科學家通過音樂來精確測量恒星與地球的距離

發表于 2025-12-07 16:53:52 來源：桑間濮上網

蓋亞衛星打開了一扇通向近宇宙的窗口，提供了近20億顆恒星的家通距離天文測量數據。信用:uux.cn/歐空局
（神秘的過音地球uux.cn）據洛桑聯邦理工學院（薩拉·佩林）：一組天文學家已經使用星震學，或恒星振蕩的樂精量恒研究，來精確測量恒星與地球的確測球距離。他們的星地研究檢查了數以千計的恒星，并檢查了在蓋亞任務期間進行的科學測量，以研究近宇宙。家通距離
對我們大多數人來說，過音夜空中無數的樂精量恒亮點似乎都是星星。但事實上，確測球其中一些點實際上是星地行星，或遙遠的科學太陽，甚至是家通距離位于數十億光年之外的整個星系。你在看什么取決于它離地球有多遠。過音這就是為什么測量到天體的精確距離是天文學家如此重要的目標——也是他們目前面臨的最大挑戰之一。
正是考慮到這一點，歐洲航天局(ESA)在10年前啟動了Gaia任務。蓋亞衛星收集的數據打開了一扇通往近宇宙的窗口，提供了近20億顆恒星的天文測量數據，如位置、與地球的距離和運動。
在EPFL，由理查德·安德森教授領導的標準燭光和距離研究小組旨在測量宇宙當前的膨脹，并將蓋亞視為一個有價值的工具。“蓋亞增加了10，000倍的恒星數量，這些恒星的視差被測量，這要歸功于其前身歐空局Hipparcos任務在精確度上的巨大提高，”他說。
今天，科學家使用視差來計算到恒星的距離。這種方法包括在衛星的幫助下，通過Gaia在太空中的位置、太陽和相關恒星之間的三角測量來測量視差角。恒星離得越遠，測量就越困難，因為距離越大，視差就越小。
科學家通過音樂來精確測量恒星與地球的距離

科學家使用視差來計算到恒星的距離。信用:uux.cn/歐空局
盡管蓋亞取得了巨大的成功，視差的測量仍然是復雜的，為了讓蓋亞視差發揮出最大的潛力，仍然有一些小的系統效應需要檢查和修正。這就是來自EPFL和意大利博洛尼亞大學的科學家們通過對12000多顆振蕩紅巨星進行計算所做的工作，這是迄今為止最大的樣本量和最精確的測量。
“我們通過比較衛星報告的視差和我們使用星震學確定的相同恒星的視差來測量蓋亞偏差，”安德森研究小組的科學家，發表在《天文學與天體物理學》上的一項研究的主要作者Saniya Khan說。
恒星地震
就像地質學家利用地震研究地球結構一樣，天文學家利用星震學，特別是恒星的振動和振蕩，來收集關于它們物理性質的信息。恒星振蕩被測量為光強度的微小變化，并被轉化為聲波，產生了這些振蕩的頻譜。
“頻譜讓我們確定一顆恒星有多遠，使我們能夠獲得星震視差，”汗說。“在我們的研究中，我們聆聽了大量恒星的‘音樂’——其中一些位于15000光年之外。”
科學家通過音樂來精確測量恒星與地球的距離

藝術家的觀點說明了單個聲波如何在像太陽這樣的恒星內部傳播。一些沿著表層傳播，而另一些則直接穿過恒星的中心。信用:uux.cn/歐空局
為了將聲音轉化為距離測量，研究小組從一個簡單的事實開始。聲波在太空中傳播的速度取決于恒星內部的溫度和密度。
“通過分析恒星振蕩的頻譜，我們可以估計恒星的大小，就像你可以通過它發出的聲音來識別樂器的大小一樣——想想小提琴和大提琴之間的音高差異，”博洛尼亞大學物理和天文學系的正教授、該研究的第三作者安德烈·米格利奧說。
復雜的分析
這樣計算出一顆恒星的大小后，天文學家就確定了它的光度，并將這個數字與地球上觀測到的光度進行比較。他們將這些信息與從光譜學獲得的溫度和化學成分讀數結合起來，并通過復雜的分析運行這些數據，以計算到恒星的距離。最后，天文學家將這個過程中獲得的視差與蓋亞報告的視差進行了比較，以檢查衛星測量的準確性。
安德森說:“星震學是我們在整個天空中檢查蓋亞視差準確性的唯一方法——也就是說，對低強度和高強度恒星都是如此。”
該領域的未來是光明的，正如Khan概述的那樣，“即將到來的旨在探測和調查系外行星的TESS和PLATO等太空任務將采用星震學，并在越來越大的天空區域提供所需的數據集。因此，類似于我們的方法將在改進蓋亞的視差測量中發揮至關重要的作用，這將幫助我們精確定位我們在宇宙中的位置，并使天文學和天體物理學的眾多子領域受益。”

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