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光明日報(bào)北京6月20日電?記者齊芳從中國科學(xué)院國家天文臺獲悉，國際學(xué)術(shù)期刊《自然·天文》在線發(fā)表了中國科學(xué)院國家天文臺陳孝鈿副研究員領(lǐng)銜完成的一項(xiàng)重要成果——研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)雙周期的天琴座RR型變星是最好的標(biāo)準(zhǔn)燭光，利用它的兩個周期來測量星系距離不再需要元素豐度的信息，這使得星系批量高精度測距得以實(shí)現(xiàn)。

浩瀚宇宙，何以丈量？天文學(xué)家的答案是用標(biāo)準(zhǔn)燭光。標(biāo)準(zhǔn)燭光是指宇宙中已經(jīng)知道光度的天體。恒星中有兩種常用的標(biāo)準(zhǔn)燭光：年輕（千萬年）的造父變星和年老（百億年）的天琴座RR型變星。它們的內(nèi)在亮度分別是太陽的上萬倍和100倍。

陳孝鈿解釋：“它就像一盞已知功率的燈，內(nèi)在亮度是一致的。但當(dāng)我們離它越遠(yuǎn)，觀測到它的亮度就越暗。”一般情況下，天文學(xué)家們利用周光關(guān)系來確定恒星的內(nèi)在亮度——這兩類恒星的內(nèi)在亮度隨時(shí)間周期性變化，且兩者之間存在著線性的周光關(guān)系。利用周光關(guān)系，我們自然就可以得到這兩類恒星的內(nèi)在亮度，然后通過內(nèi)在亮度與觀測亮度的比較計(jì)算出距離。

不過，使用這種方法只能得到一個誤差為5%至10%的天體距離，如果想得到更精確的距離，就需要判斷標(biāo)準(zhǔn)燭光是否足夠標(biāo)準(zhǔn)。那么，怎么知道恒星夠不夠“標(biāo)準(zhǔn)”？天文學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，恒星的內(nèi)在亮度會受元素豐度的影響，也就是說，擁有不同重元素的恒星具有不同的內(nèi)在亮度。要想知道精確的元素豐度，就要依靠光譜測量。而這個方法有一個缺點(diǎn)——貴。

我國的郭守敬望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)獲得了數(shù)千萬條光譜，是世界上最大的光譜庫之一。這讓我國科學(xué)家有了領(lǐng)先一步的機(jī)會。陳孝鈿研究團(tuán)隊(duì)利用郭守敬望遠(yuǎn)鏡等數(shù)據(jù)，首次發(fā)現(xiàn)了雙周期天琴座RR型變星的多個周期與金屬豐度之間的線性關(guān)系，進(jìn)而建立了雙周期天琴座RR型變星的周光關(guān)系。基于該周光關(guān)系，星系的距離誤差可以優(yōu)化到1%至2%。

我國空間站巡天望遠(yuǎn)鏡將在未來兩年內(nèi)升空，它將能發(fā)現(xiàn)近百個近鄰星系中的雙周期天琴座RR型變星。利用該成果的方法，高距離精度的星系樣本將擴(kuò)大20倍。屆時(shí)，我們有望看到一張精細(xì)的本星系群——也就是我們銀河系所在的一群星系的三維直觀圖象，并能得到一個誤差在1%的哈勃常數(shù)。

《光明日報(bào)》（ 2023年06月21日?08版）

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