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天文学家是如何确定恒星的大小和距离呢?

目前,有多种方法可以帮助我们丈量恒星间的距离,而最基础的方法就是几何视差法。当R=1天文单位时,恒星相对于较远背景恒星的位移相当于1秒弧长、2秒弧长1/2秒、10秒弧长1/10秒等。

目前,有多种方法可以帮助我们丈量恒星间的距离,而最基础的方法就是几何视差法。在6个月的时间内,拍摄在地球轨道上点1和点2的同一颗恒星,当R = 1天文单位时,恒星相对于较远背景恒星的位移相当于1秒弧长(3.26光年)、2秒弧长1/2秒、10秒弧长1/10秒等。另外,1秒的弧秒相当于206265个天文单位。


天文学家是如何确定恒星的大小和距离呢?


希帕尔科斯天文测量卫星已经用这种方法确定了超过10万颗恒星的距离。来读一篇ESA关于任务成就的新闻稿。例如,最近的10颗恒星的距离可以在他们的150颗最近恒星的表格中找到,我在下面重新打印了一下:


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注意:视差是以弧秒分之一为单位测量的。要计算以秒为单位的距离,必须用1000.0除以上面最后一列中的视差数。例如,半人马座阿尔法星C (比邻星)的距离为1000.0/772.33 = 1.295秒,等于1.295 x 3.26 = 4.22光年。半人马座阿尔法星的位置是1000/742 = 1.34秒或4.39光年。我把它作为一个简单的计算练习留给你们,请尝试把上面的视差换算成光年吧!


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由于观察点的改变,一个物体相对于远方背景的移动,显示视差的简化插图。当从"A点"观察时,该物体显示在蓝色方格的前面。当从"B点"观察时,显示该物体移动到红色方格的前面。

下图是一张太阳附近恒星的详细地图,以秒差距为单位。


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通过恒星干涉测量的技术,可以测量附近一些巨星和超巨星的恒星直径。海军原型光学干涉仪已经在威尔逊山天文台工作了十多年,并定期测量明亮恒星的角直径,精度只有毫弧秒(0.001弧秒)的几分之一。从下表也可以看到,仅有几颗恒星的直径是被测量过的。根据Hipparcos的调查结果,一旦恒星的距离能被准确获知,它们那以百万公里为单位的直线直径也将轻而易举地获知。


天文学家是如何确定恒星的大小和距离呢?


下表以太阳直径的倍数显示了一些典型恒星的大小,这些恒星在第5列中测量了角直径,单位为弧秒。哈勃太空望远镜的最高分辨率约为0.046弧秒,所以它看到的参宿四只是一个圆盘。


天文学家是如何确定恒星的大小和距离呢?


公里的大小距离(以公里为单位)= 3×10^13 (d /3.26) (d /3600)/57.3或4460万×d×d,其中d =光年距离,D为角直径(以弧秒为单位)。根据太阳直径(1390000千米)你就可以得到尺寸= 32d x D太阳直径。后面的公式给出了上一列中的上述项。超级巨星参宿四的直径是太阳直径的734.4倍。

这是参宿四的真实表面。要注意它不是圆的,天文学家认为这可能是由于一个巨大的太阳黑子使盘的一部分变暗,从而使其形状看起来不规则。


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哈伯太空望远镜使用紫外线拍摄,并经过NASA影像增强处理的参宿四。

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透过ALMA于2017年6月拍摄到的参宿四,这是迄今分辨率最高的太阳系外恒星照片,也是ALMA首度清楚观测到恒星表面

天文相关知识-恒星/视差

恒星是一种天体,它由一个发光的等离子体球体组成,等离子体通过自身的引力聚集在一起。离地球最近的恒星是太阳。在夜间,地球上的肉眼还能看到许多其他恒星,由于它们与地球的距离非常遥远,所以在天空中看起来像许多固定的光点。

视差是指从两个不同位置观察同一个物体时,此物体在视野中的位置变化与差异。从两个观察点看目标,两条视线之间的夹角叫做这两个点的视差角,两点之间的距离称作视差基线。 从同样的两个观察点看,目标物体距离越近就有越大的视差,因此视差可以被用来反向估算物体的距离。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. astronomycafe- Odenwald博士

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