好奇心日报 | 浩瀚无边的宇宙，是如何被测量出来的呢？

目前为止，天文学家找到的距离最远的天体，已经接近可观测宇宙的边缘，即100多亿光年之遥。但宇宙这么大，这么远的距离，天文学家是如何测量出来的呢？

20世纪初雷达发明以后，通过发射无线电脉冲，然后接收其遇到物体后反射的回波，可以准确测量目标天体的距离。因此，雷达测距法已成为测量太阳系内某些天体距离的基本方法之一。但是，当距离增大到一定程度时，电磁波就会很弱，无法有效返回。那么，当我们需要测量更远的天体，雷达测距无法达到时，应该怎么办呢？

对于更远的天体，天文学家有更多、更奇妙的测距方法。测量星系距离的一个常用标尺是有“量天尺”之称的“造父变星”，它们是一类特殊的恒星，亮度变化周期与自身光度直接相关。

1784年，英国天文学家古德里克在研究仙王座恒星时，发现恒星造父一的亮度会有规律地变化。他观察到造父一的光度周期是5.37天。它们的光变周期与其绝对亮度有很好的相关性：光变周期越长，绝对亮度越大。天文学家将类似的变星称为造父变星，并利用它们光度变化周期与光度的关系（周光关系）来测量它们的距离。

随着望远镜技术的发展，以哈勃空间望远镜为首的设备，可以观测到一些距离我们比较近的星系中的此类变星的亮度变化周期。利用周光关系，就可以计算这些变星的绝对亮度，并进一步比较准确地获得这些恒星所在星系与我们的距离。

如果把视线往更远处延伸，我们已经很难看到恒星所发出来的微弱光芒。天文学家找到了比恒星亮数十亿倍的天体：超新星。其中比较特殊的一类，即Ia型超新星由于特殊的爆发机制，具有大致相同的亮度，只是因为距离不同而看起来明暗不一。天文学家把它们作为标准烛光，测量更加遥远的距离。

前面说到，造父变星有“量天尺”之称，是亮度会发生周期性变化的一类恒星，可用于测量星系的距离。Ia型超新星则是一类爆发的恒星，其亮度基本恒定，所以在天文学上也可以被当作“标准烛光”，用于计算遥远星系的距离。

宇宙中的距离都太庞大了，1光年是光在一年走过的距离，而宇宙中的尺度都是成千上万光年，那么当“造父变星”和“标准烛光”法都没办法准确测量的时候我们又该用什么办法呢？

观测显示，所有的星系都在远离我们，并且距离我们越遥远的星系远离的速度越快，这就是著名的哈勃定律，它背后的本质是宇宙的膨胀。星系远离我们的速度越快，其波长的拉升程度越明显，在光谱中的表现便偏向红端，被称作“红移”。那么基于哈勃定律，可以发现，星系距离我们越远，它们光谱中表现出的红移量也会越大。因此反过来，对遥远星系光谱红移的观测也为宇宙膨胀理论提供了坚实的观测证据。通过这种方式，我们能计算更加遥远的距离。

原标题：你知道宇宙如何测量吗？