本文阅读简介：

  • 1、造父变星的周光关系是什么?
  • 2、由自身体积涨缩而形成其亮度周期性变化的是哪类变星?
  • 3、什么是造父变星
  • 4、那千万光年的距离，天文学家咋测的？
  • 5、造父变星是什么意思？

造父变星的周光关系是什么?

造父变星（Cepheid

variable

stars）

造父变星是变星的一种，它的光变周期（即亮度变化一周的时间）与它的光度成正比，因此可用于测量星际和星系际的距离。大多数这类变星在光度极大时为F型星（中等温度的热星）；在光度极小时为G型星（像太阳那样比较冷的星）。典型星是仙王座δ。1784年约翰-古德利发现了它的光变现象，1912年哈佛天文台的勒维特发现了上述造父变星的周期-光度关系。造父变星现被分为两种性质不同的类型：1、经典造父变星，其周期-光度关系很明显，具有1.5天到长达50天的光变周期，是比较年轻的恒星，大多见于星系的旋臂，属于星族Ⅰ。2、为短周期造父变星，又称星团变星或天琴座RR型变星，光变周期短于一天，光变周期和光度之间没有明显的关系。由于天琴座RR型变星的绝对星等是相同的，因而也可用它们作为距离的指示天体。短周期造父变星属于星族Ⅱ，是年老的恒星，位于银河系的银核和银晕中。经典造父变星的绝对星等可根据它们的光变周期估出，一旦知道绝对星等，变星的距离便可从绝对星等和视星等（可直接测得）算出。右上是用图片制作的动画

仙王座δ星最亮时为3.7星等，最暗时只有4.4星等，这种变化很有规律，周期为5天8小时47分28秒。这称作光变周期。这类星的光变周期有长有短，但大多在1至50天之间，而且以5至6天为最多。由于我国古代将“仙王座δ”称作“造父一”，所以天文学家便把此类星都叫做造父变星。人们熟悉的北极星也是一颗造父变星。科学家们经过研究发现，这些变星的亮度变化与它们变化的周期存在着一种确定的关系，光变周期越长，亮度变化越大。人们把这叫做周光关系，并得到了周光关系曲线。以后在测量不知距离的星团、星系时，只要能观测到其中的造父变星，利用周光关系就可以将星团、星系的距离确定出来。因此，造父变星被人们誉为“量天尺”。

由自身体积涨缩而形成其亮度周期性变化的是哪类变星?

由自身体积涨缩而形成其亮度周期性变化的是造父型变星。

造父变星（Cepheidvariablestars）是变星的一种，它的光变周期（即亮度变化一周的时间）与它的光度成正比，因此可用于测量星际和星系际的距离。大多数这类变星在光度极大时为F型星（中等温度的热星）；在光度极小时为G型星（像太阳那样比较冷的星）。

典型星是仙王座δ。1784年约翰-古德利发现了它的光变现象，1912年哈佛天文台的勒维特发现了上述造父变星的周期-光度关系。造父变星（Cepheidvariablestar）是一类高光度周期性脉动变星，也就是其亮度随时间呈周期性变化。因典型星仙王座δ（中文名造父一）而得名。由于根据造父变星周光关系可以确定星团、星系的距离，因此造父变星被誉为“量天尺”。

历史：

在1784年9月10日，爱德华·皮戈特检测到天鹰座η的光度变化，这是第一颗被描述的经典造父变星。但是，这一种造父变星却以几个月后由约翰·古德利克发现的变星造父一为代表。造父一的视星等最亮时为3。7等，最暗时为4。4等，光变周期为5天8小时47分28秒。

经典造父变星的光度与周期的关联性是哈佛大学的亨丽爱塔·勒维特于1908年调查了麦哲伦云内成千上万颗的变星所发现的。她发现，造父变星的光变周期越长，视星等越大。在1913年，丹麦天文学家EjnarHertzsprung对造父变星做了些研究，利用视差法测定了银河系中距离较近的几颗造父变星，标订了距离尺度。

什么是造父变星

分类: 教育/科学 科学技术

解析:

造父变星

一类高光度周期性脉动变星，典型星为仙王座δ，中名造父一。光变周期

约50天，但也有超过的，如银河系经典造父变星武仙座BP的周期为83.1天；小麦哲伦云中的经典造父变星周期长达二百天。造父变星可见光波段的光变幅度为0.1到2个星等，光谱由极大时的F型变到极小时的G-K型。它们的光变曲线正好是变星大气视向速度曲线的镜像反映，即极小光度对应着极大视向速度。光度和光变周期之间存在着密切关系，成为周光关系。这种关系可用来建立天体的距离尺度，利用造父变星的周光关系来测定天体距离是天文学中非常重要的课题，只要在星团或星系中发现有造父变星，就可以确定星团或星系的距离，因此，造父变星有“量天尺”之称。

