1923年10月6日清晨以前，人們還認為銀河系就是整個宇宙。

因為那天，哈勃確定了在仙女座發現的一顆新星是造父變星。通過這顆造父變星，他測算出仙女座離地球有90萬光年（現代測量資料是254萬光年），這已遠遠超出了銀河系與我們的距離。銀河系的直徑只有10萬光年。

這個距離是如何測算出來的？這得感謝哈佛學院天文臺的失聰女天文學家亨麗愛塔.勒維特。是她讓宇宙學成為一門真正意義上的現代科學，也成為宇宙學發展新的里程碑。

關於造父變星這個古怪的名稱，我們得從更遠一些時候說起。

造父是中國古代周穆王的一個御馬官，據說他訓馬非常的厲害。後來人們用他名字給仙王座中的δ星起的中文名，叫”造父一”。

這個“造父一”作為恆星很早就被發現了，但作為變星，卻是直到了1784年才被一個英國聾啞的青年文學家古德里克所發現。

他通過沒日沒夜的仔細觀察發現，這顆星有一個變化的週期：增亮－變暗－再增亮－再變暗，這一個變化的週期，稱作光變週期。他精細的算出這顆星的光變週期大約是5.36634天，和現代光學儀器測量的數值非常接近。

後來人們把有類似造父一這樣變化週期的變星，統統稱為“造父變星”。造父變星的光變週期有長有短，一般是在1－50天之間，也有少數上百天的。

這個變化週期只是一個新的發現，而造父變星真正成為廣闊宇宙中測量各個恆星、星系和星系團距離的“標準燭光”，這得等到1908年。

美國的女天文學家勒維特，通過對大麥哲倫星雲中的25顆造父變星的觀察，發現另外一個非常重要的規律：在距離相同的情況下，它們的光變週期與可視亮度成正比。也就是這一個光變週期越長，這個造父變星的亮度就越高。這個規律被稱為造父變星的周光關係，也叫勒維特定律。

亨麗愛塔.勒維特

這一年，勒維特發表了一篇天文學史上最重要的論文之一的論文，叫做《麥哲倫雲中的1777顆變星》。

為什麼說勒維特發現這個變星的規律那麼重要？因為根據這個規律，天文學家們才能測量得出離我們更遠的恆星和星系。在此之前人們常用的測量天際恆星距離的方法是一種叫做三角視差法。

三角視差法，是通過兩個不同的地方觀測同一個物體時，觀測到的物體有兩個不同的位置，它們會有一個偏移的角度。就像我們把一根手指放到眼前，用左眼和右眼分別觀測它時，會感覺到手指是在兩個不同的位置一樣（大家不妨試試）。

這個由於觀察者自身位置改變而導致被觀察物體位置偏移的現象，就是視差。被觀察物體的視差越小，它離我們的距離就越遠。

因為這兩點的距離越大，視差角也就越大，這樣才能比較方便測算。於是當時人們找到一個兩點間距離比較遠的方法，就是地球上的A點繞太陽轉半年時到達B點，這兩點之間的連線的一半就是地球到太陽的距離。當時已經知道地球到太陽的距離是約1.5億公里。

從這兩個點觀測到的星星，有一個偏移量可轉化為一個角度，這個角度稱作周年視差角。

所以人們就選擇春分和秋分這兩天分別來觀測星星。然後用地球到太陽的距離除以星星的周年視差角，就可以算出我們到這顆星星的距離。計算恆星距離的方法如下圖：

但是，三角視差法有個侷限性。就是距離我們太遠的星星就沒法測算了，因為太過遙遠的距離，周年視差角就小到沒法觀測了。

要測量更加遙遠的星體，得通過造父變星的周光關係去計算。

按經驗我們知道，距離我們越遠的光源，光亮度就會越暗。如同一發光物質的光源A是光源B亮度的2倍，那我們就得出結論，光源A與我們的距離是光源B的距離1/4。（注意，光亮度與距離的平方成正比）

但是對於遙遠的星體來說，我們不知道這個光亮度是與我們的距離有關還是與它自身發光能力有關。有些星星是因為它離我們近而很亮，有些是因為它自身發光能力太強而很亮。

在天文學中，將星體這種內在的發光能力，稱為“絕對星等”。而我們從地球上觀察到的星體的亮度，叫做“視星等”。絕對星等有個標準，就是把天體放在約32.616光年處觀測到的視星等。

星等是一個表示星體亮度的概念，它的數值越大，星體越暗。

造父變星的周光關係就為我們解決了這個何如知道實際發光能力的問題。

在同一個星雲上的造父變星，它們的視星等可以看作是絕對星等，因為它們的距離是一樣的，所以亮度反映的就是真實的發光能力。

假設兩顆造父變星，它們的光變週期是一樣的，按勒維特的周光關係規律，那它們的固有亮度（絕對星等）就應該一樣。假設我們從地球上觀測這兩顆造父變星的亮度不一樣，一顆星的亮度是另一顆的4倍，那我們馬上就知道，較亮的那顆星與我們的距離是較暗那顆星的一半。

因此，根據勒維特周光關係的規律，只要我們知道其中一顆造父變星的距離，就可以測出任何另外一顆造父變星距離。從而測出這顆造父變星所在的星系、星系團的距離，包括哈勃發現的那顆遠於銀河系外的仙女座。造父變星也被人們譽為“量天尺”。

要先確定一顆造父變星的距離，這個好辦，我們可以尋找較近能夠用三角視差法或其他的方法測出距離的造父變星就可。

1913年，丹麥天文學家埃希納.赫茨普龍第一次成功的用視差法測出了一顆造父變星的距離。這顆星就是古德里克第一次所發現有光變週期的恆星—造父一。它的視差是3.77毫角秒，離地球890光年（現代測量的資料）。造父一也就成為第一個我們測量其他恆星的“標準燭光”。

造父變星的測量方法也有它的極限，如果再遙遠的星際，就得找到更亮的“標準燭光”。這個被選擇的光源就是LA型超新星。

LA型超新星是由一種白矮星通過核反應爆發形成的。因為它只有達到一個特定的臨界值，也叫錢德拉塞卡極限時才會爆發，所以它們的固有亮度是一樣的。它的亮度可以和幾十億個太陽的亮度相當，所以天文學家們選中它作為更遠星際測量的“標準燭光”。

再遠的星系，就需要測量光譜紅移，並根據哈勃定律，以及中子星的偏振等更為複雜的方法來測量距離了。

造父變星的周光關係，可說是一個偉大的發現。但遺憾的是，這個發現並沒有給勒維特帶來多大的好處。她沒有得到任何學術界的嘉獎，沒有得到一個教授的職位，沒有得到一張博士的文憑。

很多年後，勒維特依然是一個失去聽力的本科學歷生、週薪10美元的計算員......她在馬薩諸塞州劍橋市的墓地裡，墓碑上沒有半句關於她學術成就的記載。

當我們仰望遙遠廣闊的星空，有一個失聰的女人，她的的名字與星光一樣光彩耀人。