宇宙是廣闊無垠的,在宇宙當中許多天體都是非常龐大的,而星系之間的距離更是遙遠,就拿距離太陽系最近的恆星系來說,那也有4.2光年的距離。但是4.2光年在宇宙當中就是在公司當中同事之間座位的距離,因為宇宙的直徑達到了920億光年,其中4.2光年甚至是可以忽略不計了。那麼在宇宙當中星系之間的距離,動輒就是數十億光年,到底是如何測量的?
其實科學家們對於距離不同的星系,採用的也是不同的方法,先說最簡單的,也只適用幾千光年距離的測量方法。先做個小實驗,以一個遠處的物體為參照物,閉上左眼,用大拇指比對,然後閉上右眼,用大拇指比對,會發現手的距離變化了,這樣就可以形成一個三角形,在知道一條邊,三個角的情況下很容易就得出距離來了。而在測量地球到星系之間的距離,也是使用這個方法,只不過把移動的距離變成了地球軌道的直徑。
再就是標註燭光法,其中原理就是一個人拿著燭光,走的越遠,那麼看到的燭光就會越弱,在變弱的過程中也是有規律的,利用這個規律就能夠知道到底走了多遠。在宇宙當中測量的這個燭光就是造父變星,造父變星是一種亮度有著週期性變化的天體,觀測出造父變星的變化週期,然後根據造父變星的週期,計算出星系恆星的原始亮度,再綜合現在的亮度,那麼這個星系距離地球的距離就能夠知道了。
最後一種方法其實也是標註燭光法,原理也是一樣,只不過用來參照的天體發生了變化,亮度參照物從造父變星變成了超新星。超新星爆炸的時候,會發出強烈的光,同時超新星本身也是會發出強烈的光,可以根據超新星衰減速率的快慢與超新星亮度之間的關係,就可以測量出超新星距離地球的距離。人類最遠觀測到132億光年的星系,也是利用這種方法所測量的,是一種非常好用的方法。
測量星系之間的距離有什麼意義呢?知道星系之間的距離,那麼就可以知道這個星系在之前是什麼樣子的,例如在地球上看到的月球是1.3秒之前的月球,而看到的太陽也是8分20秒之前的太陽。知道距離之後,就可以知道宇宙的早期是什麼樣的,對於尋找宇宙的起源,有著至關重要的作用。