中国天文学家首次实现类星体几何距离测量

从中国科学院高能物理研究所(中科院高能所)获悉，该所王建民研究员领导的科研团队发展出一种全新的几何测距方法，成功测量编号为3C 273类星体的宇宙学距离。这种几何方法具有传统工具不可比拟的优势，为解决日益严重的“哈勃常数危机”提供了新途径。

这项重要天文研究成果论文近日已获权威期刊《自然·天文》(Nature Astronomy)最新一期发表，审稿人认为，这项工作是提高黑洞质量和宇宙学距离测量精度的必经方案，十分及时和令人激动，将深受学界欢迎。

王建民研究员15日傍晚接受中新社记者采访介绍说，自类星体发现半个多世纪以来，测量它们的宇宙学距离一直是天文学家面临的重大难题。欧洲南方天文台耗资近亿欧元、历时10年完成的GRAVITY(“引力”)装置，装配在世界上最先进的甚大望远镜光干涉阵列(VLTI)上，在2017年到2018年间，GRAVITY团队成功测量了类星体3C 273的宽线区角径为46微角秒，是目前人类对活动星系核宽线区所做的空间分辨率最高的观测。

王建民团队从2012年以来一直使用中科院云南天文台丽江2.4米望远镜对活动星系核的宽线区进行长期的光谱监测，利用反响映射观测技术，该团队在近10年中系统发展出各种必需的分析方法和软件，通过最大熵、马尔科夫链蒙特卡罗等方法可获得宽线区的物理尺度、宽线区气体几何结构和动力学状态、测量中心黑洞的质量，为高精度测量黑洞质量和宇宙学距离奠定了扎实基础。

在GRAVITY团队发布类星体3C 273的干涉观测结果后，王建民团队敏锐地意识到两套独立观测数据之间的互补性：GRAVITY观测的是宽线区的张角，而反响映射观测的是物理尺寸，二者结合可实现高精度测距。该团队利用GRAVITY干涉数据，巧妙结合丽江2.4米望远镜和美国史黛渥(Steward)天文台Bok2.3米望远镜长达10年的反响映射数据，通过建模综合分析，获得3C 273的角距离为551.5兆秒差距，哈勃常数为71.5公里每秒每兆秒差距。

王建民指出，3C 273距离地球大约20亿光年，远远超出利用造父变星测量距离方法的极限。他领导团队将GRAVITY/VLTI观测与反响映射观测联合分析，从而实现类星体距离的直接测量，为解决“哈勃常数危机”提供了新方法，也为精确丈量宇宙几何、研究宇宙膨胀速度和历史开辟了一个新途径。

目前，GRAVITY团队和王建民团队正积极协同观测，扩大样本，后续有望将哈勃常数的测量精度提高到2%以上。未来5年，随着下一代GRAVITY的观测能力大幅提高，届时将能直接测量哈勃参量、研究宇宙的膨胀历史以及检验宇宙学模型，这将开拓人类对宇宙学、暗物质和暗能量以及新物理的深刻认识。

作者：孙自法

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