我們是怎麼知道宇宙間各個遙遠星系距離我們多遠的呢?

2020-12-06 科學船塢

我們在看到有關的科學知識介紹時,常常聽到這個星系距離我們幾十萬幾百萬光年,那個星系距離我們幾千萬光年,感覺,呀,這是怎麼算出來的,難道是瞎猜的嗎。

科學家是絕對不會去瞎猜的,那麼該如何去測量兩個星系之間的距離呢,請看下面的簡要分說。

對於測量月球到地球的距離,我們只需發射一束雷射就可以,當初阿波羅計劃已經在月面上安裝了雷射反射器,測量雷射來回通過所需要的時間便可以測量出月球到地球的精確距離。

如果是測量星系呢,不是測量星球與星球該怎麼辦?

距離我們較近的星系比方說仙女星系,我們可以找到仙女星系中比較有特點的恆星,說白了還是測量星球與星球間的距離。

在日常生活經驗中,我們擺放兩隻蠟燭,一支放得離我們遠一些,一個近一些,會發現近一些的燭光很亮,遠一些的燭光很暗,近就亮、遠就暗,這樣看似就可以知道哪顆恆星距離我們更遠了,但是,恆星種類千差萬別,比方說有的恆星質量巨大,光芒即便距離我們比較遠也顯得非常亮,而有的恆星質量小,即便距離我們很近也顯得比較暗,這樣就不知道到底距離多遠多近了。

所以,天文學家需要一個標準,需要一個標準燭光,造父變星就是這種標準燭光,造父變星經過天文學家長期的觀測,已經積累了詳盡的數據,造父變星的亮度隨著時間有變化,天文學家可以根據測量造父變星來確定兩個星系之間的距離。

當年仙女星系以及本星系群中幾個鄰近的星系的距離就是依靠造父變星測量出來的。

像這種造父變星測距方法適用於離我們數千萬光年之內的星系之間的測距,如果距離我們還要遠的多,那麼可以採用紅移法,簡單點說,由於宇宙在膨脹,距離我們越遠的星系遠離我們很快,哈勃定律揭示了這一關係,測得的紅移值越大,說明距離我們越遠,遠離的速度越快。

還有另外一種遠距離的測量方法,可以測量數億光年外的星系距離我們多遠,那就是對於Ia型超新星的觀測,Ia型超新星爆發都是發生在白矮星的身上,並且還需要是一個雙星系統,當白矮星合併,或者是白矮星從其伴星或主星上獲得質量,達到白矮星穩定存在的質量上限時,白矮星就會爆發猛烈的熱核聚變,從而造成Ia型超新星爆發。

Ia型超新星爆發最大亮度的絕對星等與光度曲線有著很明確的函數關係,可以用於測量遙遠星系的距離。

測量星系的距離需要很多的觀測數據加以斧正,並不是胡亂猜測得到的數據,總結下來也就是這幾種方法:造父變星周光關係、紅移值測量、Ia型超新星爆發。

圖片來源於網絡,侵刪

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