如何測(cè)量參宿四到地球的距離
前言：智利的ALMA望遠(yuǎn)鏡以亞毫米波長(zhǎng)捕獲了紅巨星參宿四的圖像,。圖像展示了我們幾乎從未見過的景象：在紅巨星的左側(cè)，一股熱氣體從紅巨星的大氣層噴涌而出,。通過ALMA望遠(yuǎn)鏡,，我們看到了極不穩(wěn)定的紅巨星。
注定要爆炸的參宿四距離我們有多遠(yuǎn),？
參宿四是獵戶座中一顆明亮的紅色恒星,，它正處于其恒星生命的末期，總有一天它會(huì)像超新星一樣爆炸,。在 2019 年底和 2020 年初,，參宿四突然出乎意料地變暗了。有人開玩笑說它很快就會(huì)爆炸,！但是它并沒有,，不過萬一呢？當(dāng)參宿四變成超新星時(shí),，會(huì)影響地球上的生命嗎,？參宿四距離我們到底有多遠(yuǎn)呢？
好消息是,，如果參宿四真的爆炸了,，它因?yàn)榫嚯x我們足夠的近以至于可以為我們呈現(xiàn)一場(chǎng)壯觀的燈光秀，與此同時(shí)它又距離我們足夠的遠(yuǎn)而不會(huì)對(duì)我們的地球造成任何傷害,。首先先來回答距離的問題,。參宿四距離我們大約724光年。事實(shí)上要得到這個(gè)答案,，即使對(duì)于參宿四這樣的距離我們較近的恒星來說,，也是非常困難的,。
新的測(cè)量技術(shù)
直到最近30年，天文學(xué)家才獲得了與參宿四和其他附近恒星的距離的更精確的測(cè)量結(jié)果,。新技術(shù)解釋了這一進(jìn)步,。這項(xiàng)技術(shù)始于1989年，當(dāng)時(shí)航天局（ESA）發(fā)射了一個(gè)名為依巴谷的太空望遠(yuǎn)鏡（以著名的希臘天文學(xué)家喜帕恰斯命名）,。經(jīng)過幾年的觀測(cè),，依巴谷太空望遠(yuǎn)鏡提供了超過10萬顆相對(duì)較近的恒星的視差和距離數(shù)據(jù)。
這些測(cè)量結(jié)果成為你今天看到的大多數(shù)估計(jì)恒星距離的基礎(chǔ),。
依巴谷的原始數(shù)據(jù)給出了參宿四的視差為 7.63 毫角秒;這大約是滿月寬度的百萬分之一,。基于視差的計(jì)算得出了大約430光年的距離,。
當(dāng)從2個(gè)位置觀察時(shí),，附近恒星相對(duì)于遙遠(yuǎn)背景恒星的位置略有變化,，對(duì)于相隔6個(gè)月的地球觀測(cè),，這兩個(gè)位置之間的距離是地球軌道的直徑。α是視差角,。
測(cè)量誤差
因?yàn)閰⑺匏氖且活w變星,，這意味著它的亮度會(huì)隨著時(shí)間的推移而波動(dòng)。我們很高興看到參宿四此次變暗,，因?yàn)檫@是有史以來觀測(cè)到的最大亮度的下降,，但是同樣的這會(huì)增加測(cè)量參宿四距離的難度。
隨后的研究發(fā)現(xiàn),，在依巴谷測(cè)試變星數(shù)據(jù)的方法中存在一些錯(cuò)誤,，這導(dǎo)致依巴谷的測(cè)試距離變小。糾正這些錯(cuò)誤后,，天文學(xué)家給出了5.07毫角秒的視差,，這改變了參宿四的估計(jì)距離，從開始測(cè)量的430光年改變?yōu)榇蠹s643光年（存在±46光年的誤差）,。
2017年,，天文學(xué)家發(fā)表了新的計(jì)算結(jié)果，將參宿四的視差進(jìn)一步確認(rèn)為4.51毫角秒,。這項(xiàng)新的對(duì)依巴谷數(shù)據(jù)的分析還包括來自幾個(gè)地面射電望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)結(jié)果,。這使得參宿四的測(cè)試距離約為724光年，或者更準(zhǔn)確地說,，考慮到一些數(shù)據(jù)的不確定性,，應(yīng)該是在613到881光年之間。
為什么蓋亞無法測(cè)量參宿四的距離
你可能知道,，航天局的蓋亞天體測(cè)量任務(wù)的目標(biāo)是繪制銀河系的三維地圖,。隨著蓋亞在2022年6月發(fā)布的第3波數(shù)據(jù),，歐空局表示現(xiàn)在銀河系中估計(jì)有近20億顆恒星。
然而,，參宿四不在這些恒星之中,，天文學(xué)家不能用蓋亞為參宿四找到更精確的距離，主要因?yàn)閰⑺匏膶?duì)于航天器的傳感器來說太亮了,。
獵人獵戶座的地圖,，顯示了參宿四的位置
更多關(guān)于視差的信息
您是否曾經(jīng)從兩個(gè)不同的位置觀察附近的物體，并注意到它相對(duì)于遠(yuǎn)處地標(biāo)的位置如何變化,？這就是所謂的視差效應(yīng),。天文學(xué)家以附近的恒星為中心點(diǎn)，通過獲取地球間隔六個(gè)月的位置所觀察到的遙遠(yuǎn)背景恒星在天空中的位置來測(cè)定,。在那段時(shí)間里,，地球已經(jīng)到達(dá)其軌道的另一側(cè)。因此,，兩個(gè)位置相距約1.86億英里（3億公里）,，或者可以說是地球軌道的直徑。利用被觀測(cè)的恒星在兩個(gè)位置上背景恒星的差異,，天文學(xué)家能夠得出視差角并計(jì)算其到地球的距離,。
古希臘天文學(xué)家就已經(jīng)知道視差的概念了，但他們?nèi)狈υ谔炜罩羞M(jìn)行非常精細(xì)的角度測(cè)量的技術(shù),。結(jié)果,，所有恒星視差的測(cè)量都失敗了，直到1838年德國天文學(xué)家弗里德里?！へ惾麪柸〉昧顺晒?。他使用了一臺(tái)望遠(yuǎn)鏡，盡管他的兩個(gè)觀測(cè)位置均位于地球軌道的兩側(cè),，但他還是很難辨認(rèn)出微小的角位移,，但這足以讓他確定了天鵝座恒星61的距離為11光年。
使用視差的限制
從貝塞爾時(shí)代到1989年依巴谷發(fā)射,，天文學(xué)家只編制了幾千個(gè)視差,。由于眾多的影響因素，這一進(jìn)程推進(jìn)的很困難,。所涉及的極小角度,，儀器的缺陷以及地球自身大氣層的渾濁都會(huì)阻礙測(cè)量。大氣層扭曲了來自地球的觀測(cè),，即使是從沙漠和山頂?shù)确浅Ｇ逦秃诎档牡胤健?/span>
依巴谷從1989年開始從太空獲得觀測(cè),，突破了地球大氣層的限制，以當(dāng)時(shí)前所未有的精度獲得恒星的位置數(shù)據(jù)。天文學(xué)家正通過儀器和數(shù)據(jù)分析方法的創(chuàng)新,，綜合利用地面和空間天文臺(tái)來繼續(xù)完善這些測(cè)量,。
結(jié)論：測(cè)量到參宿四的距離特別困難，因?yàn)樗且活w變星,?；谝腊凸忍胀h(yuǎn)鏡和地面射電望遠(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)的復(fù)雜計(jì)算表明，它距離我們大約724光年,。
