如何測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爆炸！但是它并沒有,，不過萬一呢,？當(dāng)參宿四變成超新星時，會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,，它因為距離我們足夠的近以至于可以為我們呈現(xiàn)一場壯觀的燈光秀,，與此同時它又距離我們足夠的遠(yuǎn)而不會對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,。事實上要得到這個答案，即使對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量結(jié)果,。新技術(shù)解釋了這一進(jìn)步,。這項技術(shù)始于1989年，當(dāng)時航天局（ESA）發(fā)射了一個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,，依巴谷太空望遠(yuǎn)鏡提供了超過10萬顆相對較近的恒星的視差和距離數(shù)據(jù)。
這些測量結(jié)果成為你今天看到的大多數(shù)估計恒星距離的基礎(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?；谝暡畹挠嬎愕贸隽舜蠹s430光年的距離,。
當(dāng)從2個位置觀察時，附近恒星相對于遙遠(yuǎn)背景恒星的位置略有變化,，對于相隔6個月的地球觀測,，這兩個位置之間的距離是地球軌道的直徑。α是視差角,。
測量誤差
因為參宿四是一顆變星,，這意味著它的亮度會隨著時間的推移而波動。我們很高興看到參宿四此次變暗,，因為這是有史以來觀測到的最大亮度的下降,，但是同樣的這會增加測量參宿四距離的難度。
隨后的研究發(fā)現(xiàn),，在依巴谷測試變星數(shù)據(jù)的方法中存在一些錯誤,，這導(dǎo)致依巴谷的測試距離變小,。糾正這些錯誤后，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距離,，從開始測量的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。這項新的對依巴谷數(shù)據(jù)的分析還包括來自幾個地面射電望遠(yuǎn)鏡的觀測結(jié)果,。這使得參宿四的測試距離約為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,。
為什么蓋亞無法測量參宿四的距離
你可能知道，航天局的蓋亞天體測量任務(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，主要因為參宿四對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)從兩個不同的位置觀察附近的物體，并注意到它相對于遠(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，通過獲取地球間隔六個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定,。在那段時間里,，地球已經(jīng)到達(dá)其軌道的另一側(cè)。因此,，兩個位置相距約1.86億英里（3億公里）,，或者可以說是地球軌道的直徑。利用被觀測的恒星在兩個位置上背景恒星的差異,，天文學(xué)家能夠得出視差角并計算其到地球的距離,。
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)的角度測量的技術(shù),。結(jié)果,，所有恒星視差的測量都失敗了，直到1838年德國天文學(xué)家弗里德里希·貝塞爾取得了成功,。他使用了一臺望遠(yuǎn)鏡,，盡管他的兩個觀測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
從貝塞爾時代到1989年依巴谷發(fā)射，天文學(xué)家只編制了幾千個視差,。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阻礙測量,。大氣層扭曲了來自地球的觀測，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,，突破了地球大氣層的限制,，以當(dāng)時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來繼續(xù)完善這些測量,。
結(jié)論：測量到參宿四的距離特別困難，因為它是一顆變星,?；谝腊凸忍胀h(yuǎn)鏡和地面射電望遠(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)的復(fù)雜計算表明，它距離我們大約724光年,。
