在天文學中，測量遙遠天體的距離至關重要，特別是研究早期宇宙時。然而，這項工作極為困難。對於太陽、行星以及少數鄰近恆星，我們可以直接測量其距離。但在更遠的範圍內，必須依賴各種間接方法，其中最重要的一種便是觀測 Ia 型超新星，而這正是 NASA/ESA 哈伯太空望遠鏡發揮關鍵作用的地方。
▲ 這張影像由 NASA/ESA 哈伯太空望遠鏡的第三代廣域照相機（Wide Field Camera 3，WFC3）和先進巡天照相機（Advanced Camera for Surveys，ACS）拍攝，原始大小為 3439 x 3097 px。圖中的目標名為 NGC 3810，位於獅子座（Leo）。這是一個幾乎正面朝向我們的螺旋星系。從星系中心延伸出的螺旋臂盤旋展開，填滿整個畫面。這些旋臂因內部恆星發出的光而泛著微弱的藍色，並點綴著一些小型的明亮藍色與粉紅色區域，代表活躍的恆星形成區。星系內還交錯著細長的暗紅色塵埃帶，阻擋部分光線。星系核心則閃耀著明亮的白光。
可縮放高畫質影像（另開新分頁）。
這張影像中的星系 NGC 3810 曾在 2022 年出現一顆 Ia 型超新星。到了 2023 年初，哈伯望遠鏡對這個星系及其他幾個星系進行觀測，仔細研究最近發生的 Ia 型超新星。這類超新星是由白矮星爆炸形成的，並且其亮度極為一致，因此可以作為測距標尺。我們知道 Ia 型超新星的本質亮度，因此根據其視亮度（即我們實際觀測到的亮度）就能推算其距離。然而，這種方法的一大不確定性來自星系際塵埃——分布於地球與超新星之間的塵埃會吸收與散射部分光線。那麼，我們該如何區分因距離造成的亮度衰減，與因塵埃遮擋導致的減光呢？
哈伯望遠鏡提供了一種巧妙的解法：同時以紫外光和紅外光觀測同一顆 Ia 型超新星。紫外光幾乎完全被塵埃吸收，而紅外光則能幾乎不受影響地穿透塵埃。透過比較不同波段的光線透過量，可以校正超新星亮度與距離的關係，進一步減少塵埃對測量的影響。哈伯望遠鏡能以同一台儀器詳細觀測這兩個波段，使其成為此類研究的理想工具。事實上，這張美麗的 NGC 3810 影像中的部分數據，正來自 2022 年的超新星觀測。在影像中，你可以看到它位於星系核心下方的一個亮點，或者參考標註版本的影像來定位它。
測量宇宙距離的方法有許多種，而 Ia 型超新星由於亮度極高，在被發現時往往是最有用且精確的距離測量工具之一。然而，為了驗證不同測距方法的可靠性，或在更近或更遠的尺度上測量距離，科學家仍需使用其他技術。例如，另一種適用於星系的測距方式是比較其自轉速度與亮度。根據這種方法，NGC 3810 的距離約為 5,000 萬光年。
✎ 參考資料 · References
- ESA/Hubble & NASA, D. Sand, R. J. Foley
- The difference between distance and dust（ESA/Hubble）
2020-06-26
天文探索, 星系, 太空望遠鏡 
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