为什么造父变星被称为“量天尺”

造父变星是一类光度有稳定变化周期的脉动变星。最早发现此类变星的是英国荷兰裔业余天文学家古德里克。1784年，这位年仅20岁的聋哑青年发现，仙王座δ是一颗变星，它有5.37天的稳定的光变周期，最亮和最暗时亮度相差1.9倍。后来，类似的变星都被称为“仙王δ型变星”。因为仙王座δ的中国古代星名是造父一，所以汉语中把这类变星称为“造父变星”。

1912年，也是一位聋哑人的美国女天文学家勒维特，在分析小麦哲伦星云中的25颗造父变星的时候，发现了一个有趣的规律：在一个光变周期中的平均亮度（视星等）越亮的造父变星，它的脉动周期就越长。反之，越暗的造父变星光变周期就越短。小麦哲伦星云本身的大小同它与我们的距离相比，是一个相当小的量，所以这25颗星可以近似看作在相同的距离上。因此，它们的视星等相差多少，也就反映了它们本身的光度（绝对星等）差异。所以，勒维特的这个发现被称为造父变星的周光关系。这一关系反映了这类变星的内禀特性，就像强壮的人有强劲而缓慢的脉搏一样。

造父变星的周光关系看似简单，实则意义非凡。天文学研究中一直面临着一个难题，就是如何测量天体的距离。如果我们测出一颗恒星的视星等，又知道了它的绝对星等，那么就可以根据亮度与距离的平方成反比的关系，计算出这颗恒星的距离。天文学中把用这种方法测得的距离称为光度距离。视星等是我们可以直接测得的，可是，如何才能得知一颗恒星的绝对星等呢？长期以来，这是一个令人头痛的问题！

由于造父变星，这个问题解决了。它的周光关系将光度和时间这两个完全不同的量联系了起来。想知道某颗造父变星的绝对星等吗？测测它的光变周期就可以了。然后我们就能知道它距离有多远。不仅如此，更为重要的是，造父变星的周光关系还常常被用来测量其他遥远天体的距离。比如在一个河外星系里发现了造父变星，那么这颗造父变星的距离，其实也代表了这个星系的距离。

造父变星，使我们对天体距离的测量范围延伸到了几千万光年。这个跨度和宇宙的大小比起来，虽然仍然很小，却是极为关键的一环。要知道，河外星系的证实和哈勃定律的发现可都是造父变星的功劳！所以，“量天尺”的美誉，造父变星当之无愧！