科學家太難了,連測量參宿四的距離都這么復雜

獵戶座中的一顆亮紅色恒星參宿四,正處于恒星生命的最后階段。天文學家一直認為它有一天會爆炸成為超新星。在2019年底和2020年初,參宿四在天文學家的社交媒體上引發(fā)了大量討論。他們有點想知道,是否爆炸即將來臨,因為自2019年10月下旬以來,這顆恒星已經前所未有地暗了一個明顯的數(shù)量級。

隨著這一消息成為主流,許多人想知道參宿四離我們有多遠,一次爆炸是否會傷害地球上的生命。如果參宿四爆炸,好消息是:它離我們足夠近,可以上演一場壯觀的燈光秀,它也離我們足夠遠,不會對地球造成任何傷害。

首先給出距離,參宿四離我們大約有724光年。但是,即使是相對較近的恒星,要得到這個答案也異常困難。

在過去的30年里,隨著新技術的應用,天文學家們才獲得了關于參宿四距離的更精確的測量數(shù)據(jù)。這一進展始于1989年,當時歐洲航天局(ESA)發(fā)射了一架名為希帕爾科斯(Hipparcos)的太空望遠鏡。在幾年的觀測中,希爾科斯太空望遠鏡為超過10萬顆相對較近的恒星提供了視差和距離數(shù)據(jù)。

這些測量結果成為了我們今天所看到的大多數(shù)恒星的估算距離的基礎。

Hipparcos的原始數(shù)據(jù)顯示參宿四的視差為7.63毫弧秒,這大約是滿月寬度的百萬分之一?;谝暡畹挠嬎愕贸隽舜蠹s430光年的距離。

然而,參宿四是一顆變星,因為它的亮度隨時間波動。由此開始了估算參宿四距離的困難。這是因為后來的研究發(fā)現(xiàn),在減少變星的Hipparcos數(shù)據(jù)的方法中存在一個錯誤。糾正這些錯誤的努力產生了5.07毫弧秒的視差,將參宿四估計的距離從430光年改變?yōu)榇蠹s643光年,不確定度為正負46光年。

2017年,天文學家公布了新的計算結果,進一步將參宿四的視差精確到4.51毫弧秒。這項對來自Hipparcos的數(shù)據(jù)進行的新分析還包括了幾臺地面射電望遠鏡的觀測結果。這使得參宿四的距離變成724光年,或者更準確地說,在包含數(shù)據(jù)不確定性的情況下,介于613光年和881光年之間。

困難及發(fā)展

你有沒有從兩個不同的位置觀察過附近的物體,并注意到它的位置相對于遠處地標的變化?這就是所謂的視差效應。為了獲得距離估計值,每隔六個月測量一顆鄰近恒星相對于遙遠背景恒星在天空中的位置。在這段時間里,地球一直走到軌道的另一邊,所以這兩個觀測地點被地球軌道的直徑隔開,附近恒星在這兩個位置上的相對位置的不同,使得天文學家可以推導出視差角,并計算出與附近恒星的距離。

這一過程受到許多因素的阻礙,包括涉及的角度極小、儀器的缺陷、地球大氣層的渾濁等等。從地球上進行的觀測,即使是在非常清晰和黑暗的地方,也會因大氣對光的扭曲而模糊不清。

希帕爾科斯從1989年開始進行太空觀測,突破了地球大氣層的限制,獲得了當時空前精確的恒星位置數(shù)據(jù)。天文學家利用地面和太空天文臺,通過儀器和數(shù)據(jù)分析方面的創(chuàng)新,繼續(xù)完善這些測量數(shù)據(jù)。


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