關於昴星團距離的爭議爆發

新的測量結果指向歐洲空間局(ESA)調查中可能存在的誤差,這也可能影響該機構新的蓋亞(Gaia)任務

目前對昴星團距離最精確的測量結果,重新引發了一場在過去17年中,主要沿跨大西洋分歧分裂天文學界的爭論。

來自美國團隊使用全球無線電望遠鏡網路的最新結果,與之前使用多種技術對昴星團進行的十幾次測量結果基本一致。但這與歐洲空間局(ESA)的喜帕克斯(Hipparcos)衛星的結果形成了鮮明對比。

今天在《科學》雜誌上發表的這項最新研究的作者表示,他們認為喜帕克斯的測量結果有誤,並擔心同樣的問題可能會影響其後續任務,即歐洲空間局的蓋亞太空望遠鏡,該望遠鏡於上個月開始採集資料。另一個選擇更不吸引人:如果喜帕克斯是正確的,那麼公認的恆星物理學理論可能需要一些修正。


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來自視差的秒差距
美國團隊利用包括甚長基線陣列在內的射電望遠鏡,利用電磁波的物理特性,將這些儀器作為一個巨大的、精確的、地球大小的望遠鏡進行操作。他們透過在18個月的時間裡觀察昴星團的五顆恆星(其中兩顆組成一個雙星系統)的運動,計算出該星團的距離。他們透過觀察該星團的四顆恆星在地球繞太陽執行時,在天空中出現的極其輕微的移動,計算出該星團的距離,這是對幾個世紀前的視差法的現代演繹。這些恆星相對於背景(由一個如此遙遠的星系定義,它看起來根本沒有移動)移動得越少,它們就離得越遠。

該團隊得到的結果為136.2秒差距(444.2光年),與之前的幾乎所有估計一致。但喜帕克斯的結果使星團離地球近16秒差距。兩種測量的誤差均小於2秒差距。

這場辯論意義重大。昴星團由年輕的恆星組成,只有1億年的歷史,在金牛座中可以用肉眼看到。許多共識測量是利用恆星的視亮度進行的,並將其與基於恆星燃燒過程模型的固有亮度進行比較。加州大學聖地亞哥分校的天文學家、該研究的第一作者卡爾·梅利斯表示,這意味著如果喜帕克斯的距離是正確的,它將挑戰科學家對年輕恆星的理解——以及之後發生在它們身上的一切,包括它們行星系統的命運。“如果我們不瞭解年輕的恆星,我們就有點麻煩了。”

英國劍橋大學的天文學家弗洛爾·範·列文表示,很可能就是這種情況,他是喜帕克斯科學團隊的成員,並堅定地支援其結果。喜帕克斯在二十年前對近12萬顆恆星進行了調查,以生成天空的三維地圖。該地圖於1997年釋出,至今仍然是同類中最完整的恆星調查。

範·列文指出,恆星外層對流的物理特性是一個不確定因素,可能已經使之前的測量結果產生偏差。

位於馬里蘭州巴爾的摩的太空望遠鏡科學研究所的天文學家大衛·索德布羅姆稱讚了喜帕克斯的努力,但鑑於相反的共識,他質疑其結果。“他們以任何標準衡量,都儘可能出色地完成了他們的資料處理工作,”索德布羅姆說,他使用哈勃太空望遠鏡獲得了之前的昴星團距離之一。“但我非常肯定他們錯了。”

蓋亞的“小故障”?
梅利斯和索德布羅姆表示,如果系統誤差扭曲了喜帕克斯的測量結果,類似的“小故障”也可能困擾歐洲空間局的蓋亞太空望遠鏡,該望遠鏡本應於上個月開始採集資料。它將使用類似的技術來繪製我們星系中大約10億顆恆星的距離圖,未來五年內。

喜帕克斯使用了相同的視差法,但其使用20世紀70年代技術製造的相機無法檢測到作為參考的背景星系。相反,它將其調查的所有恆星與11.8萬顆恆星目錄中的其他每一顆恆星進行了比對,這是一項艱鉅的任務,需要兩個獨立的團隊相互驗證彼此的工作。

然而,蓋亞足夠敏感,可以使用遙遠的星系作為參考點。“這是否能讓他們免受導致昴星團誤差的任何因素的影響,我真的不確定,”梅利斯說。

索德布羅姆提出,喜帕克斯的資料可能被淹沒探測器的明亮恆星所幹擾——範·列文駁斥了這一想法,因為喜帕克斯的內部一致性。

雙方都承認這種分歧往往出現在美國和歐洲的社群之間。“最終,如果歐洲社群的成員,特別是喜帕克斯團隊的成員,願意承認他們的距離不正確,那麼這場爭議將立即煙消雲散,”梅利斯說。

範·列文說:“每個人都依賴[喜帕克斯],每個人都信任它——除了那些在美國研究昴星團的人。”他強調這是一場科學辯論,但他感覺一些天文學家不聽。“如果你沒有給出那種答案,你就是不受歡迎的人。”

本文經許可轉載,並於2014年8月28日首次發表

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