天文學家如何量測宇宙天體間的距離？

Daphane

來源:大紀元




美國NASA的哈伯太空望遠鏡所拍攝到的NGC 3810星系。(NASA)

【大紀元2024年07月15日訊】（大紀元記者陳俊村報導）宇宙中有無量無際的天體，彼此距離都非常遙遠，而人類居住的地球只是一顆塵埃。為了量測眾多天體與地球的距離，天文學家會使用直接和間接的方法。以距離地球大約5,000萬光年的NGC 3810星系為例，美國國家航空航天局（NASA）近日就說明了如何量測出它與地球之間的距離的。

據NASA網站7月12日報導，量測遙遠的星系、類星體和星系團等天體與地球的距離是天文物理學中的重要任務，尤其是在研究初期宇宙時，但這是一項很艱鉅的任務。

天文學家只能直接測量到太陽、行星和一些附近恆星等鄰近天體的距離。除此之外，天文學家還需要使用各種間接方法來量測，而最重要的例子之一是Ia型超新星（type Ia supernovae），這正是NASA的哈勃太空望遠鏡（Hubble Space Telescope）擅長的觀測領域。

以NGC 3810為例，這個星系是一顆在2022年被觀測到的Ia型超新星的宿主。這顆Ia型超新星被命名為SN 2022zut。

Ia型超新星是白矮星爆炸的結果，它們的最高亮度非常一致。這個屬性讓天文學家得以藉由Ia型超新星來測量距離——我們知道Ia型超新星應該有多亮，因此我們可以經由它看起來有多暗淡來判斷它的距離有多遠。

這種方法的一個障礙是星際塵埃。因為星系際塵埃阻擋了部分超新星的光線，天文學家需要確定這些塵埃減少了多少光線，才能準確量測超新星的亮度並計算其距離。哈勃太空望遠鏡的獨特能力為天文學家提供了一種巧妙的方法，讓他們能做到這一點。

這個方法就是，天文學家以哈勃太空望遠鏡在紫外光和紅外光下拍攝相同的Ia型超新星圖片。其結果是，紫外光幾乎會完全被塵埃阻擋，而紅外光可以穿過塵埃，幾乎不受影響。

經由仔細記錄每個波長有多少光穿過，天文學家可以確定哈勃太空望遠鏡和超新星之間有多少塵埃，進而校準超新星的亮度和距離之間的關係。

哈勃太空望遠鏡具有使用相同儀器在紫外光和紅外光波長下進行詳細觀測的獨特能力，因而成為此類觀測的完美工具。

天文學家有很多方法可以量測天體的距離，但Ia型超新星是最有用、最精確的工具之一，因為它們非常明亮。

天文學家也必須使用其它方法，以獨立檢驗其它量測方法所量測出的距離，或是量測近很多或遠很多的天體之距離。

其中一種方法也適用於星系，那就是將星系的旋轉速度與亮度進行比較。依據這種方法，天文學家量測出NGC 3810距離地球5,000萬光年。