天文测距最好标准烛光已被发现

光明日报北京6月20日电 记者齐芳从中国科学院国家天文台获悉，国际学术期刊《自然·天文》在线发表了中国科学院国家天文台陈孝钿副研究员领衔完成的一项重要成果——研究团队发现双周期的天琴座RR型变星是最好的标准烛光，利用它的两个周期来测量星系距离不再需要元素丰度的信息，这使得星系批量高精度测距得以实现。

　　浩瀚宇宙，何以丈量？天文学家的答案是用标准烛光。标准烛光是指宇宙中已经知道光度的天体。恒星中有两种常用的标准烛光：年轻（千万年）的造父变星和年老（百亿年）的天琴座RR型变星。它们的内在亮度分别是太阳的上万倍和100倍。

　　陈孝钿解释：“它就像一盏已知功率的灯，内在亮度是一致的。但当我们离它越远，观测到它的亮度就越暗。”一般情况下，天文学家们利用周光关系来确定恒星的内在亮度——这两类恒星的内在亮度随时间周期性变化，且两者之间存在着线性的周光关系。利用周光关系，我们自然就可以得到这两类恒星的内在亮度，然后通过内在亮度与观测亮度的比较计算出距离。

　　不过，使用这种方法只能得到一个误差为5%至10%的天体距离，如果想得到更精确的距离，就需要判断标准烛光是否足够标准。那么，怎么知道恒星够不够“标准”？天文学家们发现，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。要想知道精确的元素丰度，就要依靠光谱测量。而这个方法有一个缺点——贵。

　　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。这让我国科学家有了领先一步的机会。陈孝钿研究团队利用郭守敬望远镜等数据，首次发现了双周期天琴座RR型变星的多个周期与金属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。基于该周光关系，星系的距离误差可以优化到1%至2%。

　　我国空间站巡天望远镜将在未来两年内升空，它将能发现近百个近邻星系中的双周期天琴座RR型变星。利用该成果的方法，高距离精度的星系样本将扩大20倍。届时，我们有望看到一张精细的本星系群——也就是我们银河系所在的一群星系的三维直观图象，并能得到一个误差在1%的哈勃常数。