新主義造父變星的發明者 丹麥天文學家赫茨普龍

2021-01-08 感動了整個世界

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。

相關焦點

  • 「造父變星」幫助天文學家繪製銀河系的3D地圖
    許多天文學家小組一直在繪製銀河系的3D地圖,華沙大學天文臺的研究人員利用一種特殊的恆星類型(造父變星)繪製了一幅高級地圖。 造父變星是一種脈動的恆星,其日-月變化周期極其穩定,並與其真實光度密切相關。
  • 天文學家又發現一顆富鋰的造父變星,整個銀河系只發現了5顆!
    天文學家最新發現了一顆新的富鋰銀河系造父變星,這顆恆星是通過高解析度光譜觀測確定。這個新發現的天體被命名為V363Cas,是我們銀河系中已知的第五顆富鋰經典造父變星,其研究發現發表在《arxiv》上。造父變星發出黃色的光,屬於黃巨星分支,其亮度隨著時間的推移而變化,這是恆星有規律脈動的結果。
  • 造父變星「定位」銀河系附近矮星系
    天文學家在銀河系大圓盤面的遠側發現了群集的年輕脈動變星,新的發現有助於他們尋找以往未曾看到的也許由暗物質構成的矮星系,很多的矮星系躲藏在銀河系外側的塵埃雲團,天文學家一直未能確定它們的位置。羅徹斯特理工學院的蘇坎雅·查克拉巴爾蒂組建了一支天文團隊,他們分析了從歐洲南方天文臺收集的近紅外線數據,4顆年期恆星大約距離地球30萬光年,它們是天文學家極力尋找的造父變星,造父變星被天文學家看成是測量天空距離的「標準燭光」,它們被用來測量天體的距離。查克拉巴爾蒂解釋說,他們發現的四顆年輕恆星是迄今為止在靠近銀河系圓盤面區域出現的最為遙遠的造父變星,《天體物理學通訊》刊登了科學團隊的探測成果。
  • 【知識科普】亮度時常變化的恆星 造父變星
  • 天琴座RR造父變星的周光關係對宇宙學意義非凡
    大約在同一時間,美國天文學家哈洛·莎普利使用另一種恆星(天琴座RR型變星)作為標準燭光,測量了銀河系圓盤的大小,發現其直徑只有幾十萬光年。19世紀90年代,美國天文學家愛德華·查爾斯·皮克林發現了第1顆天琴座RR型變星,也就是恆星——天琴座RR。
  • 【E.N.】造父變星,不是造個父親變成了星星
    今天,就來了解一下天文學家手中的「量天尺」:造父變星早在1784年,英國的約翰·古德裡克發現仙王座δ的亮度周期性地變化,他詳細觀察記錄了這顆星的亮度變化,最亮時3.7等,最暗4.4等,周期為5.4天。1908年,美國的女天文學家亨利愛塔·勒維特統計了大小麥哲倫星雲內的成千上萬顆變星,她發現了一個重要的線索:造父變星這一類變星光變周期越長,
  • 三葉星雲背後發現一對位於銀河系遠端的造父變星
    用紅外線進行觀測,可以讓天文學家看穿布滿塵埃的銀河系中心,並能夠發現許多一直將自己隱藏得很好的天體。本文所提及的,只是整個VISTA巡天觀測中的一小部分,但即使如此,天文學家還是在三葉星雲正後方的遙遠太空中發現了兩顆前所未知的造父變星。這是人類首次在銀河系核球另一側的中心平面上發現這類恆星。
  • 又發現三顆新的造父變星,最遠一顆在19500光年之外!
    博科園:本文為天文學類利用美國國家航空航天局(NASA)延長的克卜勒(Kepler)任務K2,天文學家發現了三顆新的造父變星βCEPEI(βCEP)星是質量較大的非超巨型變星,光譜類型為O或B型,由於低階壓力和引力模式脈動,表現出光度、徑向速度和線形的變化。觀測表明,這類恆星大多屬於早期B型恆星,質量範圍在8.0至17個太陽質量之間。特徵是其相對高頻的脈動(通常在2至7小時之間)。對造父變星的研究可以幫助天文學家,更好地了解大質量恆星的內部。研究這類天體的最好方法之一是星震學。
  • 又發現三顆新的造父變星,最遠的一顆在19500光年之外!
    利用美國國家航空航天局(NASA)延長的克卜勒(Kepler)任務K2,天文學家發現了三顆新的造父變星。新發現的這三顆恆星,是已知這類恆星目錄中,仍然是很少的一個重要補充,其研究發現發表在《arXiv》上。βCEPEI(βCEP)星是質量較大的非超巨型變星,光譜類型為O或B型,由於低階壓力和引力模式脈動,表現出光度、徑向速度和線形的變化。
