當我們閱讀天文的文章時，經(jīng)?？梢钥吹较低庑行腔蛘吣硞€星系、黑洞距離有多少多少光年。有些人感慨：科學家真厲害啊，這么遠的距離都能測量出來；也有人說：反正我們又沒法量，科學家隨便編。

那么，科學家真的是編出來的嗎？他們到底如何測量天體的距離呢？

不看不知道，一看嚇一跳。

我們前一期提到過，100光年以內(nèi)的天體，我們可以通過三角視差法來計算其距離。

而這個方法，在100光年以外，就不能使用了，原因我們也講過。那么，科學家如何計算100光年以外天體的距離呢？好在，科學家發(fā)現(xiàn)了宇宙專用的“尺子”——造父變星。

宇宙中有一種恒星，它們的光度不固定，會發(fā)生周期性的變化，這種恒星叫做變星。而變星之中，最特別的叫做造父變星，以其中的代表——造父一命名。

大約100年前，科學家們在研究造父變星的時候，發(fā)現(xiàn)它們自身的亮度和光變周期是直接相關的，這個亮度，在天文學上可以用“絕對星等”這個概念來表示。所謂的絕對星等，就是把一個天體放在距離我們10個秒差距（32.6光年，秒差距的概念也在上一期介紹過）處時肉眼看到的亮度。

當然了，并不是所有天體都恰好在32.6光年處。如果比這個距離遠，實際看到的亮度就比絕對星等要暗一點，如果比這個距離近，那就比絕對星等要亮一些。所有天體在現(xiàn)在實際位置上時，我們?nèi)庋劭此鼈兊牧炼?，叫做視星等?/p>

一個天體的視星等，是天文學家瞪眼看就能知道的。同時，天文學家可以通過一個天體的絕對星等和視星等來計算。因此，他們只需要記錄下來某一顆造父變星的光變周期，就知道它的絕對星等，進而可以測量出它和我們的距離。從此，科學家只要想知道一個天體的距離，只需要找到它附近的造父變星就可以了，也可以知道某一個造父變星所在星系的距離。

當然，這也不是適用于全宇宙的。只要是不在銀河系旁邊的河外星系，我們就很難精確地看見它內(nèi)部的恒星，也就不能利用這個方法來測量了。

只怪造父變星不爭氣，不夠亮，所以不顯眼。

還有沒有更亮的？

有，超新星。

而且不是一般的超新星，是Ia型超新星。這種超新星的特點是：它處于一個雙星系統(tǒng)中，而且他本身是白矮星，另外一顆，是還在燃燒的恒星。由于白矮星引力非常強大，它可以把自己伴星的物質(zhì)吸收到自己周圍，因此又有一個綽號：“僵尸恒星”或者“吸血鬼恒星”。

當這顆白矮星吸收物質(zhì)達到太陽質(zhì)量的1.4倍時，就會再次進行核聚變反應，將內(nèi)部的碳和氧的元素“炸碎”，聚變成為鎳等重元素。超新星的爆發(fā)，亮度可是不一般的，Ia型超新星的爆發(fā)更是能把人“亮瞎”。所以，即使距離很遠，我們也可以看見它。

聰明的科學家注意到：白矮星本來元素就是一樣的，而爆發(fā)時的質(zhì)量也是一樣的，因此，Ia型超新星爆發(fā)時都是一樣亮的。

就這樣，我們又回到了剛才的方式上：亮度等價于絕對星等，而視星等是用眼睛或者望遠鏡來觀察的，只要進行同樣的計算步驟，就可以知道這一顆Ia型超新星和我們的距離，也就是它所在的星系和我們之間的距離。

問題在于，即使是Ia型超新星，亮度也是有限的。如果距離再遠一些，連Ia型超新星我們都看不見了。那么，還有沒有更亮的天體呢？

有是有，但它們不能作為宇宙的“尺子”來測量距離。不過，科學家還是找到了方法。這個方法也是光學方法，但不是簡單的觀測光度，而是光譜。

高中物理講過一個概念：多普勒效應。原理很簡單，一個波在傳播過程中，如果波源接近接收者，波的頻率就會變高；反之，遠離的時候頻率會變低。我們生活中最常遇到的就是汽車鳴笛路過我們身旁，靠近的時候音調(diào)越來越高，遠離的時候聲音越來越悶，飛機的轟鳴聲也是一樣。

科學家告訴我們：光也是一種波，當光源遠離我們的時候，頻率也會變低。在可見光里，頻率最低的，就是紅色。因此，如果一個天體遠離我們，它的光譜就會偏紅，這在天文學上叫做“紅移”。

當然，宇宙是膨脹的，所有天體都在遠離我們?？墒?，這和距離有什么關系呢？

有關系——距離越遠，它們遠離我們的速度就越快，光譜就會更多地偏向紅色。也就是說，利用這個方法，天體太遠不但不會讓我們無法測量，反而紅移值更大，更容易觀測。因此，宇宙中那些最遙遠的天體，我們都通過這樣的方式來測量距離。

因此，在公布遙遠天體距離的時候，科學家始終都是有理有據(jù)。當然了，科學家計算天體距離的根據(jù)，本身也要靠得住。在這三種方法里，紅移值的方法看起來還是比較可靠的，造父變星的方法也是沒有什么可質(zhì)疑的，而Ia型超新星的標準，則一直有些爭議。尤其最近的時候，韓國科學家指出：Ia型超新星的亮度未必是固定的，也許和它所處的環(huán)境、其前身的自轉(zhuǎn)速度、伴星的性質(zhì)等等許多因素都相關。如果Ia型超新星的亮度真的不是恒定的，可能這個測距的方法就要重新討論了。

總之，科學在發(fā)展，科學家總會找到越來越多的方法來測量那些我們認為不可能得到的數(shù)據(jù)。正是因為科學家完成了一個一個“不可能”的任務，我們的科學才能發(fā)展到今天，不是么？