新疆域
                          FRONTIERS

[美]艾萨克·阿西莫夫  著
上海科技教育出版社 1999.12

扫描，校对：异调


宇宙学新疆域（FRONTIERS OF UNIVERSE），卞毓麟 何妙福  译

                          星团码尺

    天文学家也许有新办法可供测量某些星系的距离了。

    这是天文学家的迫切需求。不知道星系的准确距离，我们就不能
肯定地说出星系有多远以及宇宙膨胀得有多快。这意味着我们不能准
确地知道宇宙有多老。有些天文学家说，宇宙如今是100亿岁，另一些
天文学家却说是200亿岁，两者差异甚大。这使我们无法确定宇宙的另
一些关键性特征，也不能确定其最终归宿可能会如何。

    测定星系与地球的距离的最佳方法，是探测其中被称为“造父变
星”的一类恒星。一颗造父变星的光以某一固定的周期增亮又变暗。
测量这一周期，我们就能计算出它实际上有多亮：周期越长，光度越
大。一颗星看起来越暗，离我们就越远；根据它看起来的幽暗程度，
我们又可以推算出它究竟有多远。

    造父变星使我们得以相当精确地推算出30个最近的星系的距离。
例如，麦哲伦云的距离是15万光年，仙女座星系的距离是220万光年。
然而，超出这30个星系，造父变星就变得太暗以至于完全看不见了。
在数以十亿计的星系中，30个只是微不足道的小数目。

    测定星系距离还有不少方法，它们可以测得更远，但不如造父变
星法那么好。例如，有些巨星比造父变星亮得多，在比造父变星远6倍
的距离上都能看见。一颗真正明亮的恒星，亮度大约是太阳的100万倍，
我们可以根据它们看起来有多幽暗而说出它们有多远。但是要说某一
颗星是否比太阳亮100万倍却只是一种猜测。

    我们也可能偶尔在某些星系中、甚至是在一些非常遥远的星系中
探测到超新星，因为一颗超新星闪耀的光辉说不定会比我们太阳的光
辉亮上100亿倍。但是我们仍必须猜测这颗超新星实际上究竟有多亮，
况且它们又说不定会出现在哪儿的星系中。

    最后，我们还可以根据一个星系的总亮度来判断它的距离，因为
它太远，无法看清其中任何的普通恒星，即使最亮的那些也看不见，
而超新星又是非常罕见的。要是所有的星系大小都相同，那么这应该
是测定距离的好方法，但实际上有些星系的大小却要比其他星系大上
100万倍。因此凭藉总亮度来判断距离是要冒很大风险的。

    这使我们想到了球状星团。在每个星系中显然存在紧密团聚成球
状的星群，即球状星团，它们的大小彼此各异。最小的可由几万颗恒
星组成，最大的则可包含上百万颗恒星。

    我们自己的银河系约包含200个可以看到的球状星团，也许还有
100多个为尘埃云所遮蔽。仙女座星系所含的球状星团数目与此相仿，
在其他邻近星系中也探测到了球状星团。

    也许，球状星团只能达到某个确定的最大尺度。也许，它们要是
再大的话，那么其内部恒星的引力拉曳就不足以有力地拖住其外周部
分的恒星，致使后者最终将与星团分离。要是情况果真如此，那么最
大的球状星团将总是具有相同的总亮度。

    位于加拿大汉密尔顿的麦克马斯特大学的天文学家威廉·哈里斯
（William Harris）最近仔细研究了已知距离的邻近星系中的球状星
团。他测定了这些球状星团的视亮度，并由它们的距离计算出与我们
的太阳相比它们实际上有多亮。他报道说，在任何星系中最亮的球状
星团确实都以大致相同的光度照耀四方。

    这意味着如果我们能在距离尚不清楚的某个星系中辨认出球状星
团，并测定其中最亮者的亮度，那么我们就可将此与实际具有的光度
作比较，从而推算出它们的距离。

    从某一方面看，这好像并没有告诉我们什么新东西。一个亮的球
状星团大致和一颗最亮的超巨星一般亮，而我们已经利用那些超亮的
恒星来测定星系的距离了。然而，球状星团的好处在于它们也许出现
在每个星系中，而超巨星则仅在某些星系中才有。其次，如果哈里斯
是正确的，那么最亮的球状星团的亮度就应该比最亮的单颗超巨星的
亮度更加可以信赖。

    因此，这种球状星团方法也许可为我们提供6000个最近的星系的
可靠距离。就目前的情况而言，这将是一项重大的改进。但是，还存
在着数以十亿计的其他星系。我们必须继续寻找别的尺子来度量它们
的距离。