在天文学广袤的领域中，测量星系与地球间的距离既充满挑战又带来惊喜。哈勃望远镜采用的“造父变星法”在计算星系距离时显得格外神秘，吸引了众多天文学家投身研究。这也使得我们普通人对于宇宙的奥秘充满了无限好奇。
造父变星法的原理
造父变星有着与众不同的特点。天文学家观察到，它的亮度变化周期与实际亮度之间有着稳定的联系，这一点至关重要。根据夜空中恒星在地球上的观测亮度受到其真实亮度及距离影响，并且存在平方反比关系的原理，我们可以利用造父变星的这些特性来计算距离。哈勃望远镜就是依据这一原理，在遥远的星系中寻找造父变星，以此来测定星系与地球之间的距离，这也是确定哈勃常数的关键参数之一。在早期，这种方法发挥了重要作用，使科学家们对测定星系距离有了初步的思考。它标志着天文测量领域的重大突破，为后续的研究工作打下了坚实的基础。
光谱红移测定退行速度
测量哈勃常数时，除了考虑距离这一因素，退行速度同样关键。尽管这并非本文核心，仍需简要说明。自哈勃时代以来，我们主要通过光谱红移的幅度来估算退行速度。光谱红移如同星系的独特标记，通过观察星系的光谱红移，我们能够确定其退行速度。这一方法既稳定又可靠，尽管原理在此未详述，但它在哈勃常数测量体系中扮演着至关重要的角色，就好比大桥的又一根支撑柱。
寻找造父变星的困难
在遥远的星系中，识别恒星并非易事。即便使用当时最先进的天文望远镜，一旦星系距离超过某个界限，其中的造父变星便难以寻觅。这说明技术本身限制了这一方法的适用范围。在众多遥远的星系中，造父变星可能正默默隐藏，难以被察觉。这就像在茫茫沙海中寻找一颗特定的小石子，难度极大，同时也限制了使用造父变星法测量距离的有效性。
超新星测距法
随着理论和技术的不断发展，超新星测距技术应运而生。物理学家们发现，某些特定的超新星在爆发时，其亮度保持不变。这些超新星大多源自双星系统。尽管双星的大小和寿命存在差异，但它们仍有一些共同点，这有助于我们计算出它们的真实亮度。通过测量观测到的亮度，我们可以利用平方反比关系来计算距离。这种技术使得观测距离得以延伸至超过100亿光年。这一空间范围的拓展，与之前的造父变星法相比，实现了巨大的进步。此外，它受星际尘埃的干扰较小，观测精度也得到了显著提高。
弗里德曼方程的意义
超新星测距法对宇宙研究贡献巨大。天文学家利用此法推导出弗里德曼方程，用以描绘宇宙膨胀的过程。一开始，很多人对这个方程持怀疑态度，甚至爱因斯坦也认为宇宙不会膨胀。然而，随着哈勃观测到宇宙膨胀的明确迹象，学术界才开始认识到其价值。方程中包含哈勃常数，借助它，我们可以了解宇宙的结构和其他特性。即便不了解暗能量等概念，了解哈勃常数的重要性也足够了。
不同测量方法的差异
哈勃常数的测量方式不止一种。超新星测距法显示其值在70左右，而通过测量宇宙微波背景辐射温度变化的CMB方法得出的数值则在60左右，两者相差约9%。这其中的差异令人困惑，究竟哪种方法更为精确？是什么原因造成了这种差异？这些问题有待天文学家们持续研究和解答。大家认为哪种方法更可靠？欢迎点赞并分享这篇文章，让更多人了解这段天文探索之旅。
