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人民網(wǎng)北京6月20日電 (記者趙竹青)北京時間6月20日，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)銜完成的一項重要成果。研究團(tuán)隊發(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現(xiàn)。

一百年前，美國天文學(xué)家愛德文·哈勃測量了第一個河外星系仙女座大星云的距離，從而確定了河外星系的存在，開創(chuàng)了星系天文學(xué)的研究。隨著技術(shù)的發(fā)展，天文學(xué)家已經(jīng)能測量數(shù)百億光年之外的遙遠(yuǎn)星系的距離，也知道了銀河系只是浩瀚宇宙中的一粒星塵。當(dāng)前，天文學(xué)家關(guān)注的是如何更準(zhǔn)地獲得一顆恒星、一個星系、甚至整個宇宙的距離。

當(dāng)我們仰望星空，星星是如此遙遠(yuǎn)，測量它們的距離通常需要使用量天尺，即標(biāo)準(zhǔn)燭光。標(biāo)準(zhǔn)燭光就像一盞已知功率的燈，它的內(nèi)在亮度是一致的，離它越遠(yuǎn)，就會感覺它越暗。觀測到標(biāo)準(zhǔn)燭光的亮度隨距離的平方降低。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一百倍。

如何知道這兩類恒星的內(nèi)在亮度呢？這類恒星的亮度是隨時間周期性變化的，并且周期與內(nèi)在亮度之間存在著線性的周光關(guān)系。利用周光關(guān)系，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算出距離。

使用這種方法可以得到一個誤差為5-10%的天體距離，但如果想得到更準(zhǔn)的距離，則需要判斷標(biāo)準(zhǔn)燭光是否足夠標(biāo)準(zhǔn)。天文學(xué)家發(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。

因為這個問題，當(dāng)天文學(xué)家們想繼續(xù)減小天體距離的誤差時，就需要測量這些標(biāo)準(zhǔn)燭光的元素豐度。元素豐度的測量成本較高，依靠光譜測量。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。然而，有光譜測量的天體仍然只是冰山一角。目前只有不到5個河外天體的距離誤差小于2%。

陳孝鈿研究團(tuán)隊利用我國郭守敬望遠(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?；谠撝芄怅P(guān)系，星系的距離誤差可以優(yōu)化到1-2%。

據(jù)了解，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，人類有望看到一張精細(xì)的本星系群的三維直觀圖象，并能得到一個誤差在1%的哈勃常數(shù)。

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