那千万光年的距离，天文学家咋测的？

很多人对天文学家们的工作怀有偏见，认为他们的工作有时候跟猜谜语差不多，今天说某恒星距离我们100万光年，过一久可能又会说，这颗恒星其实距离我们130万光年。

想想也是，连每秒30万千米的光都要跑几百年，怎么这么容易就被你给测出来了？

对天文学的这种偏见，如果你现在依然存在，那么现在，等你了解到他们测量距离时所使用的精妙办法后，也许你马上就会放下偏见，并有可能对天文感兴趣。

一个聋哑人

放眼望去，夜空中的星星貌似都是一样的，其实不然，眼见为实这句话有时候是靠不住的，而这主要是因为我们的肉眼还不够强悍。天天对着深空观察的天文学家告诉我们，星星们各有各的性格和脾气，有的经常打嗝，有的偶尔搞喷射，有的正犯更年期……反正，它们就是从来没消停过。宇宙多姿多彩，奇妙无比，波澜壮阔非我们所能想象。

过去的人，也许是没有了各种诸如社交网络的诱惑和干扰，似乎要比我们厉害得多，这不，有一个人，刚到21岁就混得了一个头衔——天文学家！而且，人家还是一聋哑人。

这个聋哑人，就是英国天文学家古德利克，他一出生就听不见任何声音，这便是聋了。虽然其嗓子完美无缺，可因为听不见别人说话，所以也就无从教他说话，这便是哑了。哑比聋好，因为哑不会演变成聋，但聋却会再次造成哑。

说完古德利克，我们再来介绍一颗星——英仙座β星，中文名叫大陵五。大陵五这颗星有一个特点，就是亮度会变，没几天，亮度就变暗了，过不久，又重新变亮。古人认为，恒星都应该是恒定不变的，像大陵五这种变来变去的家伙，太可怕了，所以希腊人把大陵五称为”妖魔星”，并在神话故事里，把它当作女妖怪美杜莎的化身，美杜莎女妖怪的头发都是一条一条的小蛇，并且谁看了她都会变成石头。

传说中的大陵五似乎很可怕，但古德利克不怕，他常常在冬夜静寂的野外独自观察这颗魔星，并在他18岁时提出一个观点，他认为，大陵五之所以会发生亮度变化，这是因为，大陵五与一颗暗星组成了一个双星系统，两颗星绕共同质心运动，当暗星挡住大陵五的光时，大陵五就会变暗，就这么简单。现在，我们知道，古德利克是完全正确的，而他早在1782年就做出如此天才的发现，非常了不起。

造父变星

古德利克研究这种亮度变化的星上了瘾，随后，他又发现了一种变星，这便是仙王座δ星，中文名“造父一”，他又一次正确地指出，造父一之所以亮度变化，不是因为双星掩食，而是其本身的光度在不断变化。后来，人们把这种自身光度不断变化的星统称为造父变星。而咱们熟悉的北极星也是一颗造父变星。

正当古德利克准备对变星作进一步研究，大展宏图之时，病魔夺去了他的生命，享年21岁多。

话说，造父变星这种星，其明暗变化很有规律，拿造父一来说，它从最暗变到最亮，再从最亮变到最暗，这一个光变周期，耗时5天8小时47分28秒，不用怀疑，之所以精确到秒，是因为光度的变化很容易测出来。

不同的造父变星有不同的光变周期，而对于那些长周期造父变星(也叫经典造父变星），其光变周期一般在1天至50天内。

咱们本来说天文学上的测距，现在扯造父变星干嘛呢？因为，造父变星后面隐藏着一个大秘密！正是对这个秘密有所窥探，才造就了哈勃后来的丰功伟绩，这是个什么秘密呢？又是谁第一个发现了它？

又一个聋哑人

此人就是美国的天文学家亨丽爱塔·勒维特，很奇怪，她也是一位聋哑人。从1893年起她就在哈佛大学天文台，主要工作就是看感光照片上的那些星星，并按亮度给它们分类排序。据说勒维特一开始是作为志愿者干这个枯燥的工作，但后来的工钱是每小时25美分。

经过多年观察，勒维特于1908年发现，小麦哲伦云中的25颗造父变星呈现出这样一个规律：造父变星的光变周期越长，视星等就越小，恒星视星等越小，看上去就越亮。

这个规律的意思是，如果一颗星，它从最暗变到最亮，再从最亮变成最暗，这个时间跨度越长，那么，这颗星从地球上看去就越亮。

可以说，这是一个很容易发现的发现，但却是一个伟大的发现。

那么，勒维特的这个伟大发现到底有什么用呢？没什么用，因为恒星的亮度跟距离有关系，月球看上去比北极星亮多了，但月球真实的发光能力有北极星强吗？所以，光知道视星等没啥用，恒星真实的发光能力——绝对星等，才是最重要的。

