現在總共是有五個概念蝕星等,絕對星等的光變周期、光度還有距離,那麼蝕星等其實它是非常容易測量的。那同樣,光變周期我們也可以非常直截了當的測得,光譜又揭示出光變周期與光度之間的確切關係。那麼由光譜就能夠推測出絕對星等,知道了周光關係就等於知道了絕對星等。
在上期講到的這個公式,大n等於小n加5減5乘log,當中的三個未知量中的兩個量是已知的,那麼這個距離也就自然而然輕鬆得知了。所以呢大家也不用著急啊,就跟隨著我們稍微整理下這些關係,應該講還是比較能夠輕鬆得到這樣的一些階段。天文學家在知道這樣子一個周光關係之後,還可以講是如獲至寶。你想如果在某個星系,或者星團中觀測到這樣一顆造父變星,那麼恭喜你,你就獲得了一個道具,一把量天尺。因為你只要測一下光變周期,或者說光圖你就能知道她到底離你有多遠。雖然是近似的,但是已經是非常準確了。
就好比是我知道了旭東他離我有多遠,我就知道旭東所在的那個城市離我有多遠,這是很形象的一個比喻啊。那其實還有一個問題,就是造父變星他到底多不多呢?造父變星可以養在星系的外層,外邊到處都有。但就是它的這個變化範圍好像比較小一點,另外像帶脈雲小麥雲裡面的造父變星可以講是特別的多,數以千計,所以星系的外圍造父變星會多一些,如果想要測定一個星系的距離,那麼只要我們找到它邊緣當中的一顆或者幾顆,測一下它的光變周期就可以知道星系離我們有多遠。
過去我們把仙女座星系稱為仙女大星雲,很長時間我們都把它看作是銀河系的一部分。1919年的時候,哈伯正是觀測到仙女座大星雲中有一顆造父變星,對我們肉眼來講這是非常困難的,根本不可能看到,而且小的望遠鏡也根本就看不到它。經過測量發現她有著一個光變周期,是31.415天,光變周期越長這個光度就越大,也就是說這樣一個光變周期跟我們前面造父一的光變周期相比他長很多。他如果在銀河系還都很亮。但是現在只有18到19,所以大家可以做這樣一個類比,就是一個100瓦的燈泡,但是你看上去就像一隻蠟燭那麼亮,那說明燈泡離我們很遠。就是這麼個意思啊,
所以在這種情況下,哈勃就推算出這顆造父變星的距離呢大約是93萬光年,說明仙女座大星雲啊在93萬光年的這個位置上,但是不管怎麼講,肯定是在我們銀河系外面,他用這種方法還計算出好幾十個星系的距離,由此他便證明了星系外面還有星系。天外有天,我們銀河系和其他的星系一樣都是宇宙中的小島。這真的是造父變星了不起的貢獻。不過我覺得熟悉m31的朋友都知道,他離我們是起碼200萬光年以上,為什麼哈勃他得到的這個結論100萬光年都不到。
這是一個好問題,造父變星用於測距有一個難點,就是所謂的定標的問題。因為周光關係它反映出的光度的值是一個相對比較值,而非絕對值。事實上當年勒維特的發現也只不過是給出了周光關係的斜率,因為前面講的他是一個線性關係,出了一個斜率而並非一個絕對的定標。也就是說方程斜率有了,結局還沒有。要確定這個絕對值必須還要知道哪怕是一顆造父變星的絕對距離,但是幾乎所有的造父變星都在三角視差法的射程以外。
1913年丹麥天文學家赫茨普龍利用銀河系內13顆造父變星確定了樣本變星的平均距離,而直到50年代,通過對疏散星團的研究才解決了這個定標。在之前我們雖然有了尺,但我們並不知道他到底是多長。也就是說你可以拿兩個或者多個造父變星放在一起來做比較,你可以知道哪個更遠一點,但是你不能確切地知道某一刻她到底是在多少的距離。所以你得知道這個最小的那個刻度,或者說它到底意味著多長。另外呢還有一個問題,就是造父變星際上還包括了兩種性質不同或者更多的不同,我們把它稱之為新主義造父變星或者稱為經典造父變星。
他們有著各自的周光關係,也就是這個斜率。還有包括零點,就是所謂的結局也是不一樣的。對於相同的周期來講,它的光度要比造父變星要小1.4等左右,因為搞錯了這個類型,所以距離上就差了一倍多。如果這個標準零點不夠準確的話,可能測出的距離就不準了,如果星系的距離不準,那恐怕哈勃常數也有問題了。哈勃常數一旦不準確了,宇宙年齡恐怕也不準確了,所以這項工作可以講一直在做。包括哈勃太空望遠鏡,還有一八谷衛星上天
之後也做了大量的這種測定,所以可以這麼講吧,就現在周光關係掌握的是比較準確,而且不同模型之間的這種差異也比較小。就是說宇宙年齡,我們以後得到的是這個小數點之後越來越精確的這個數字。實際上你也可以看得到,就是造福變形在測定宇宙年齡的工作上面也是發揮了非常重要的作用。