脈衝造父變星為測量宇宙尺度提供新線索

皇帝 | 2024-10-27 10:29:46

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新的研究提供了迄今為止對脈動造父變星最精確的測量，這可能為我們了解宇宙的巨大規模和尺度提供了線索。造父變星是一種變星，亮度在短時間內變化，並表現出特定的光度模式。然而，雖然這種有節奏的行為可以讓天文學家根據恆星亮度的變化或脈衝來計算空間距離，但它也可能會使恆星的觀測變得困難。

Velocities of Cepheids（VELOCE）計畫的研究人員利用2010年至2022年間從智利的Swiss Euler telescope和西班牙拉帕爾馬島的The Mercator Telescope收集的先進光譜觀測數據，對數百個造父變星進行了極高精度和一致性的研究。

研究人員表示，了解造父變星的性質和物理原理非常重要，因為它們告訴我們恆星一般如何演化，且我們依靠它們來確定宇宙的距離和膨脹率。這兩台望遠鏡上的高解析度攝譜儀讓天文學家能夠分離和測量星光的波長並捕捉亮度的變化。然後，利用都卜勒效應測量了恆星沿著望遠鏡視線膨脹和收縮的速度，即徑向速度。研究人員表示脈動導致視線速度的變化高達每秒70公里，我們對這些變化的測量精度為37 m/s，在某些情況甚至可達2 m/s，這大約相當人類快速行走時的速度。

VELOCE團隊收集了258個造父變星的18,000多個高精度徑向速度測量結果，發現了恆星脈動中意想不到的的變化，以及一些屬於雙星系統的造父變星。研究人員表示這些恆星內部發生了更複雜的過程，例如恆星不同層之間的相互作用，或者額外的（非徑向）脈動訊號，這可能為透過星震學確定造父變星的結構提供了機會。因此，這些新數據將幫助天文學家解開觀測脈動造父變星的複雜性，並了解所觀察到的恆星亮度變化是因其個體結構的結果，還是由與伴星的潛在相互作用所引起，因為伴星偶爾會遮住其恆星的光。

接下來將不同望遠鏡在不同時間點觀測到造父變星的結果聯繫起來，期望能得到進一步的研究結果。相關研究成果發表於《Astronomy & Astrophysics》期刊上。