为什么把造父变星称为“量天尺”

在形形色色的恒星世界中，有些星的亮度总在变化，你隔一天甚至隔几个小时再去看它时，它的亮度已与先前的不一样了，这样的恒星称为“变星”。变星共分三大类，一类是食变星，即互相绕转的双星。另一类是脉动变星，是由星体本身周期性的膨胀和收缩而引起亮度变化的。第三类是爆发变星，即新星和超新星等。在脉动变星中有一种造父变星声名显赫，且有一个响亮的绰号叫做“量天尺”。

为什么人们把造父变星称为“量天尺”呢？让我们从头说起。

仙王座δ星是1784年被英国的业余天文学家、聋哑人古德里克首先发现有变光周期的。它位于天空北部，用肉眼就很容易看到。它的亮度极小时为4.4等，极大时为3.7等。它的变光周期很有规律，周期为5天8小时47分28秒。以后，人们陆陆续续又发现了很多与仙王座δ类似的变星，它们的变光周期各不相等，但大多在1天到50天之间，而且以5天到6天的为最多。由于我国古代将仙王座δ星称为造父一，所以天文学家就把这种变星都叫做造父变星。大家都很熟悉的北极星也是一颗造父变星。

1912年，天文学家对于造父变星的研究有了飞跃性的进展。那一年，美国哈佛天文台的女天文学家勒维特，在秘鲁的一座天文台对南天著名的大、小麦哲伦星云进行观测和研究。勒维特观测了小麦哲伦星云中的25颗造父变星，她把这些造父变星按其光变周期从短到长排列起来，意外的结果出现了：这些变星的视亮度也严格地按相同的顺序排列，光变肩期越长的造父变星视亮度也越大。这个结果说明，造父变星的视星等与光变周期之间存在着某种确定的关系。

由于小麦哲伦星云距离我们非常遥远，因此，这个星云内的所有造父变星与我们之间的距离，都可以看作是相等的。于是，就可进一步得出这样的结论：造父变星视星等与光变周期之间的关系，实际上反映了绝对星等（光度）和周期之间的关系，简称周光关系。用绝对星等作纵坐标，光变周期作横坐标，就得到了周光关系曲线。但这个曲线是根据视星等与光变周期的关系推出来的，坐标的零点需要重新确定。只要能知道勒维特观测的25颗造父变星中的一颗星的距离，零点马上就能确定。但是，小麦哲伦星云是距离极其遥远的河外星系，当时还没有任何办法能够测出它的距离究竟有多远，也就是说，25颗造父变星的距离全都无法知道。

零点不确定的周光关系曲线是派不上用场的。天文学家们绞尽脑汁，花费了近半个世纪的时间，最后，他们采用一种很繁杂的统计方法，先定出银河系内一批造父变星的平均距离，进一步确定出它们的绝对星等，这样，终于把周光关系的零点确定出来。

有了造父变星的周光关系，天文学家就有了测量遥远天体距离的一种新方法。一个不知道距离的造父变星，它的视星等和光变周期都可以通过观测来获得。再利用周光关系曲线得出绝对星等。然后根据视星等（m)、绝对星等（m）和距离（γ）之间的关系式M=m+5-5logr，距离马上就可以算出来了。

很多球状星团、河外星系等天体的距离十分遥远，不易确定，但只要能够观测到其中的造父变星，就能利用造父变星的周光关系将它们的距离确定出来。事实上，很多遥远天体的距离也就是利用造父变星才确定出来的。因此，造父变星被人们誉为“量天尺”。