天文学家如何量测宇宙天体间的距离？

美国NASA的哈伯太空望远镜所拍摄到的NGC 3810星系。（NASA）

宇宙中有无量无际的天体，彼此距离都非常遥远，而人类居住的地球只是一颗尘埃。为了量测众多天体与地球的距离，天文学家会使用直接和间接的方法。以距离地球大约5,000万光年的NGC 3810星系为例，美国国家航空航天局（NASA）近日就说明了如何量测出它与地球之间的距离的。

据NASA网站7月12日报道，量测遥远的星系、类星体和星系团等天体与地球的距离是天文物理学中的重要任务，尤其是在研究初期宇宙时，但这是一项很艰钜的任务。

天文学家只能直接测量到太阳、行星和一些附近恒星等邻近天体的距离。除此之外，天文学家还需要使用各种间接方法来量测，而最重要的例子之一是Ia型超新星（type Ia supernovae），这正是NASA的哈勃太空望远镜（Hubble Space Telescope）擅长的观测领域。

以NGC 3810为例，这个星系是一颗在2022年被观测到的Ia型超新星的宿主。这颗Ia型超新星被命名为SN 2022zut。

Ia型超新星是白矮星爆炸的结果，它们的最高亮度非常一致。这个属性让天文学家得以藉由Ia型超新星来测量距离——我们知道Ia型超新星应该有多亮，因此我们可以经由它看起来有多暗淡来判断它的距离有多远。

这种方法的一个障碍是星际尘埃。因为星系际尘埃阻挡了部分超新星的光线，天文学家需要确定这些尘埃减少了多少光线，才能准确量测超新星的亮度并计算其距离。哈勃太空望远镜的独特能力为天文学家提供了一种巧妙的方法，让他们能做到这一点。

这个方法就是，天文学家以哈勃太空望远镜在紫外光和红外光下拍摄相同的Ia型超新星图片。其结果是，紫外光几乎会完全被尘埃阻挡，而红外光可以穿过尘埃，几乎不受影响。

经由仔细记录每个波长有多少光穿过，天文学家可以确定哈勃太空望远镜和超新星之间有多少尘埃，进而校准超新星的亮度和距离之间的关系。

哈勃太空望远镜具有使用相同仪器在紫外光和红外光波长下进行详细观测的独特能力，因而成为此类观测的完美工具。

天文学家有很多方法可以量测天体的距离，但Ia型超新星是最有用、最精确的工具之一，因为它们非常明亮。

天文学家也必须使用其它方法，以独立检验其它量测方法所量测出的距离，或是量测近很多或远很多的天体之距离。

其中一种方法也适用于星系，那就是将星系的旋转速度与亮度进行比较。依据这种方法，天文学家量测出NGC 3810距离地球5,000万光年。