目前為止，天文學(xué)家找到的距離最遠(yuǎn)的天體，已經(jīng)接近可觀測(cè)宇宙的邊緣，即100多億光年之遙。但宇宙這么大，這么遠(yuǎn)的距離，天文學(xué)家是如何測(cè)量出來(lái)的呢？

20世紀(jì)初雷達(dá)發(fā)明以后，通過(guò)發(fā)射無(wú)線電脈沖，然后接收其遇到物體后反射的回波，可以準(zhǔn)確測(cè)量目標(biāo)天體的距離。因此，雷達(dá)測(cè)距法已成為測(cè)量太陽(yáng)系內(nèi)某些天體距離的基本方法之一。但是，當(dāng)距離增大到一定程度時(shí)，電磁波就會(huì)很弱，無(wú)法有效返回。那么，當(dāng)我們需要測(cè)量更遠(yuǎn)的天體，雷達(dá)測(cè)距無(wú)法達(dá)到時(shí)，應(yīng)該怎么辦呢？

對(duì)于更遠(yuǎn)的天體，天文學(xué)家有更多、更奇妙的測(cè)距方法。測(cè)量星系距離的一個(gè)常用標(biāo)尺是有“量天尺”之稱的“造父變星”，它們是一類特殊的恒星，亮度變化周期與自身光度直接相關(guān)。

1784年，英國(guó)天文學(xué)家古德里克在研究仙王座恒星時(shí)，發(fā)現(xiàn)恒星造父一的亮度會(huì)有規(guī)律地變化。他觀察到造父一的光度周期是5.37天。它們的光變周期與其絕對(duì)亮度有很好的相關(guān)性：光變周期越長(zhǎng)，絕對(duì)亮度越大。天文學(xué)家將類似的變星稱為造父變星，并利用它們光度變化周期與光度的關(guān)系（周光關(guān)系）來(lái)測(cè)量它們的距離。

隨著望遠(yuǎn)鏡技術(shù)的發(fā)展，以哈勃空間望遠(yuǎn)鏡為首的設(shè)備，可以觀測(cè)到一些距離我們比較近的星系中的此類變星的亮度變化周期。利用周光關(guān)系，就可以計(jì)算這些變星的絕對(duì)亮度，并進(jìn)一步比較準(zhǔn)確地獲得這些恒星所在星系與我們的距離。

如果把視線往更遠(yuǎn)處延伸，我們已經(jīng)很難看到恒星所發(fā)出來(lái)的微弱光芒。天文學(xué)家找到了比恒星亮數(shù)十億倍的天體：超新星。其中比較特殊的一類，即Ia型超新星由于特殊的爆發(fā)機(jī)制，具有大致相同的亮度，只是因?yàn)榫嚯x不同而看起來(lái)明暗不一。天文學(xué)家把它們作為標(biāo)準(zhǔn)燭光，測(cè)量更加遙遠(yuǎn)的距離。

前面說(shuō)到，造父變星有“量天尺”之稱，是亮度會(huì)發(fā)生周期性變化的一類恒星，可用于測(cè)量星系的距離。Ia型超新星則是一類爆發(fā)的恒星，其亮度基本恒定，所以在天文學(xué)上也可以被當(dāng)作“標(biāo)準(zhǔn)燭光”，用于計(jì)算遙遠(yuǎn)星系的距離。

宇宙中的距離都太龐大了，1光年是光在一年走過(guò)的距離，而宇宙中的尺度都是成千上萬(wàn)光年，那么當(dāng)“造父變星”和“標(biāo)準(zhǔn)燭光”法都沒(méi)辦法準(zhǔn)確測(cè)量的時(shí)候我們又該用什么辦法呢？

觀測(cè)顯示，所有的星系都在遠(yuǎn)離我們，并且距離我們?cè)竭b遠(yuǎn)的星系遠(yuǎn)離的速度越快，這就是著名的哈勃定律，它背后的本質(zhì)是宇宙的膨脹。星系遠(yuǎn)離我們的速度越快，其波長(zhǎng)的拉升程度越明顯，在光譜中的表現(xiàn)便偏向紅端，被稱作“紅移”。那么基于哈勃定律，可以發(fā)現(xiàn)，星系距離我們?cè)竭h(yuǎn)，它們光譜中表現(xiàn)出的紅移量也會(huì)越大。因此反過(guò)來(lái)，對(duì)遙遠(yuǎn)星系光譜紅移的觀測(cè)也為宇宙膨脹理論提供了堅(jiān)實(shí)的觀測(cè)證據(jù)。通過(guò)這種方式，我們能計(jì)算更加遙遠(yuǎn)的距離。

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你知道宇宙如何測(cè)量嗎？

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宇宙有多大大，天文學(xué)家是如何測(cè)量出來(lái)的呢？