中新網北京6月20日電 (記者 孫自法)中國科學院國家天文臺6月20日發布消息說，該臺陳孝鈿副研究員領銜完成的一項最新研究發現，雙周期的“天琴座RR型變星”是宇宙中目前所知最好的“標準燭光”，利用其兩個周期來測量星系距離不再需要元素豐度的信息，這一方法使得星系批量高精度測距得以實現。
本星系群的三維藝術圖。 中科院國家天文臺 供圖由中國天文學家完成的這項重要天文發現及研究成果論文，北京時間6月19日深夜在國際專業學術期刊《自然·天文》在線發表。
論文第一作者和通訊作者陳孝鈿科普稱，當人們仰望星空，星星非常遙遠，測量它們的距離通常需要使用的“量天尺”被稱為“標準燭光”。“標準燭光”就像一盞已知功率的燈，它的內在亮度一致，當人們離它越遠，就會感覺它越暗，天文學家觀測到“標準燭光”的亮度隨距離的平方降低。
恒星中有兩種常用的“標準燭光”：年輕(千萬年)的“造父變星”和年老(百億年)的“天琴座RR型變星”，它們的內在亮度分別是太陽的上萬倍和100倍。
“我們如何知道這兩類恒星的內在亮度呢？”陳孝鈿解釋說，這類恒星的亮度是隨時間周期性變化的，并且周期與內在亮度之間存在著線性的周光關系(即周期(周)和內在亮度(光)關系)。利用周光關系，天文學家自然就可以得到這兩類恒星的內在亮度，然后通過內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，但如果想得到更準的距離，則需要判斷“標準燭光”是否足夠標準。天文學家發現，恒星的內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在亮度。
因此，如果天文學家想繼續減小天體距離的誤差，就需要測量這些“標準燭光”的元素豐度，而元素豐度依靠光譜測量的成本較高。中國的郭守敬望遠鏡已經獲得數千萬條光譜，是世界上最大的光譜庫之一，但有光譜測量的天體仍然只是冰山一角，目前只有不到5個銀河外天體的距離誤差小于2%。
陳孝鈿指出，本次研究中，研究團隊利用郭守敬望遠鏡等數據，首次發現雙周期“天琴座RR型變星”的多個周期與金屬豐度之間的線性關系，進而建立雙周期“天琴座RR型變星”的周光關系。基于該周光關系，星系的距離誤差可以優化到1%-2%。
他表示，中國空間站巡天望遠鏡將在未來兩年內升空，將能發現近百個近鄰星系中的雙周期“天琴座RR型變星”，利用國家天文臺最新研究成果的方法，高距離精度的星系樣本將擴大20倍。“屆時，我們有望看到一張精細的本星系群(即銀河系和最近幾個星系組成的星系集體)的三維直觀圖象，并能得到一個誤差在1%的哈勃常數”。
據了解，一百年前，美國天文學家愛德文·哈勃測量了第一個銀河外星系仙女座大星云的距離，從而確定銀河外星系的存在，開創星系天文學的研究。隨著技術的發展，天文學家現已能測量數百億光年之外的遙遠星系的距離，知道銀河系只是浩瀚宇宙中的一粒星塵。如何更精準地獲得一顆恒星、一個星系甚至整個宇宙的距離，也是當前天文學家關注的熱點議題之一。(完)