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第75章 吃了出生早的亏

乐贝特从1893年开始,在哈弗大学天文台工作。

在那个年代,女性不被允许亲手操作望远镜。

她的工作,主要是检查男性同行们拍摄的天文底片。

乐贝特的主要工作之一,是建立所谓的‘北极星序’及精确测量【北极星】附近的恒星的【视星等】,做为其他亮度恒星的测量精准。

所谓【视星等】,就是地球上的观测者看到的天体的亮度。

【星等】的概念最早来自古希腊天文学家,西帕·恰斯。

他将天上的恒星分为6个等级,1等星最亮,6等星最暗。

现代天文学测定了星等和亮度的关系。

天体的【星等】没减少1等,亮度就提高2.5倍,1等星比6等星亮100倍。

人类肉眼能看到了最暗的恒星差不多是6等星。

银河系中还有许多的恒星非常暗淡,必须用望远镜才能观察到,它们的【视星等】就会高于6等。

另外,【1等星】也不是最亮的恒星。

【织女星】的视星等大约是【0等】。

而太阳的目视亮度更是高达【-26.7等】。

读者在这里就能发现,【视星等】并不能反应恒星的发光能力。

恒星即使发光能力超强,如果它的距离遥远,也会显得非常暗淡。

用数学的语言说,恒星的【视亮度】反比于它距离的平方。

天文学家因此引进了【绝对星等】的概念,来描述恒星的发光能力。

如果能够确定恒星的距离,天文学家就可以直接计算恒星的【绝对星等】。

在进行恒星亮度测定的同时,乐贝特也为哈弗天文台的威廉·亨利·皮克林工作。检查天文底片上数以千计的【变星】。

所谓【变星】,就是亮度随时间变化的恒星,乐贝特对这些恒星中一类被称作【造父变星】的天体尤其感兴趣。

这些天体中文名为【造父2】。

【造父变星】的亮度有明显的周期变化,乐贝特选择了【麦哲星云】的底片来研究。

【大小麦哲伦星云】是【银河系】的两个【半星系】,质量比银河系小的多。

在南半球的夜空中,这两个小星云是【天穹】上最引人注目的天象。

20世纪初,人们不知道这两个星云的确切距离,但可以确定的是,这两个星云都是由恒星构成的独立系统,只是远不如银河系巨大。

研究【麦哲伦星云】的变量有一个好处,不同变量的距离,远小于它们到达地球的距离。

换句话说,从地球上观测者的角度来看,所有【麦哲伦星云】的恒星几乎都位于同一距离处。

1912年,乐贝特报告了【小麦哲伦星云】中25颗【造父变星】的星等和光变周期测量。

她将这些变星的星等和亮度变化的周期画在一张图上,人人都可以看到【造父变星】星等和亮度变化的周期呈现出非常紧密的关系。

一颗【造父变星】的周期越长,它的视星等也就越亮,这被称作【周光关系】。

因为同在【小麦哲伦云】中,【造父变星】的【距地距离】几乎一样。

打个比方,1毫米在1米外几乎看不出。1亿光年长度的距离在1000亿光年外看,其实类似。

所以它们的【视星等】差别就完全反应了【绝对星等】的差别。

换句话说,【造父变星】的周期和它们的绝对发光能力也应该有非常紧密的关系。

天文界很快意识到,乐贝特实际提供了一把测量天文距离的尺子,像【造父变星】这样的天体,现在被称作【标准烛光】。

它们就好像一些标准的灯泡,观测者,只需要研究它们的光度变化就可以确定它们的绝对星等。

只要比较【绝对星等】和【视星等】的差别,观测者就可以精确的确定【造父变星】的距离。

美国天文学家,哈罗·沙普利,很快将这把尺子用于测量【球状星团】的距离。

所谓球状星团是指天空中一些密集的恒星集团。

这些星团中的恒星从数万颗到数百万颗不等,形态为球状。

沙普利认为,这些球状星团应该在银河系的各个角落都存在,可以做为银河系存在形态的参考坐标。

如果可以测量出每一个【球状星团】距离地球的位置,人们就可以知道银河系的大小和形状。

沙普利要做的第一步就是在球状星团中尽可能的寻找【造父变星】,一旦找到【造父变星】

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,球状星团的距离就可以直接通过【造父变星测距法】确定。

知道了【球状星团】的距离,再测定【视亮度】,沙普利就可以确定计算每个【球状星团】的发光能力。

沙普利假设所有的球状星团,真实发光能力很类似,这样,他就可以进而推测,其他【球状星团】的真实距离了。

从1914年开始,沙普利对银河系中的球状星团,进行了大规模的研究。

他的测量显示地球到银河中心的距离是【银河半径】的2/3,这让人们正确的认识到,太阳系在银河系中的地位。

但沙普利的银河系从一端到另一端长度为30万光年。

这个值是现代天文测量银河系直径8万光年的近4倍。

第5章世纪大辩论和河外星系

二十世纪初,借助球状星团,恒星计数,天文学家逐渐理清了银河系的疆域。

但天文学家还不清楚,银河系是不是宇宙的全部。

天文学家虽然知道【大小麦哲伦星云】也是独立的恒星系统,但它们距离银河并不太远,看起来就更像是银河的‘附庸’。

天文学家不确定,是否有其他像银河般巨大的恒星世界,独立于【银河系】之外而存在。

回顾银河外,宇宙的探索史。

人们绝对不会忽略掉1920年,在华/盛顿,史密斯博物馆里举办的‘宇宙大辩论’。

这场辩论,实际上是美国科学院的年度演讲,辩论的主体围绕着银河系的地位和宇宙的大小展开。

这个主体是美国著名天文学家乔治·埃勒里·海尔建议的。

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