Re: 宇宙论系列 1.2 -- 宇宙距离的测量 (二)

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标  题: Re: 宇宙论系列 1.2 -- 宇宙距离的测量 (二)
发信站: 台大计中椰林风情站 (Tue Apr 12 06:19:59 2005)
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==> mkuhigh.bbs@ptt.cc (重新开始) 提到:
> [表面亮度波动] (Surface-Brightness Fluctuations)
>   当我们观察远方的椭圆银河, 因为它太远了, 我们无法看清每一颗星, 我们
> 仅能够看到一团表面有光芒的发光云团. 然而, 表面的亮度并不均匀. 在银河
> 内某些地方的星光特别集中, 尤其是那些较大的行星, 使得银河表面看起来有
> 点斑驳. 这个斑驳的情形, 就叫做表面亮度波动, 有时也称为 "初始分辨率"
> [二]. 波动的数量和距离有关: 最近的银河有最强的波动; 最远的银河有最小
> 的波动. 假如我们在银河表面划上格子, 我们就可以把这些波动数量化, 计算
> 它跟平均亮度的均方根偏差[三]. 在其它的参数都相同的状况下, 这个均方根
> 偏差跟距离成反比. 因此, 我们可以靠测量波动的均方根偏差来决定距离. 要
> 注意的是, 这个方法的应用必需校正椭圆银河的波动强度, 而非其光度. 这个
> 方法也可以应用到旋臂银河的中央凸盘上, 那地方看起来像密集的光云.

这方法其实原理很简单,是一种简洁漂亮的距离测定法.

理论上椭圆星系中的恒星分布仍是均匀的,没什麽理由这里的恒星数比
那里多. 但实际上, 就算恒星的分布仍是遵守完美的随机分布, 各处的
恒星密度仍不会刚好相等.

就像你在方格纸上□沙子, 不论你再怎麽"随机"地□均云, 也不可能
刚好让每一格的沙子数都完全一样. 这就是随机的真义, 均云地□, 但
结果却不可能是完美的均云. 比较每一格的沙子数, 格子取得越大, 每
一格的沙子数的比值就会越近於一, 反之如果格子取得小, 各格之间就
越会出现沙子数差很多的状况.

所以, 星系里的星球分布虽然应是完全随机, 但却不可能完美成到处
的星球密度都一样. 我们去算星球密度, 也就是表面亮度, 就会发现表
面亮度有些地方高些, 有些地方低些. 如果这个星系离我们很近, 因为
我们可以看清其中的细节, 相当於在数沙子时把格子取得很小, 这时就
会发现每一格的亮度都很不一样. 反之, 如果星系远, 我们看不清其中
的细节, 相当於把格子取大, 这时, 各格间的亮度差会比较小.

这是为什麽表面亮度起伏可以告诉我们星系的距离. 这方法最好的一点
是, 它没有包含太多的天体物理, 就是很简单的机率问题与几何问题而
已, 不像其它的方法依赖了太多的天体物理, 譬如超新星法, 如果我们
对超新星的认知有误, 那这方法本身也就有问题.

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