科学家利用小行星地震学测量恒星与地球的距离

一个天文学家小组利用小行星地震学（即恒星振荡研究）来精确测量恒星与地球的距离。他们的研究了数千颗恒星，并核对了盖亚（Gaia）任务中对近宇宙的测量结果。

盖亚（Gaia）任务是绘制近 20 亿颗恒星的关键，EPFL 利用小行星地震学的研究进一步完善了盖亚任务。这种创新方法将盖亚的测量结果与小行星地震数据进行比较，从而提高了天体距离测量的准确性，为天文学研究和未来的太空任务做出了重大贡献。

正是考虑到这一点，欧洲航天局（ESA）在十年前启动了盖亚任务。盖亚卫星收集的数据为我们打开了一扇了解近宇宙的窗口，提供了近20亿颗恒星的天文测量数据，如位置、与地球的距离和运动情况。

盖亚卫星在银河系前的艺术图。图片来源：ESA/ATG medialab；背景：ESO/S： ESO/S. 布鲁尼耶

在洛桑联邦理工学院，理查德-安德森（Richard Anderson）教授领导的标准烛光与距离（Standard Candles and Distances）研究小组旨在测量当前宇宙的膨胀情况，并将盖亚视为一种宝贵的工具。他说："由于盖亚比其前身 - 欧空局希帕克斯（Hipparcos）任务在精度上有了大幅提高，测量视差的恒星数量增加了一万倍。如今，科学家利用视差来计算恒星的距离。这种方法包括在卫星的帮助下，通过盖亚在太空中的位置、太阳和相关恒星之间的三角测量来测量视差角。恒星距离越远，测量难度就越大，因为距离越远视差就越小。"

完善视差测量

尽管盖亚取得了巨大成功，但视差的测量非常复杂，仍然存在一些微小的系统性影响，必须对这些影响进行检查和校正，才能充分发挥盖亚视差的潜力。EPFL和意大利博洛尼亚大学的科学家们通过对12000多颗振荡红巨星 - 迄今为止样本量最大、测量最精确的恒星进行计算，一直在研究这个问题。

安德森研究小组的科学家、今天发表在《天文学与天体物理学》（Astronomy & Astrophysics）上的一项研究的第一作者萨尼亚-汗（Sania Khan）说："我们通过比较卫星报告的视差和我们利用小行星测量学测定的相同恒星的视差，测量了盖亚的偏差。"

就像地质学家利用地震研究地球结构一样，天文学家也利用小行星地震学，特别是恒星的振动和振荡，来收集有关恒星物理性质的信息。恒星振荡被测量为光强的微小变化，并转化为声波，从而产生这些振荡的频谱。

分析恒星的"音乐"

"频谱能让我们确定恒星的距离，从而获得小行星地震视差，"汗说。"在我们的研究中，我们聆听了大量恒星的'音乐'--其中一些距离我们有1.5万光年！"

为了将声音转化为距离测量值，研究小组从一个简单的事实入手。声波在太空中传播的速度取决于恒星内部的温度和密度。"通过分析恒星振荡的频谱，我们可以估算出恒星的大小，就像通过乐器发出的声音来辨别乐器的大小一样--想想中提琴和大提琴的音高差别吧，"博洛尼亚大学物理和天文学系全职教授、本研究的第三作者安德烈-米格里奥（Andrea Miglio）说。

加强天文测量

在计算出恒星的大小后，天文学家确定了它的光度，并将这一数字与地球上的光度进行了比较。他们将这些信息与光谱学获得的温度和化学成分读数结合起来，通过复杂的分析来计算恒星的距离。最后，天文学家将这一过程中获得的视差与盖亚报告的视差进行比较，以检验卫星测量的准确性。

安德森说："小行星测量学是我们在整个天空中检查盖娅视差准确性的唯一方法，也就是说，既能检查低强度恒星，也能检查高强度恒星，这一领域的前景一片光明。"

"即将执行的旨在探测和勘测系外行星的太空任务（如 TESS 和 PLATO）将采用小行星测量学，并在越来越大的天空区域提供所需的数据集。因此，与我们类似的方法将在改进盖娅视差测量方面发挥至关重要的作用，这将帮助我们确定我们在宇宙中的位置，并惠及天文学和天体物理学的众多子领域。"

编译来源：ScitechDaily