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宇宙最好标准烛光被发现

测量天体距离有了一把更好的量天尺。依托我国郭守敬望远镜的海量光谱数据,我国天文学家发现双周期的天琴座RR型变星是最好的标准烛光,利用它的两个周期,可以直接测量星系到地球的距离,不再需要元素丰度的信息,这使得高精度批量测量星系到地球的距离成为现实。相关研究成果在线发表于《自然·天文》杂志。

“当我们仰望星空,星星是如此遥远,测量它们和我们的距离通常需要使用量天尺,即标准烛光。”中国科学院国家天文台副研究员陈孝钿说,恒星中有两种常用的标准烛光:年轻的造父变星和年老的天琴座RR型变星。

用作标准烛光的恒星亮度是随时间周期性变化的,并且周期与内在亮度之间呈现出线性的周光关系。“利用周光关系,我们可以得到这两类恒星的内在亮度,然后通过比较内在亮度与观测亮度,就可以计算出恒星和我们的距离。”陈孝钿说。

使用这种方法,我们可以得到一个误差为5%—10%的天体距离,但如果想得到更准的距离,则需要判断标准烛光是否足够标准。天文学家发现,恒星的内在亮度会受元素丰度的影响,也就是说,拥有不同重元素的恒星具有不同的内在亮度。因此,若要继续减小天体距离的误差,就需要测量这些标准烛光的元素丰度。

“元素丰度的测量成本较高,主要依靠光谱测量。我国的郭守敬望远镜已经获得了数千万条光谱,是世界上最大的光谱库之一。但拥有光谱测量数据的天体仍然只是冰山一角,目前只有不到5个河外天体到地球的距离误差小于2%。”陈孝钿介绍。

“我们首次发现了双周期天琴座RR型变星的多个周期与元素丰度之间的线性关系,进而建立了双周期天琴座RR型变星的周光关系。”陈孝钿说,基于该周光关系,星系到地球的距离误差可以优化到1%—2%,同时高精度批量测量星系到地球的距离也将成为现实。

(来源:《中国科技报》)

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