中新網(wǎng)北京6月20日電 (記者 孫自法)中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)6月20日發(fā)布消息說(shuō)，該臺(tái)陳孝鈿副研究員領(lǐng)銜完成的一項(xiàng)最新研究發(fā)現(xiàn)，雙周期的“天琴座RR型變星”是宇宙中目前所知最好的“標(biāo)準(zhǔn)燭光”，利用其兩個(gè)周期來(lái)測(cè)量星系距離不再需要元素豐度的信息，這一方法使得星系批量高精度測(cè)距得以實(shí)現(xiàn)。
本星系群的三維藝術(shù)圖。 中科院國(guó)家天文臺(tái) 供圖由中國(guó)天文學(xué)家完成的這項(xiàng)重要天文發(fā)現(xiàn)及研究成果論文，北京時(shí)間6月19日深夜在國(guó)際專業(yè)學(xué)術(shù)期刊《自然·天文》在線發(fā)表。
論文第一作者和通訊作者陳孝鈿科普稱，當(dāng)人們仰望星空，星星非常遙遠(yuǎn)，測(cè)量它們的距離通常需要使用的“量天尺”被稱為“標(biāo)準(zhǔn)燭光”。“標(biāo)準(zhǔn)燭光”就像一盞已知功率的燈，它的內(nèi)在亮度一致，當(dāng)人們離它越遠(yuǎn)，就會(huì)感覺(jué)它越暗，天文學(xué)家觀測(cè)到“標(biāo)準(zhǔn)燭光”的亮度隨距離的平方降低。
恒星中有兩種常用的“標(biāo)準(zhǔn)燭光”：年輕(千萬(wàn)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(yáng)的上萬(wàn)倍和100倍。
“我們?nèi)绾沃肋@兩類恒星的內(nèi)在亮度呢？”陳孝鈿解釋說(shuō)，這類恒星的亮度是隨時(shí)間周期性變化的，并且周期與內(nèi)在亮度之間存在著線性的周光關(guān)系(即周期(周)和內(nèi)在亮度(光)關(guān)系)。利用周光關(guān)系，天文學(xué)家自然就可以得到這兩類恒星的內(nèi)在亮度，然后通過(guò)內(nèi)在亮度與觀測(cè)亮度的比較計(jì)算出距離。
使用這種方法可以得到一個(gè)誤差為5%-10%的天體距離，但如果想得到更準(zhǔn)的距離，則需要判斷“標(biāo)準(zhǔn)燭光”是否足夠標(biāo)準(zhǔn)。天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，恒星的內(nèi)在亮度會(huì)受元素豐度的影響，也就是說(shuō)，擁有不同重元素的恒星具有不同的內(nèi)在亮度。
因此，如果天文學(xué)家想繼續(xù)減小天體距離的誤差，就需要測(cè)量這些“標(biāo)準(zhǔn)燭光”的元素豐度，而元素豐度依靠光譜測(cè)量的成本較高。中國(guó)的郭守敬望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)獲得數(shù)千萬(wàn)條光譜，是世界上最大的光譜庫(kù)之一，但有光譜測(cè)量的天體仍然只是冰山一角，目前只有不到5個(gè)銀河外天體的距離誤差小于2%。
陳孝鈿指出，本次研究中，研究團(tuán)隊(duì)利用郭守敬望遠(yuǎn)鏡等數(shù)據(jù)，首次發(fā)現(xiàn)雙周期“天琴座RR型變星”的多個(gè)周期與金屬豐度之間的線性關(guān)系，進(jìn)而建立雙周期“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%-2%。
他表示，中國(guó)空間站巡天望遠(yuǎn)鏡將在未來(lái)兩年內(nèi)升空，將能發(fā)現(xiàn)近百個(gè)近鄰星系中的雙周期“天琴座RR型變星”，利用國(guó)家天文臺(tái)最新研究成果的方法，高距離精度的星系樣本將擴(kuò)大20倍。“屆時(shí)，我們有望看到一張精細(xì)的本星系群(即銀河系和最近幾個(gè)星系組成的星系集體)的三維直觀圖象，并能得到一個(gè)誤差在1%的哈勃常數(shù)”。
據(jù)了解，一百年前，美國(guó)天文學(xué)家愛(ài)德文·哈勃測(cè)量了第一個(gè)銀河外星系仙女座大星云的距離，從而確定銀河外星系的存在，開(kāi)創(chuàng)星系天文學(xué)的研究。隨著技術(shù)的發(fā)展，天文學(xué)家現(xiàn)已能測(cè)量數(shù)百億光年之外的遙遠(yuǎn)星系的距離，知道銀河系只是浩瀚宇宙中的一粒星塵。如何更精準(zhǔn)地獲得一顆恒星、一個(gè)星系甚至整個(gè)宇宙的距離，也是當(dāng)前天文學(xué)家關(guān)注的熱點(diǎn)議題之一。(完)