天文距离测量方法


目录:

1. 三角视差测距

原理:根据不同位置观察同一目标物体时的不同角度,用三角公式根据不同观察位置的距离,得出目标位置的距离。

对于远离地球的天文物体而言,我们能选用的最大距离为 地球在太阳轨道的直径2端点上。

地球到太阳的距离用a表示,a=1个天文单位。因此观察点的距离为2a, 对于远离地球的天体而言,他们在半年内的位置变化相对于到地球的而言,可以忽略。所以我们可以假设观测间隔半年的天体距离基本没变。 如下图:目标天体到太阳的距离为r。pi=地球目标太阳夹角。pi"为角秒=1/3600

r=a/sin(pi) ~=a/pi=206265*a/pi" pi"=1时,对应1pc~=3.26光年 测距极限约100pc。

2. 标准化烛光法(standardised candle method)

原理:发光天体的性质和亮度有很强的对应关系。只要知道了天体的性质,就可以知道他的绝对亮度(绝对星等)。

根据绝对亮度和不同观察距离亮度衰减的结果,就可以得出该天体和地球的距离。

2.1 分光视差法是利用恒星光谱中某些谱线的强度比和绝对星等的线性经验关系

不同性质的恒星,具有不同的光谱(特殊谱线的宽度)。从而可以得出该恒星的绝对亮度。

恒星的视星等受星际消光的影响,因此,在求分光视差时必须做星际消光的改正。

测距极限约10Kpc

2.2 主星序重叠法

恒星的颜色(光谱)和亮度(光强)之间存在某种关系(赫罗图)只关心成员星的光谱型,不需要光谱细节。

把星团作为一个整体目标,更容易辨识。对比绝对亮度的赫罗图和观察到的光谱型,就可以得出距离。

测距极限约500Kpc

2.3 造父变星

半径周期变化的恒星。而且周期和恒星绝对光度有关。周期越长光度越大。测得周期就可知道其绝对星等。

(北极星,就是一颗造父变星,它的光变周期接近4天)

测距上限10Mpc

2.4 Ia型超新星,I不是大写字母,而是罗马数字1。

白矮星能由伴星获得质量而逐渐增长,在它接近钱德拉塞卡极限之际,它的核心温度应该达到碳融合所需要的温度。由于通过质量累积的机制,只有在达到一定的质量时才能爆发,因而导致最大光度的一致性。

因为超新星的视星等随着距离而改变,稳定的最大光度使它们的爆发可以用来测量宿主星系的距离。

这种超新星有一个特点,它爆发之后的衰减速度,跟爆发时候的最大光度相关,也就是说,观察一颗Ⅰa型超新星从爆发到平复的亮度变化过程,就能知道它本身的亮度。既然本身的亮度已知,那么测量它从地球上看到的亮度,就能知道它和我们的距离了。超新星的亮度比造父变星大,适用的距离也更远。

测距上限100Mpc

3. 宇宙红移

原理:发光星体在宇宙大尺度上的退行速度跟距离正相关。

每种元素都有他特殊的吸收谱,发光星体在宇宙大尺度上退行会使其产生多普勒效应,从而导致吸收谱整体移动。

根据光谱移动的程度可以得出天体的运行速度,进而得到天体的距离。

测距上限1000Mpc