网友提问

我最近看了李然老师的《漫步到宇宙尽头》，但对于这个造父变星是怎么回事还是不懂，尤其是如何在测量星际间距离发挥作用，原理是什么没懂！

回答：是一类星，但是名字来源于一颗星。所以您的问题提的很好！

造父变星属于众多变星中的一种，变星也就是光度（或者星等）有明显变化的恒星。但是造父变星特别有名和重要，是因为造父变星的光变周期和其绝对光度有一个确切的关系，可以用来测量宇宙中天体（主要是附近星系）的距离，因此被称为“量天尺”。

首先解释一下“造父”的来源。

关于造父其人，我引用百度的一段解释：造父，嬴姓，周穆王伯益的后代，蜚廉四世孙，中国历史上著名善御者。传说他在桃林一带得到8匹骏马，调训好后献给周穆王。周穆王配备了上好的马车，让造父为他驾驶，经常外出打猎、游玩，有一次西行至昆仑山，见到西王母，乐而忘归，而正在这时听到徐国徐偃王造反的消息，周穆王非常着急，在此关键时刻，造父驾车日驰千里，使周穆王迅速返回了镐京，及时发兵打败了徐偃王，平定了叛乱。由于造父立了大功，周穆王便把赵城（今山西洪洞）赐给他，自此以后，造父族就称为赵氏，为赵国始族。几十年后，造父的侄孙非子又因功封于秦（天水），为之后秦国始祖。

于是造父就以其御者和信使的传奇经历，变成了一颗明亮的恒星，这颗星就是中国古代28星宿中的“危宿”中的五星中的一颗星，这五颗星构成的星座在西方是仙王座（Cepheus），其中的δ星就是造父星，是一颗变星。变星有一个很有趣的命名法则，就是把某个类型的第一颗星命名为这一类变星的名字，因此这一颗变星就成了第一颗造父变星，所有类似的变星都统称为造父变星。

造父变星的“量天尺”本领在宇宙学的研究中不但曾经其到过关键的作用，至今仍然是研究宇宙膨胀的重要探针之一。其原理是：其光变周期可以精确测量，利用离太阳系比较近（因此其距离可以利用周年视差的三角测距法精确测量）的造父变星的星等和周期的关系，可以测量出其光变周期和绝对光度的关系，于是测量任何造父变星的光变周期和星等，就得出了该造父变星的距离，被称为光度距离。如果该造父变星位于其它星系，这就相当于测量了该星系的距离。

哈勃在二十世纪二十年代，正是通过系统地测量了邻近星系（当时认为是银河系内的星云）的造父变星的星等和周期，利用了前述的光变周期和绝对光度的关系，首先推算出了它们离我们的距离，证实了这些星云实际上离我们非常遥远，根本就不在银河系以内，而是类似银河系的众多星系，把宇宙的范围大大的拓展了。随后哈勃又确定了哈勃定律，证实了宇宙大爆炸学说，打开了现代宇宙学的大门。

张双南问答

第29则广义相对论能解释宇宙加速膨胀吗？

第28则物质最小的粒子是？

第27则如何理解引力的本质是时空的扭曲？

第26则宇宙是绝对运动的，相对论中的静止质量是怎么确定的？

第25则光在传播过程中红移，损失的能量哪儿去了？

第24则爱因斯坦是如何预测引力波的？

第23则引力波使得地球以光速进行伸缩动作，如何克服地球巨大惯性的？

第22则质量可以转化成能量，能量可以转化成质量吗？

第21则为什么霍金没有获得诺贝尔奖？

第20则原子的内部空间完全是真空的，为什么原子没有因此而塌缩？

第19则意大利Virgo首次探测到引力波引力波究竟是什么波？

第18则什么是科学精神，东西方有何不同？

第17则地球为什么可以自转和公转？

第16则宇宙中有没有自身引力小于自转离心力的天体？

第15则光会受到重力的作用吗？黑洞会发光吗？

第14则什么是黑洞？

第13则地球太阳以及所有天体为什么都是漂浮在太空中？

第12则地球磁场是怎样产生的？火星的磁场为什么会消失？

第11则太阳变成黑洞，世界将会怎样？

第10则强大的宇宙真空环境，为什么地球上的空气没有被宇宙真空吸收掉？

第9则黑洞的体积可以无限小吗？

第8则我们能看到非常遥远的星系，为什么看不清某个星球有没有生命？

第7则如果两个光子相撞会出现什么状况？

第6则一个恒星接近光速向地球运动，另一个接近光速离开地球，二者传到地球的光速是一样吗？

第5则星系坍塌为什么会形成黑洞？

第4则被引力波击中会发生什么情况？

第3则空间望远镜绕地球一天要多久？

第2则人被吸进黑洞会怎样？

第1则夸克是否会在原子核内穿梭流动？

他是最受媒体欢迎的科学家，也是会写诗的天文学家，尽管工作任务极为繁重，仍坚持以极大的热情投身科学传播，他就是张双南研究员。

我们特别收集整理了“悟空问答”上张双南研究员对部分提问的回答,与您共享科学。本文为张双南问答系列第三十则。

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张双南

—研究员—

张双南，中国科学院高能物理研究所研究员，中国科学院粒子天体物理重点实验室主任。研究领域为黑洞、中子星、宇宙学和空间天文。天宫二号“天极”伽玛射线暴偏振测量项目、“硬X射线调制望远镜”卫星项目以及若干大型国际合作空间天文项目首席科学家。

入选国家杰青、长江教授、“千人计划”。获“赵九章优秀中青年科学奖”、意大利Ferrara大学“哥白尼科学家奖”。