對我們大多數人來說，夜空中無數的亮點似乎都是恆星。但事實上，其中有些亮點其實是行星，甚至是數十億光年外的整個星系。至於你看到的是什麼，取決於它離地球有多遠。這就是為什麼測量天體的確切距離是天文學家的一個重要目標，也是他們目前正在應對的最大挑戰之一。

一個天文學家小組利用小行星地震學（即恆星振盪研究）來精確測量恆星與地球的距離。他們的研究了數千顆恆星，並檢查了蓋亞（Gaia）任務中對近宇宙的測量結果。

蓋亞（Gaia）任務是繪製近20 億顆恆星的關鍵，EPFL 利用小行星地震學的研究進一步完善了蓋亞任務。這種創新方法將蓋亞的測量結果與小行星地震數據進行比較，從而提高了天體距離測量的準確性，為天文學研究和未來的太空任務做出了重大貢獻。

正是考慮到這一點，歐洲太空總署（ESA）在十年前啟動了蓋亞任務。蓋亞衛星收集的數據為我們打開了一扇了解近宇宙的窗口，提供了近20億顆恆星的天文測量數據，如位置、與地球的距離和運動情況。

蓋亞衛星在銀河系前的藝術圖。圖片來源：ESA/ATG medialab；背景：ESO/S： ESO/S. 布魯尼耶

在洛桑聯邦理工學院，理查德-安德森（Richard Anderson）教授領導的標準燭光與距離（Standard Candles and Distances）研究小組旨在測量當前宇宙的膨脹情況，並將蓋亞視為一種寶貴的工具。他說：”由於蓋亞比其前身- 歐空局希帕克斯（Hipparcos）任務在精度上有了大幅提高，測量視差的恆星數量增加了一萬倍。如今，科學家利用視差來計算恆星的距離。這種方法包括在衛星的幫助下，透過蓋亞在太空中的位置、太陽和相關恆星之間的三角測量來測量視差角。恆星距離越遠，測量難度就越大，因為距離越遠視差就越小。”

完善視差測量

儘管蓋亞取得了巨大成功，但視差的測量非常複雜，仍然存在一些微小的系統性影響，必須對這些影響進行檢查和校正，才能充分發揮蓋亞視差的潛力。EPFL和義大利博洛尼亞大學的科學家們透過對12000多顆振盪紅巨星- 迄今為止樣本量最大、測量最精確的恆星進行計算，一直在研究這個問題。

安德森研究小組的科學家、今天發表在《天文學與天體物理學》（Astronomy & Astrophysics）上的一項研究的第一作者薩尼亞-汗（Sania Khan）說：”我們通過比較衛星報告的視差和我們利用小行星測量測定的相同恆星的視差，測量了蓋亞的偏差。”

就像地質學家利用地震研究地球結構一樣，天文學家也利用小行星地震學，特別是恆星的振動和振盪，來收集有關恆星物理性質的資訊。恆星振盪被測量為光強度的微小變化，並轉化為聲波，從而產生這些振蕩的頻譜。

分析恆星的”音樂”

“光譜能讓我們確定恆星的距離，從而獲得小行星地震視差，」汗說。”在我們的研究中，我們聆聽了大量恆星的’音樂’–其中一些距離我們有1.5萬光年！”

為了將聲音轉換為距離測量值，研究小組從一個簡單的事實著手。聲波在太空中傳播的速度取決於恆星內部的溫度和密度。”透過分析恆星振蕩的頻譜，我們可以估算出恆星的大小，就像透過樂器發出的聲音來辨別樂器的大小一樣–想想中提琴和大提琴的音高差別吧，」博洛尼亞大學物理和天文學系全職教授、本研究的第三位作者安德烈-米格里奧（Andrea Miglio）說。

加強天文測量

在計算出恆星的大小後，天文學家確定了它的光度，並將這一數字與地球上的光度進行了比較。他們將這些資訊與光譜學獲得的溫度和化學成分讀數結合起來，透過複雜的分析來計算恆星的距離。最後，天文學家將此過程中獲得的視差與蓋亞報告的視差進行比較，以檢驗衛星測量的準確性。

安德森說：「小行星測量學是我們在整個天空中檢查蓋婭視差準確性的唯一方法，也就是說，既能檢查低強度恆星，也能檢查高強度恆星，這一領域的前景一片光明。 “

“即將執行的旨在探測和勘測系外行星的太空任務（如TESS 和PLATO）將採用小行星測量學，並在越來越大的天空區域提供所需的數據集。因此，與我們類似的方法將在改進蓋婭視差測量方面發揮至關重要的作用，這將幫助我們確定我們在宇宙中的位置，並惠及天文學和天體物理學的眾多子領域。”

編譯來源：ScitechDaily