銀河系中的船尾座RS造父變星。

對于距地球在100秒差距内的恒星，周年視差法是适用的。當天體與地球距離超過這個範圍時，由于地球公轉造成的恒星周年視差将小得難以測量，天文學家必須采用其他方法來标定我們與這些遙遠天體的距離。

當我們打開台燈時，如果希望得到更明亮的照明效果，可以調整台燈燈頭，使它更接近桌面，或者把我們讀寫的位置挪近台燈。距離光源越近，就能得到光源越明亮的照射，這是我們的日常經驗。

物理學家經過研究，發現接收到光源的輻射強度和觀察者與光源的二次方成反比。對于天空中的恒星來說，我們可測量出他們在地球上觀測到的亮度。如果還能通過特定的方式測定他們本身發射光線的亮度，就能根據亮度随距離衰減的關系，推算出恒星與我們的距離。

那麼，如何獲得恒星本身發光的亮度呢？天文學家顯然無法飛到遙遠的恒星附近去觀察。不過，通過那些距我們相對較近、能用三角視差法測得距離的恒星，天文學家即可推算出它們本身的亮度。

在19世紀中後期，天文學家又擁有了探究恒星秘密的新法寶：光譜儀。光譜儀可将各個波長的光信号從混雜信号中分離出來，天文學家通過它了解每個天體發射的輻射在哪些波段比較強，從而獲取天體的光譜信息。

通過距離已知的恒星光譜觀測，人們已發現不同光譜間強度的比值和它實際亮度之間存在着一個經驗關系。就像我們了解一個人身高和體形後，能大緻推算出他的體重一樣。科學家從這個經驗關系中，可利用光譜信息推算出恒星本身大緻的亮度。通過恒星本身亮度和我們觀測到的亮度間的比值，來推算出遙遠天體的距離。這種測距方法被稱為分光視差法。

分光視差法可将我們丈量天空的距離擴展到大約10萬秒差距。而距離我們更遠的恒星，由于過于暗弱，即便是目前威力最強大的望遠鏡也難以獲得它的光譜信息。因此，測量比10萬秒差距更遠的恒星距離，就要依靠一種特别的天體——造父變星。

18世紀的天文學家發現，夜空中有一類特别的恒星，其亮度會随着時間變化，在幾天時間裡經曆先變亮、再變暗、最後又恢複到原來亮度的過程。天文學家稱其為變星。仙王座beta星是最先被注意到的變星之一，這顆星在中國被稱為“造父”。時至今日，我們已經了解到，這種變星亮度發生變化的原因，是整顆恒星處于反複收縮、膨脹的脈動狀态。這個類型的變星被統稱為造父變星。

上世紀初，美國哈佛天文台的一位天文學家，在觀察小麥哲倫星雲中的若幹顆造父變星時，發現越明亮的造父變星，其亮度變化周期越短。雖然當時小麥哲倫星雲的距離尚未準确測定，但同一星團中的造父變星與我們的距離基本相同。因此，明暗差異不可能是距離差異造成的，隻可能來自于造父變星本身的性質差異。

經過對銀河系内的造父變星作進一步研究後，天文學家終于得到了造父變星本身亮度和變化周期之間的關系，并将其稱為周光關系。一旦我們在遙遠的星團中發現了造父變星，根據周光關系可确定其本身亮度，再根據地球上實測的亮度，就可确定造父變星本身及星團内其他恒星與我們之間的距離。

通過造父變星這把新的量天尺，人們可丈量的距離增大到了約一千萬秒差距。對于再遠的天體，造父變星已經暗弱得難以觀測，我們必須找到新的方式來增長我們的量天尺了。

作者：李會超

來源： 解放軍報

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