  • 在1800光年之外,發現一顆特殊的造父變星,脈動周期達1.49天!
    造父變星是宇宙的標準燭光,利用歐空局XMM-牛頓衛星,天文學家對一顆名為V473LYR的特殊造父變星進行了X射線觀測。研究結果表明,這顆恆星有一個年輕低質量的伴星,這一發現發表在《arxiv》上。一般來說,造父變星是發黃光的恆星,亮度隨著時間的推移而變化,這是由於有規律的恆星脈動結果。
  • 在1800光年之外,發現一顆特殊的造父變星,脈動周期達1.49天!
    造父變星是宇宙的標準燭光,利用歐空局XMM-牛頓衛星,天文學家對一顆名為V473LYR的特殊造父變星進行了X射線觀測。研究結果表明,這顆恆星有一個年輕低質量的伴星,這一發現發表在《arxiv》上。一般來說,造父變星是發黃光的恆星,亮度隨著時間的推移而變化,這是由於有規律的恆星脈動結果。
  • 造父變星脈動周期和恆星本身的光度之間遵循一個正比例的關係
    結果她真的發現了一些特殊的變星,這些變星叫做「造父變星」,在這類變星裡面最著名的那一個就是「造父」,這是中國古代對這個星座的命名。,這個規律就是造父變星的脈動周期和恆星本身的光度之間遵循一個非常好的正比例的關係,這個關係稱為造父變星的周期和光度的關係,簡稱「周光關係」。
  • 如何測出90萬光年一顆星的距離?多虧這個失聰的女人
    造父變星的光變周期有長有短,一般是在1-50天之間,也有少數上百天的。這個變化周期只是一個新的發現,而造父變星真正成為廣闊宇宙中測量各個恆星、星系和星系團距離的「標準燭光」,這得等到1908年。美國的女天文學家勒維特,通過對大麥哲倫星雲中的25顆造父變星的觀察,發現另外一個非常重要的規律:在距離相同的情況下,它們的光變周期與可視亮度成正比。
  • 每日天文丨科學史上的今天如何測量,看天體測距之「造父變星」
    什麼是造父變星?1785年初,年僅19歲的英國天文學家古德裡克注意到仙王座星是一顆變星,這顆星在中國古代叫做造父一。這顆星 在極亮的時約有3.78等,隨後慢慢變暗, 4天後暗到.63等,然後亮度陡然增加,在1天零8小時後又達到了最亮的3.78等。這叫光變周期",顯得非常穩定,確切地講是5. 33068。從有觀測記錄以來,造父一的光變周期只稍微變短了13秒而已。
  • ...埃德溫·哈勃(Edwin Hubble)在仙女座星系中發現了第一顆造父變星
    哈勃望遠鏡觀測M31中的造父變星    造父變星(Cepheid variable star)是一類高光度周期性脈動變星,也就是其亮度隨時間呈周期性變化
  • 銀河系身材是S形 從20多萬張照片確認造父變星
    波蘭華沙大學等機構研究人員分析了智利拉斯坎帕納斯天文臺拍攝的20多萬張太空照片,從10億顆恆星中確認2431顆有「量天尺」之稱的造父變星,並直接測量了這些造父變星與太陽之間的距離。造父變星是亮度會發生周期性變化的一類恆星,常用於測量星系距離。通過確定這些恆星相對於太陽的三維坐標,研究人員繪製了一幅精細的銀河系三維圖。
  • 造父變星的光周關係怎樣理解?恆星的光度為何會周期變化?
    本文參加百家號科學#了不起的天文航天#系列徵文造父變星就像是宇宙中的燈塔,為我們指明了遙遠星系的距離。下面我將通過歷史(如何發現),科學(光周關係,有什麼用)和物理(光度為何會變)三個方面回答這個問題。
  • 採用天琴座RR型變星作為標準燭光測量出銀河系的大小
    大約在同一時間,美國天文學家哈洛·莎普利使用另一種恆星(天琴座RR型變星)作為標準燭光,測量了銀河系圓盤的大小,發現其直徑只有幾十萬光年。19世紀90年代,美國天文學家愛德華·查爾斯·皮克林發現了第1顆天琴座RR型變星,也就是恆星——天琴座RR。
  • 變星:存在的意義在於改變
    NASA / GALEX1596年,德國天文學家大衛·法布裡修斯相信自己發現了一顆新星。8月,他在天空中發現了一個亮點;10月,這個亮點消失了。但是1609年這個亮點又再次出現了。這令他十分震驚,因為這不像一般新星的表現。法布裡修斯發現的不是新星,而是蒭藁增二,一顆變星。