宇宙中天体距离我们都是几百万光年,天文学家是如何测量的呢?

科技   科学   2024-12-13 20:45   安徽  

光年,是宇宙中所使用的一种长度单位,由于宇宙广阔的难以想象,天体与天体之间已经无法用米或者千米来衡量,于是就衍生出了光年

光年,简单来说就是光在真空中传播一年的距离,如我们所熟知的比邻星,距离地球大约是4.22光年,距离银河系最近的仙女座大星系是254万光年,最遥远的星系更是有135亿光年。

那么说到这里或许很多人会疑问。天体与天体之间的距离如此之长,甚至超乎了人类的想象,但天文学家们又是如何知道确切距离的呢?

其实天体虽然距离遥远,但我们仍可以通过很多方法得出,今天我们就来了解一下,目前天文学界常用的几种测定遥远天体距离的方法。

第一种是三角视差法,三角视差法一般是测量距离地球稍近的天体。天文学家在测定这些恒星距离时,会用地球公转轨道来做基线。

我们知道地球轨道是一个椭圆轨道,当地球位于轨道一侧和另一侧时,便会与遥远的天体形成一个等腰三角形,比如我们在1月分和7月份同时记录一颗恒星的位置,那么我们根据两侧恒星的视差得出三角形的顶角,从而就能知道三角形的高,而这个三角形的高就是这颗恒星到地球的距离。

不过这种方法只能测量近距离天体,如果当一个天体距离我们十分遥远,那么三角视差法便无法使用了,这时候就需要用到造父变星。

造父变星是宇宙中一种相对奇特的恒星,他的体积会发生周期性的变大和变小,亮度也会随时间呈现出周期性变化。并且它的光变周期越长,其光度就越大。”因此天文学家只要知道造父变星的绝对星等和视星等,即可通过公式计算出距离。因此造父变星也被称之为量天尺。

在上世纪20年代,埃德温.哈勃在研究仙女座星系到底是星云还是星系时,便是通过分析其中的造父变星,从它的‬视星‬等‬计算出了仙女座星系的距离,‬由此‬证实‬仙女座星系原来是河外星系。

而如果上升到更加遥远的距离,比如上百亿光年,则需要哈勃红移法了,在1929年,埃德温哈勃在观测遥远的天体时,发现大部分星系的光谱线都存在红移现象,离我们越远的星系红移值越大。

我们知道光也具有多普勒效应,当一个天体在远离时,光波被拉长,光谱的颜色会向红色端移动,如果靠近,颜色就会向蓝色端移动,也就说明遥远的星系都在互相远离。

并且哈勃还发现离我们越远的星系退行速度越快,由此提出了哈勃定律,即星系的退行速度与距离成正比。所以我们只要测出星系的红移值再得出退行速度,就可以知道遥远星系的距离。

其实测量天体距离不止有以上几个,比如还有分光视差法,星团视差法等等,因此当天文学家告诉我们某某天体距离地球多少光年,并非是胡乱猜测,而是通过计算得出来的!



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