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天文距离是怎么推算出来的?

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online_member 发表于 2023-1-12 13:39:30 | 显示全部楼层 |阅读模式
天文距离是怎么推算出来的?
online_member 发表于 2023-1-12 13:39:41 | 显示全部楼层
先上图。

天文距离是怎么推算出来的?596 / 作者:何幕之之rl / 帖子ID:103785

图一 宇宙距离阶梯,来自《今日天文》

1. 离我们最近的月亮、金星等,可以采用雷达测距。
2. 远一些,可以采用三角视差方法(见图二)。日地的平均距离为 1天文单位(AU), 恒星对太阳和地球连线的张角π为该恒星的视差由于π很小, 天文距离是怎么推算出来的?381 / 作者:何幕之之rl / 帖子ID:103785

天文距离是怎么推算出来的?530 / 作者:何幕之之rl / 帖子ID:103785

图二 三角视差测距示意图,来自网络

最开始利用地面望远镜测距,由于地球大气的干扰,该方法只能测到50秒差距(pc)的距离,测到的恒星数目也只有几千颗。后来 1989 年依巴谷卫星上天,专门用于三角视差法测距,最远可达到 100 pc,观测恒星数多达 12万。现在Gaia卫星则开辟了三角视差测量的新时代,其测量精度高达10微角秒(1角秒等于1/3600度)水平。最新的Gaia Dr3给出了14.7亿颗恒星的天测数据,一般认为Gaia在5 kpc以内的距离测量还是较为准确的。
3. 再远一些,我们可以利用光谱视差方法。原理就是,通过光谱给定一颗恒星的有效温度、表面重力加速度、金属丰度,我们就可以给出它的绝对星等天文距离是怎么推算出来的?419 / 作者:何幕之之rl / 帖子ID:103785,那么再结合我们测量的视星等天文距离是怎么推算出来的?456 / 作者:何幕之之rl / 帖子ID:103785、消光天文距离是怎么推算出来的?974 / 作者:何幕之之rl / 帖子ID:103785等信息,就可以求出距离 天文距离是怎么推算出来的?240 / 作者:何幕之之rl / 帖子ID:103785天文距离是怎么推算出来的?474 / 作者:何幕之之rl / 帖子ID:103785
4. 再远一些,可以利用脉动变星,包括RR lyr、造父变星等。以造父变星为例,存在周光关系:光变周期P越长,绝对星等越大(见图三),即 天文距离是怎么推算出来的?582 / 作者:何幕之之rl / 帖子ID:103785,那么结合视星等m,用公式(3)就可以求出距离d。

天文距离是怎么推算出来的?110 / 作者:何幕之之rl / 帖子ID:103785

图三 造父变星周光关系,来自网络

5. 可以利用星团测距。星团的好处在于利用大批恒星,因此可以测得较远的距离。球状星团的恒星年龄相同,可以拟合等年龄线,得出等年龄线上恒星的绝对星等,然后结合视星等,同样可以求出距离,见图四。

天文距离是怎么推算出来的?688 / 作者:何幕之之rl / 帖子ID:103785

图四 球状星团赫罗图,来自《今日天文》

6. 可以利用一些极亮且绝对星等为常数的恒星,例如红团簇星(水平分支HB阶段)或TP-AGB(渐进巨星分支最上面)星,见图五。这些恒星由于很亮,且绝对星等为常数,因此可以测得较远的距离。

天文距离是怎么推算出来的?105 / 作者:何幕之之rl / 帖子ID:103785

图五 小质量恒星演化图,来自网络

7.  星系中的Tully-Fisher 关系和Faber-Jackson 关系。
旋涡星系的Tully-Fisher 关系:星系的绝对星等和内部物质的运动线速度有关,只要简单地观测星系的自转速度,就能得到非常准确的光度, 像往常一样,比较星系的真实光度和它的观测亮度,可以得到它的距离。
椭圆星系的Faber-Jackson 关系:星系的光度与星系中心部分的速度弥散有关,即  ∝ 天文距离是怎么推算出来的?82 / 作者:何幕之之rl / 帖子ID:103785 , 通过测量星系中心的速度弥散,得到真实光度,然后结合观测亮度,求得距离。

8. Ia超新星测距。Ia型超新星来自达到钱德拉塞卡质量(1.4倍太阳质量)的白矮星爆炸,其在光极大时的真实亮度是差不多的,绝对星等在-20左右,简单的从距离模数的公式中就可以得出距离。虽然其光度最大值并非完全一致,但可校准为标准烛光。

天文距离是怎么推算出来的?123 / 作者:何幕之之rl / 帖子ID:103785

图六 Ia型超新星光变曲线,来自网络

9. 哈勃定律测距。星系越遥远其退行速度越快。测量宇宙学红移 z 即星系远离我们的速度,结合哈勃常数即可确定星系的距离, 天文距离是怎么推算出来的?626 / 作者:何幕之之rl / 帖子ID:103785。临域的哈勃常数为74 km/s/Mpc。

天文距离是怎么推算出来的?13 / 作者:何幕之之rl / 帖子ID:103785

图七 哈勃定律
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