歷史上有不少的天文學家嘗試量測恆星距離,不過恆星距離我們非常遙遠,恆星距離的量測相當困難。一直到1830年代,三位天文學家在三年內分別發表恆星距離的量測結果,他們都有機會成為首位量測恆星距離的天文學家,贏得榮耀桂冠,不過幸運女神會對誰招手呢?
選對目標很重要
弗里德里希.馮.斯特魯維(Friedrich Georg Wilhelm von Struve, 1793-1864)是德國出生的俄羅斯天文學家。斯特魯維在1835年到1836年底之間量測織女星的視差,1837年他把結果公諸於世,當時他量測織女的距離是26.1光年,這個結果跟現代的量測25.0光年相當接近!不過斯特魯維似乎還想要量得更精確,持續對織女星做量測。1839年他再度發表織女星的距離:12.5光年,令人不解的是斯特魯維量測的結果反而比前一次還差。
弗里德里希.馮.斯特魯維是最早量測出恆星距離的天文學家之一。
斯特魯維選擇織女星作為量測目標有兩個原因。第一,織女星很亮,是全天第五亮星,恆星很亮代表它可能離我們很近。第二,織女星在天空移動相當快,移動快也暗示它距離我們不遠。 德國天文學家弗里德里希.白塞耳(Friedrich Bessel, 1784-1846)知道斯特魯維1837年的結果後,應該感到很焦慮,他期望已久的望遠鏡才正要上線,量測恆星距離的觀測已經被斯特魯維搶先一步。
弗里德里希.白塞耳是最早準確量測恆星距離的天文學家。
1837年,白塞耳終於等到特別訂製的望遠鏡,他選擇的目標是天鵝座61(61 Cygni)。跟織女星比起來天鵝座61非常暗,只比肉眼可見最暗的恆星亮一些,為什麼白塞耳特別選這顆不起眼的恆星量測距離呢?因為天鵝座61是當時已知恆星中在天空中移動最快的一顆。
白塞耳花了一年時間量測天鵝座61的距離,1838年發表結果,他量測天鵝座61距離我們10.3光年遠,這跟我們現在量測的11.4光年相差不多。
斯特魯維和白塞耳分別量測織女星和天鵝座61的距離,當時還不知道誰量得比較準,不過他們可能不知道,地球的另一端還有一位天文學家也努力量測恆星的距離。
南半球的競爭者
托馬斯.韓德森(Thomas Henderson, 1798-1844)是一位蘇格蘭天文學家,他的健康狀況不太好,視力很差,對實際觀測比較不善長,但對計算、分析資料卻很拿手。1832年到1833年期間韓德森派駐到南非開普敦的天文臺。這段期間,韓德森以南門二作為量測恆星距離的目標,選擇南門二的原因跟織女星一樣,南門二非常亮,天空中移動速度也很大,而且適合在南半球觀測。
托馬斯·韓德森量測恆星南門二的距離,成為最早量測恆星距離的天文學家之一。
韓德森以南門二為目標是上上之選,因為南門二是距離太陽最近的恆星系統,它的距離不到天鵝座61的一半,更不及織女星距離的1/5,是三顆恆星中最可能準確量測出距離的一顆,而且韓德森完成觀測的時間比斯特魯維和白塞耳還早。
不知道什麼原因,韓德森遲遲沒有發表南門二的距離。一直到織女星與61天鵝座的結果都出來了,韓德森才發表成果,他量測南門二距離的是3.3光年,這個值比現代量測南門二距離4.4光年稍小。
科學成就
科學家普遍認為白塞耳是第一位準確量測恆星距離的天文學家,因為他的結果最精確。不過從歷史的角度來回顧,白塞耳贏的非常驚險。
斯特魯維率先量得織女星的距離,而且相當精準,如果他沒有做第二次量測,更改量測結果,第一位準確量測恆星距離的天文學家應該就是他。韓德森選的南門二是最佳目標,他是三人中最早量測,卻最慢發表結果的人,也是三人中最可能獲勝的一位。可能是視力問題或健康因素,才把桂冠讓給白塞耳。
這三位天文學家的科學成就都很高,做到前人沒能量測的恆星距離。如果以現代的角度來看,三人都應該獲頒諾貝爾物理獎,表彰他們在科學上的傑出貢獻。
關於作者:李昫岱,屋頂上的天文學家主理人,中央大學天文所博士,曾經於中央研究院天文所和美國伊利諾大學厄巴納-香檳分校從事研究工作,目前在中正大學教授天文通識課。天文跟其他語文一樣,有自己的文法和結構,唯一的不同是天文寫在天上!現在的工作是用科學、藝術和文化的角度,解讀、翻譯和傳授這本無字天書,期望透過淺顯易懂的方式介紹天文的美好!