解决昴星团的距离难题

伤我心太深

原文标题：Resolving the Pleiades Distance Problem

　　作者：Kelly Beatty   原文来自：SkyandTelescope.com   Posted: 2014. 8. 28

　　编译：Melipal  审校：数星星的猫 （编译版权所有，未经许可请勿转载。）

　　使用射电干涉仪进行的一项新测量称，ESA的依巴谷卫星测量的昴星团距离存在明显的错误，而地基天文学家一直是正确的。

　　上周我在缅因州乡下清澈的夜空下快乐地观测了几个晚上。在凌晨我可以看到熟悉的星空地标——昴星团从东北方的松树丛上方升起。它们看起来如此精巧宁静，一点也不像是具有争议的天体，而这场争议已经困扰了天文学家15年了。

　　昴星团和毕星团这样的疏散星团是恒星演化的理想试验场，原因是其中的所有成员星有着同样的年龄和组分，但质量分布在很大的范围内。但是为了让这些模型发挥作用，至关重要的一点是，天文学家知道星团的精确距离。

　　

　　无论是否使用光学仪器观看，金牛座的昴星团（M45）都是一处壮观的风景。（图片提供：Akira Fujii）

　　于是依巴谷卫星登场了。这是欧洲空间局在1989年发射的一架小型轨道天文台。它的名称是高精度视差采集卫星的缩写，也与古希腊天文学家兼数学家——罗得岛的依巴谷谐音。

　　为了测量恒星的距离，依巴谷卫星使用了天文学家早已熟知的一种方法——三角视差法。卫星在地球轨道上的不同地点以大约0.001角秒的精度测量了大约12万颗邻近恒星的位置。这样的测量比地面望远镜允许的精度要精确得多，它们揭示出了邻近恒星相对更遥远的背景星的微小位移。位于1秒差距（3.26光年）之外的恒星相对1天文单位（也就是平均日地间距）的基线永远存在1角秒的位移。

　　因此从原则上说，依巴谷卫星应该能提供远至数百光年外的恒星的精确视差数据，轻松完善邻近疏散星团的距离数据，如金牛座的昴星团（M45）和毕星团、巨蟹座的鬼星团（M44）以及英仙座alpha星团等。

　　在1997年卫星数据公布的时候，热心的天文学家因此而雀跃。但“昴星团难题”几乎立即就浮出了水面。这里和这里的两篇文章描述了其中的细节，地面观测一直表明，昴星团位于大约435光年（133秒差距）之外。然而根据依巴谷卫星的结果，该星团距离只有392光年（120.2秒差距），且预计误差不超过1%。

　　如果这一星团确实比人们先前认为的近上10%，那么其中的恒星本征光度必然比恒星模型预言的更低。究竟是模型出了差错，还是卫星数据有误，一场争论开始了。大多数人悬而未决，但是这一差异仍未解决。昴星团难题成为让全世界天体测量工作者尴尬的主因。

　　更新更好的码尺

　　现在来自加州大学圣迭戈分校的卡尔·梅利斯（Carl Melis）等人看上去可能让这个问题得到了解决。在8月29日的《科学》杂志上，他们报告了根据另一种强有力的不同方法——甚长基线射电干涉测量得到的距离数据。他们看上去将距离确定为444.0光年（136.2秒差距），误差精度也是在1%以内。

　　

　　上图展示了数种方法测量的昴星团距离。（图片提供：Carl Melis & others / Science）

　　梅利斯的小组测量到的距离比先前地面的测量相符，但不符合依巴谷卫星的测量。如果这一结果禁得起检验，对于研究恒星标准模型的人来说，这是好消息。但是天文学家必须要尝试弄清，为何依巴谷卫星如此明显地误测了距离，而且要搞清整个恒星距离数据库是否都是不可信的。

　　有人怀疑，在处理依巴谷卫星数据的时候，任务科学家可能没有注意到一些系统指向误差，但目前还没有人找到这一点的证据。无论如何，ESA更精确的天体测量后续卫星——盖亚的任务小组对其进行了特别关注。

　　实际上，正如帕多瓦（Padova）天文台的利奥·吉拉迪（Léo Girardi）在伴随的《科学》杂志观点评论中所指出的那样，到了2020年，盖亚的数据应该可以完全解答让人困惑的依巴谷数据不一致问题任何残存的疑难。也许在昴星团的距离测量过程中确实存在错误，或者可以想象的是，星团的成员星沿视线方向非常分散。