การวัดระยะทางด้วยดาวแปรแสง

        เราไม่สามารถวัดระยะทางของกาแล็กซีโดยใช้วิธีแพรัลแล็กซ์ เนื่องจากกาแล็กซีอยู่ห่างจากโลกมาจนไม่สามารถสังเกตมุมแพรัลแล็กซ์ได้ (วิธีแพรัลแลกซ์ใช้กับดาวที่อยู่ห่างไม่เกิน 100 พาร์เซก) นักดาราศาสตร์ทำการวัดระยะทางของกาแล็กซี โดยใช้การเปรียบเทียบกำลังส่องสว่างของดาวแปรแสงแบบเซฟีด (Cepheid) และดาวแปรแสงแบบอาร์อาร์ไลแร (RR Lyrae) เนื่องจากดาวแปรแสงทั้งสองชนิดมีสมบัติเฉพาะตัว ซึ่งสามารถนำมาเปรียบเทียบกำลังส่องสว่างได้ โดยใช้หลักการเปรียบเทียบระยะทางกับกำลังส่องสว่างของเทียนไข ยกตัวอย่างเช่น เทียนไขเล่มหนึ่งมีกำลังส่องสว่างมาตราฐาน 1 แรงเทียน ถ้าเราอยู่ห่างจากเทียนไขเพิ่มขึ้น 2 เท่า กำลังส่องสว่างของเทียนไขก็จะลดลง 4 เท่าเป็นต้น หากเทียนไขมีกำลังส่องสว่างลดลงกี่เท่า เราก็สามารถคำนวณระยะทางของเทียนไขได้ โดยใช้กฏระยะทางผกผันยกกำลังสอง 

ภาพที่ 1 กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างคาบการแปรแสงและกำลังส่องสว่าง

        ดาวแปรแสงแบบเซฟีด และ RR Lyrae เป็นดาวที่มีคาบการเปลี่ยนแปลงความสว่างที่แน่นอน เนื่องจากกลไกของแรงโน้มถ่วงและแรงดันของแก๊สภายในดาว  นักดาราศาสตร์พยายามใช้กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ค้นหาดาวแปรแสงแบบเซฟีดในกาแล็กซี และดาวแปรแสงแบบ RR Lyrae ในกระจุกดาวทรงกลม เพื่อนำค่าโชติมาตรมาเปรียบเทียบเพื่อคำนวณหาระยะทาง โดยใช้สูตร m - M = 5 log d - 5 ดังตัวอย่างด้านล่าง 

              m – M = 5 log d – 5 

           โดยที่     m = โชติมาตรปรากฏ
                       M = โชติมาตรสัมบูรณ์
                        d = ระยะห่างระหว่างโลกกับดาว มีหน่วยเป็น พาร์เซก

ตัวอย่างที่ 1: นักดาราศาสตร์สังเกตดาวแปรแสงแบบเซฟีดในกาแล็กซีแห่งหนึ่ง มีคาบการแปรแสง 34 วัน และมีโชติมาตรปรากฎ +23.0  นักดาราศาสตร์มีบันทึกในประวัติฐานข้อมูลว่า ดาวแปรแสงทีี่มีสมบัติเช่นนี้ที่เคยพบมีโชติมาตรสัมบูรณ์ -5.65  ดังนั้นจึงนำค่าโชติมาตรทั้งสองมาแทนค่าในสูตรหาระยะทางของกาแล็กซี ได้ดังนี้ 

        m - M = 5 log d - 5


ดังนั้น

        d = 10(m - M + 5)/5 พาร์เซก

           = 10(23 - -5.65 + 5)/5 พาร์เซก

           = 106.73 พาร์เซก

           = 5.4 ล้านพาร์เซก 


หมายเหตุ: การวัดระยะทางด้วยดาวแปรแสงใช้ได้กับวัตถุที่มีระยะห่างไม่เกิน 50 ล้านพาร์เซก หากกาแล็กซีอยู่ไกลกว่านี้ ดาวแปรแสงจะมีขนาดเล็กและมีความสว่างน้อยเกินไปจนไม่สามารถตรวจวัดได้  การหาระยะทางของกาแล็กซีที่อยู่ไกลกว่านี้จะใช้ความสว่างของซูเปอร์โนวาเป็นตัวเปรียบเทียบแทน 

Comments