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港大天文學家發表更準確量度「行星狀星雲」與地球距離之新方法

2015年11月26日

 

在銀河系之中，數以千計「行星狀星雲」跟地球共存。三名來自香港大學的天文學家 ---傅回博士(Dr David Frew)、柏坤霆教授(Professor Quentin Parker)及布扎克博士(Dr Ivan Bojici)，經過十年的研究，最近共同發表了一種新的方法，可以更準確量度美麗而神秘的「行星狀星雲」與地球之間的距離，令「行星狀星雲」的研究價值有所提升; 有關研究成果於11月18日在《皇家天文學會月報》刊登。

「行星狀星雲」實際上跟行星沒有絲毫關係，用「行星」命名是因為早期的天文學家將這些球狀電離氣體誤認作行星，但其實是恆星耗盡燃料後向外發散的氣體，並能揭示如太陽等大部分恆星結束生命前的面貌。「行星狀星雲」斑斕的色彩與令人驚嘆的形狀讓它們成功吸引萬千天文愛好者及普羅大眾的視線，但由於經常不能準確測量其距離，所以大大地限制了科學家們全面探究其科學的價值。

這三位天文學家提出的解決辦法很簡單，只需知曉三項物理數據，便能簡單推算「行星狀星雲」的距離。第一，估算該「行星狀星雲」跟地球之間的星際物質所造成的消光（「星際紅化」）；第二，由高解像觀測計算所得該「行星狀星雲」的大小；第三，使用最佳最新的窄帶成像，準確量度出該「行星狀星雲」的光度。綜合以上所得，研究人員仔細校對了超過三百個曾透過獨立可信的測量方法（如用「三角視差法」推算出「行星狀星雲」中心的恆星距離）而量度出準確距離的「行星狀星雲」，得出了「表面亮度與半徑關係」，由此可以利用這關係推算出其他無法直接測量的「行星狀星雲」距離。

此項研究的首席作者、港大物理系助理教授〔研究〕傅回博士指出：「行星狀星雲及其中心的恆星極其多樣化，故此過去數十年來，準確量度地球與「行星狀星雲」距離是個非常棘手的問題。同時，準確掌握「行星狀星雲」與地球的距離對我們了解其本質及物理特性又極為關鍵。不過現在終於可以利用經我們大幅改良的距離測量方法，為很多主要的科學參數提供更有意義的數據。」

此項研究的第二作者、港大物理系系主任柏坤霆教授解釋：「是次研究並不是採用了甚麼創新的技巧，使其比過去研究較突出的關鍵在於採用了最新且可靠的測量結果，去獲取所需的重要數據。」同時，參與研究的天文學家憑其穩固的專業知識及技巧，從已編制的「行星狀星雲」目錄中，剔除眾多重覆出現或誤當為「行星狀星雲」的紀錄，從而大大減低原來距離尺度上的數據散佈程度。

這次新發表的距離尺度可用於表面亮度相差超過一百萬倍的「行星狀星雲」。此方法能夠讓我們推算的距離誤差少於百分之二十，準確性遠遠高於先前誤差高達兩至更多倍的距離測量方法。「過去的量度方法對計算細小的「行星狀星雲」之距離有不俗的效果，但當「行星狀星雲」越大，舊的量度方法便沒那麼準確。我們最新發表的，是首個能估算所有不同大小「行星狀星雲」距離的方法。由於大的「行星狀星雲」最為普遍，我們將運用我們的新方法，建立出一個不偏不倚的「行星狀星雲」銀河普查，以用作解構一些重要的研究問題。」傅回博士補充道。

是次發現對科學家研究及理解低質量和中等質量恆星生命中，既神秘且短暫的最後一刻，帶來革命性的突破。

更多資料:
研究論文已於牛津大學出版社的《皇家天文學會月刊》中刊登，詳情請瀏覽http://mnras.oxfordjournals.org/lookup/doi/10.1093/mnras/stv1516

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