天文測距最好標準燭光已被發現

光明日報北京6月20日電 記者齊芳從中國科學院國家天文臺獲悉，國際學術期刊《自然·天文》在線發表了中國科學院國家天文臺陳孝鈿副研究員領銜完成的一項重要成果——研究團隊發現雙周期的天琴座RR型變星是最好的標準燭光，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。

　　浩瀚宇宙，何以丈量？天文學家的答案是用標準燭光。標準燭光是指宇宙中已經知道光度的天體。恒星中有兩種常用的標準燭光：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，內在亮度是一致的。但當我們離它越遠，觀測到它的亮度就越暗。”一般情況下，天文學家們利用周光關系來確定恒星的內在亮度——這兩類恒星的內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系。利用周光關系，我們自然就可以得到這兩類恒星的內在亮度，然后通過內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，就需要判斷標準燭光是否足夠標準。那么，怎么知道恒星夠不夠“標準”？天文學家們發現，恒星的內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獲得了數千萬條光譜，是世界上最大的光譜庫之一。這讓我國科學家有了領先一步的機會。陳孝鈿研究團隊利用郭守敬望遠鏡等數據，首次發現了雙周期天琴座RR型變星的多個周期與金屬豐度之間的線性關系，進而建立了雙周期天琴座RR型變星的周光關系。基于該周光關系，星系的距離誤差可以優化到1%至2%。

　　我國空間站巡天望遠鏡將在未來兩年內升空，它將能發現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。