但是别急，小麦哲伦星云距离我们很是遥远，大约20万光年，于是我们可以忽略小麦哲伦星云中众恒星间的距离，可以看作，那里的亿万恒星与地球的距离都是一样一样的。这就好比，在月球上有十几座临近的山，虽然这十几座山互有间距，但我们依然可以说，月球上这十几座山与地球的距离是一样的，这个，你没意见吧？

既然，在小麦哲伦星云中的那25颗造父变星与地球的距离是一样的，而且观察到其光变周期越大，肉眼看上去就会越亮，那这等于是在告诉我们：光变周期越大，恒星的绝对亮度就越大，因为距离已经恒定。

这个发现很重要，恒星的绝对亮度类似于电灯泡的瓦数，瓦数越大，电灯泡越亮。想象一下，甭管是距离我们1光年，还是1000万光年，只要观察恒星的光变周期，就能轻易地知道这颗恒星真实的发光能力，这太帅了。

假设3光年处，某造父变星的光变周期是3天8小时2分38秒，而500万光年处，观察到某恒星的光变周期也是3天8小时2分38秒，那么，就几乎可以认为，这两颗星虽然距离不一样，但它们的绝对亮度是一样的。

试想，夜里，已知1个灯泡与我们的距离是5米，功率是100瓦，现在还可以用光度计轻易地测出灯泡的视星等（就是肉眼看去，灯泡有多亮）。现在，把这个灯泡移至另一个更远的未知位置，此时，我们仍然能知道两个量，一是灯泡的功率还是100瓦（因为光变周期一样），二是其视星等也可以轻易求出。

只要知道这两个量，就可以利用一个数学式求出此刻的灯泡距离我们有多远了。这很容易理解，因为距离越远，亮度就越小，亮度与距离有一个数学关系式。

当然，用造父变星去测量天体的距离，还需要做一些“琐碎”的工作，比如“零点标定”等问题，但是，这些繁琐的细节交给天文学家们去做就好了，我们只要明白：你平时看到的哪些动辄几百万光年的天文距离，这些大数据的得出不是天文学家们拍脑子估计的，而是通过严密的数学求出的，这就够了。

科学的美妙之处就在于，一个红苹果高高在上，无论怎么跳也够不着，但是如果使用科学的方法和思维后，拐几道弯，那个红苹果就被拿下了。

用造父变星来计算距离很酷，只要去测量它的光变周期就行了，而测量光变周期那是相当的容易，而且很精确，能精确到秒。

很多河外星系离我们都很遥远，动辄几千万光年，这样的距离，用普通方法是不可能测出来的。这时，我们只要能找到星系中某颗造父变星，测出其光变周期，从而求出恒星的距离，继而也就测出了星系与我们的距离。所以，对于天文学家们来说，造父变星有时候就是他们的最后一根救命稻草。

正因此，天文学家们对造父变星十分垂爱，爱到想亲切地称呼它为：量天尺！

造父变星是什么意思？

在仙王座中有一颗典型的脉动变星，名为造父一（仙王座δ）。它在最亮时达到3．6等，最暗时达到4．3等，变光幅度为0．7等。变光一次的时间（叫周期）约为5．6天。造父一增亮时比较快（上升曲线比较陡），而变暗时比较慢（下降曲线平缓）。上升段需时约1天半，下降段需时约4天。

造父一大小表示光度与该星大小的变化有关系。原来，造父一是一颗体积经常在膨胀与缩小的星。它就像一只橡皮球，当充气时，气球膨胀变大；放气时，气球收缩变小。气球不断地膨胀、收缩，类似于脉搏跳动（脉动）。因此，这类变星就被人们称为“脉动变星”。造父一膨胀速度最高时，亮度最大；收缩最快时，亮度最小。

造父型变星，按变光周期的长短分为长周期与短周期两种。长周期造父变星，变光周期在1～50天范围内，变光幅度在0．1～2等。短周期造父变星，变光周期在1．5天以内，变光幅度在0．5～1．5等。如天琴座RR星，变光周期约为0．5天，变得很快。目前这类星人们已发现了4000多个。长周期造父变星有时也称为“经典造父变星”。现在已发现近1000个。

1912年，美国女天文学家勒维特（1868～1921）在研究小麦哲伦星云的造父变星（周期在20～120天的约25颗）中发现了造父变星的光度与周期之间有密切的关系，周期愈长，光度愈大。这种关系称之为“周光关系”。例如周期是5．4天的，绝对星等是-2．2等；周期为10天，绝对星等为-3．0等。这样，只要测出了造父变星的变光周期，就容易由相关的图去估计出它的光度（以绝对星等M表示）。而知道了M，距离就可算出来了。实际决定一颗星的绝对星等是相当复杂的，不同学者所得计算式并不完全一致。

在遥远的星团或河外星系中，如果有造父变星，也可利用“周一光关系”去求出该星团或河外星系的距离。由于造父变星在测定天体距离上的重大作用，所以它获得了“量天尺”的称号。