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天体的大小是如何测定的?

《科学世界》  发表于 2018年05月08日

太阳是半径大约为地球半径(约6400千米)109倍(约70万千米)的巨大的恒星。但是,宇宙中存在着更为巨大的恒星。例如著名的冬季星座猎户座的参宿四就是一颗红色的超巨星,它的半径大约是太阳的700倍(约5亿千米)。如果把参宿四放在太阳的位置上,水星、金星、地球、火星都会被它吞没,它的外缘将到达木星(距离太阳约7.8亿千米)轨道的内侧。

参宿四距离太阳约640光年。参宿四虽然如此之大,但和它到太阳的距离相比还是极其微小的。天文学家们是如何测定恒星的大小的呢?

太空望远镜的性能指标之一是“分辨率”。 分辨率相当于太空望远镜的视力。分辨率不高的太空望远镜也许会把天上相近的2颗星看成是1颗星。只有分辨率高的太空望远镜才能够分清它们。分辨率是用角度表示的、能识别相距多近的2颗星的能力。太空望远镜的口径越大,分辨率越高。

然而,即使是大型的望远镜,也达不到测定恒星大小所要求的分辨率。天文学家们把多个太空望远镜组合起来,制成“(可见光和红外线)干涉仪”,用这种方法实现高分辨率,测定恒星大小。把多个望远镜隔开一定的距离配置,这样望远镜之间的距离(基线长)就和虚拟的大望远镜的口径相当,可以获得相应的分辨率。

用干涉仪可以获得恒星的目视大小(角度),只要再用某种方法获得恒星与地球的距离,便可求出恒星的真实大小。

即使用如上方法,能够测定大小的恒星还是非常有限的。其他的恒星只能通过恒星的光度、表面温度和半径的关系式,用观测数据来推测它们的大小(半径)。


(本文发表于《科学世界》2015年第4期)



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