天文学家使用不同的方法来确定物体的距离——通过知道距离,一个人就可以知道他观察到的光的年龄。这些方法一起创造了宇宙距离阶梯:一些方法只能用于近距离,其他的只能用于中间距离,等等。梯子的每一级都提供了可以用来确定下一级的距离的信息。
到恒星的距离主要通过两种不同的方法来测量。
视差
在一年中,随着地球绕太阳公转,恒星的视位置似乎相对于远得多的恒星稍微移动了一些。你自己可以很容易地观察到这个现象。将你的手臂向前伸展,拇指向上。现在看你的拇指,在闭左眼和闭右眼之间进行交换。你的拇指看起来会相对于背景移动。这种现象被称为视差。通过测量表面运动的角度,并知道地球在绕太阳运行的轨道上移动了多远,就可以测量到与恒星的距离。从地面上看,这种方法在1000光年以外的地方也能很好地工作。
视差角非常小,以弧秒计:1/3600度。这个角度随着恒星离太阳距离的增加而减小。距离单位秒(视差秒)与此直接相关:1秒差(3.26光年)指的是视差为1角秒的物体。比邻星是距离太阳最近的恒星,距离太阳约1.3秒差(4.25光年)。
变星
有些恒星,如米拉或大星,会改变它们的亮度,按常规的时间尺度变得更亮或更暗。这些脉动变量的一个重要类型是造父变星,以发现的第一颗此类恒星命名:造父变星Delta。他们发现,它们的绝对光度与它们达到亮度最大值所花的时间直接相关——换句话说,与它们的脉动周期有关。因此,计算造父变星的距离是可能的。
由于造父变星是非常明亮的恒星,在整个银河系甚至在附近的星系中都可以看到它们。这使得天文学家能够测量远超过视差法范围的距离。这样,造父变星就成为天文距离测量的重要工具。
资料来源:NASA, ESA,哈勃遗产团队(STScI/AURA)-哈勃/欧洲合作