20倍。屆時,我們有望看到一張精細的本星系群——也就是我們銀河系所在的一群星系的三維直觀圖象,并能得到一個誤差在1%的哈勃常數(shù)。
來源:光明日報
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