【天文科學】北極星離我們還是沒那麼近

■ 天文學家幾十年來,都是用像北極星這種恆星,做為測定宇宙距離,估算宇宙擴張速度的「標準燭光」。倘若連這麼基本的北極星測距結果都還有待定論,那麼整個宇宙距離比例尺大概都要打個問號。

圖片出處:NASA/ESA G. Bacon (STScI)

編譯│高英哲

 

天文學家大衛.透納 (David Turner) 在去年十一月時聲稱,星空中最著名的北極星與我們的距離,比原先設想的還要靠近 111 光年,因此上了頭條新聞。果真如此的話,這項發現就會迫使研究者重新思考他們計算宇宙距離的方式,以及他們對天體物理學的某些認知。不過有新研究認為,由歐洲太空總署可敬的依巴谷衛星 (Hipparcos) ,在二十多年前對北極星所做的測距結果,至今依然是精確的。專家們似乎也認同這種說法。

天文學家在一九九〇年代中期,對北極星做出可說是最精確的測距工作。這顆有太陽五倍大的恆星,是所謂的「經典造父變星」 (Classical Cepheid) ,也就是已經用完氫氣燃料,如今在燃燒位於核心的氦,迅速老化中的巨型恆星。在這個不穩定的階段,北極星的外緣會以幾天到幾個月為週期,產生脹縮現象。科學家利用依巴谷衛星取得北極星的三角視差,藉此測量距離;所謂的三角視差就是觀察在幾個月或幾年期間,北極星在我們視線中移動的過程,與星空中其他星體的關係如何變化。該研究團隊計算出來,北極星距離我們 434 光年。

不過透納在去年挑戰這個數字的精確度。他跟他的研究團隊運用光譜技術,對北極星進行分光波長分析,並且跟北極星的 23 道光譜進行比對。天文學家從這項新資料跟北極星已知的視星等,就能在其光譜中比較亮度比率,從而推算出其絕對星等。相較之下,依巴谷衛星的研究團隊算出的北極星絕對亮度,比透納的團隊算出的要亮得多。即使如此,透納的團隊還是用他們自己算出的絕對亮度,來計算北極星的真正顏色與溫度,最後就算出了 323 光年這個新的距離。

現在依巴谷衛星團隊當年的其中一名成員,現任劍橋大學研究員的伏洛爾.范魯文 (Floor van Leeuwen) ,捲土重來加以駁斥。范魯文在一篇即將發表於下一期《天文學與天文物理學》期刊的論文中指出,依巴谷衛星團隊歷時三年,對北極星做了 127 次測量,其中有 124 次可說是「確實無誤」。根據他的計算,依巴谷衛星的測量結果要超出其誤差範圍 23 倍之多,透納才有可能是對的。「我在論文中就是要指出,從依巴谷衛星的資料來看,透納所言相當不可信,」范魯文說。「你要是認為透納的模型比實際測量結果,更能夠精準預測星體距離,那就是把科學原理整個搗亂了。」

范魯文反而認為,這矛盾出在透納等人解讀北極星亮度的方式,尤其是在於他們怎麼把北極星的亮度,與我們所知北極星的脈動方式扯在一起的。范魯文在論文中斷言,透納就是因此大大低估了北極星的亮度,導致他們也低估了北極星的距離。

天文學家群起支持范魯文的說法。「透納等人聲稱他們握有的證據,在我看來相當不牢靠。」開普敦大學的麥克.費斯特 (Michael Feast) 說。他還說依巴谷衛星團隊算出的北極星距離,相對而言「似乎蠻可靠的」。維拉諾瓦大學天文學家史考特.恩格 (Scott Engle) 則認為范魯文的數據「相當有力,無法忽視」,他說比起透納的光譜視差法,他比較願意相信依巴谷衛星的三角視差測量結果,是測量星體距離更直接的方式。

這場辯論可不只是學術之爭。天文學家幾十年來,都是用像北極星這種恆星,做為測定宇宙距離,估算宇宙擴張速度的「標準燭光」。倘若連這麼基本的北極星測距結果都還有待定論,那麼整個宇宙距離比例尺大概都要打個問號,這麼一來天文學家就不得不懷疑,依巴谷衛星的十二萬筆恆星測距結果到底有多可靠。

天文學家應該很快就能有個定論。德州大學天文學家芭芭拉.麥克阿瑟 (Barbara McArthur) 表示,她想要收集最近的資料,給大家認為距離地球跟北極星差不多的伴星「北極星B」,算出一個新的視差測距結果。她說這對於判定依巴谷衛星的北極星直接測距結果,是否真的比透納的間接測距法更為精確,應當會大有幫助。
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 報導出處:Polaris: Not So Close After All

責任編輯:Nita Hsu

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