Re: 宇宙論系列 1.2 -- 宇宙距離的測量 (二)

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標  題: Re: 宇宙論系列 1.2 -- 宇宙距離的測量 (二)
發信站: 台大計中椰林風情站 (Tue Apr 12 06:19:59 2005)
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==> mkuhigh.bbs@ptt.cc (重新開始) 提到:
> [表面亮度波動] (Surface-Brightness Fluctuations)
>   當我們觀察遠方的橢圓銀河, 因為它太遠了, 我們無法看清每一顆星, 我們
> 僅能夠看到一團表面有光芒的發光雲團. 然而, 表面的亮度並不均勻. 在銀河
> 內某些地方的星光特別集中, 尤其是那些較大的行星, 使得銀河表面看起來有
> 點斑駁. 這個斑駁的情形, 就叫做表面亮度波動, 有時也稱為 "初始分辨率"
> [二]. 波動的數量和距離有關: 最近的銀河有最強的波動; 最遠的銀河有最小
> 的波動. 假如我們在銀河表面劃上格子, 我們就可以把這些波動數量化, 計算
> 它跟平均亮度的均方根偏差[三]. 在其它的參數都相同的狀況下, 這個均方根
> 偏差跟距離成反比. 因此, 我們可以靠測量波動的均方根偏差來決定距離. 要
> 注意的是, 這個方法的應用必需校正橢圓銀河的波動強度, 而非其光度. 這個
> 方法也可以應用到旋臂銀河的中央凸盤上, 那地方看起來像密集的光雲.

這方法其實原理很簡單,是一種簡潔漂亮的距離測定法.

理論上橢圓星系中的恆星分布仍是均勻的,沒什麼理由這裡的恆星數比
那裡多. 但實際上, 就算恆星的分布仍是遵守完美的隨機分布, 各處的
恆星密度仍不會剛好相等.

就像你在方格紙上灑沙子, 不論你再怎麼"隨機"地灑均云, 也不可能
剛好讓每一格的沙子數都完全一樣. 這就是隨機的真義, 均云地灑, 但
結果卻不可能是完美的均云. 比較每一格的沙子數, 格子取得越大, 每
一格的沙子數的比值就會越近於一, 反之如果格子取得小, 各格之間就
越會出現沙子數差很多的狀況.

所以, 星系裡的星球分布雖然應是完全隨機, 但卻不可能完美成到處
的星球密度都一樣. 我們去算星球密度, 也就是表面亮度, 就會發現表
面亮度有些地方高些, 有些地方低些. 如果這個星系離我們很近, 因為
我們可以看清其中的細節, 相當於在數沙子時把格子取得很小, 這時就
會發現每一格的亮度都很不一樣. 反之, 如果星系遠, 我們看不清其中
的細節, 相當於把格子取大, 這時, 各格間的亮度差會比較小.

這是為什麼表面亮度起伏可以告訴我們星系的距離. 這方法最好的一點
是, 它沒有包含太多的天體物理, 就是很簡單的機率問題與幾何問題而
已, 不像其它的方法依賴了太多的天體物理, 譬如超新星法, 如果我們
對超新星的認知有誤, 那這方法本身也就有問題.

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