中國天文學家首次實現類星體幾何距離測量

王建民研究員接受採訪，介紹首次實現類星體幾何距離測量的科研過程。　孫自法　攝

中新網北京1月15日電 (記者 孫自法)記者15日從中國科學院高能物理研究所(中科院高能所)獲悉，該所王建民研究員領導的科研團隊發展出一種全新的幾何測距方法，成功測量編號為3C 273類星體的宇宙學距離。這種幾何方法具有傳統工具不可比擬的優勢，為解決日益嚴重的“哈勃常數危機”提供了新途徑。

這項重要天文研究成果論文近日已獲權威期刊《自然·天文》(Nature Astronomy)最新一期發表，審稿人認為，這項工作是提高黑洞質量和宇宙學距離測量精度的必經方案，十分及時和令人激動，將深受學界歡迎。

王建民研究員及其團隊代表接受採訪後合影。　孫自法 攝

王建民研究員15日傍晚接受中新社記者採訪介紹說，自類星體發現半個多世紀以來，測量它們的宇宙學距離一直是天文學家面臨的重大難題。歐洲南方天文台耗資近億歐元、歷時10年完成的GRAVITY(“引力”)裝置，裝配在世界上最先進的甚大望遠鏡光干涉陣列(VLTI)上，在2017年到2018年間，GRAVITY團隊成功測量了類星體3C 273的寬線區角徑為46微角秒，是目前人類對活動星系核寬線區所做的空間分辨率最高的觀測。

王建民團隊從2012年以來一直使用中科院雲南天文台麗江2.4米望遠鏡對活動星系核的寬線區進行長期的光譜監測，利用反響映射觀測技術，該團隊在近10年中系統發展出各種必需的分析方法和軟體，通過最大熵、馬爾科夫鏈蒙特卡羅等方法可獲得寬線區的物理尺度、寬線區氣體幾何結構和動力學狀態、測量中心黑洞的質量，為高精度測量黑洞質量和宇宙學距離奠定了扎實基礎。

在GRAVITY團隊發布類星體3C 273的干涉觀測結果後，王建民團隊敏銳地意識到兩套獨立觀測數據之間的互補性：GRAVITY觀測的是寬線區的張角，而反響映射觀測的是物理尺寸，二者結合可實現高精度測距。該團隊利用GRAVITY干涉數據，巧妙結合麗江2.4米望遠鏡和美國史黛渥(Steward)天文台Bok2.3米望遠鏡長達10年的反響映射數據，通過建模綜合分析，獲得3C 273的角距離為551.5兆秒差距，哈勃常數為71.5公里每秒每兆秒差距。

王建民指出，3C 273距離地球大約20億光年，遠遠超出利用造父變星測量距離方法的極限。他領導團隊將GRAVITY/VLTI觀測與反響映射觀測聯合分析，從而實現類星體距離的直接測量，為解決“哈勃常數危機”提供了新方法，也為精確丈量宇宙幾何、研究宇宙膨脹速度和歷史開辟了一個新途徑。

目前，GRAVITY團隊和王建民團隊正積極協同觀測，擴大樣本，後續有望將哈勃常數的測量精度提高到2%以上。未來5年，隨著下一代GRAVITY的觀測能力大幅提高，屆時將能直接測量哈勃參量、研究宇宙的膨脹歷史以及檢驗宇宙學模型，這將開拓人類對宇宙學、暗物質和暗能量以及新物理的深刻認識。(完)