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每当发现新的天体或者天文事件时，天文学家总会告诉我们这个天体离地球有多少光年。既然光速是已知最快的速度，那么，天文学家如何在短时间内知道天体离地球有多少千光年，多少百万光年，甚至多少亿光年呢？ 对于遥远的太阳系外天体，我们不可能向那些天体发射光，比如无线电波，然后等待光反射回来，再通过时间差来算出天体的距离。因为光速是有限的，天体离地球又非常遥远，我们在时间上等不起。而且人类也无法发出功率非常高的光，我们不可能测到被反射回来的极其微弱的光。 事实上，由于天体能够发出光，当这些光跨越星际空间来到地球上时，我们通过接收这些光就能测出天体的距离，不管它们离地球有多远。 对于距离地球几百光年的恒星，可以通过三角视差法来测量。想象一下，伸出一只手到眼睛的正前方，并且竖起一根手指头，然后分别单独用左眼和右眼来观测手指头。可以看到，两只眼睛看到的手指头方位是不一样的，手指头相对于背景发生了移动，这就是视差。 同样的道理，当地球分别处于太阳两侧时，我们时隔半年来观测同一颗恒星，就会发现它相对于背景星空的位置发生了变化。只要测出视差角，再根据日地距离和三角函数，就能算出恒星与地球的距离。 另外，对于处在主序星阶段的恒星，可以根据光谱分析来确定它们的距离。宇宙中还有特殊的造父变星，它们的光度变化具有周期性，并且能够与距离相联系上。通过造父变星这种“量天尺”，甚至还能够测出河外星系的距离，当年仙女座星系就是这样被哈勃首次确定为河外星系。 对于那些数亿光年外的星系，需要通过非常特殊的Ia型超新星来测量距离。而那些远在数十亿甚至上百亿光年之外的星系，只有通过哈勃红移法才能测出来。因为宇宙空间在均匀膨胀，通过星系光谱的红移值可以确定它们的退行速度，再由哈勃定律可以算出距离。 通过哈勃红移法，天文学家确定了最远星系GN-z11的距离可达134亿光年，这意味着我们现在接收到的光是这个星系在134亿年前发出的。因为光在1年的时间里传播1光年的距离，所以只要知道距离，就能知道光是什么时候发出的。 不过，对于遥远的星系，由于空间膨胀导致它们的退行速度非常快，有些甚至超过光速，它们现在早就不在当年发出光的位置。例如，GN-z11星系经过134亿年的退行，目前已经运动到了320亿光年之外。 |
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