哈勃的造父變星測距

想像你知道某種路燈永遠以完全相同的真實亮度發光。那麼無論在哪裡看到它，只憑它看上去多暗，你就能判斷它有多遠。造父變星就是大自然版本的這種「標準燈」，而在 1920 年代中期，哈勃（Edwin Hubble）正是用它們首次測出了到另一個星系的距離。

造父變星是一顆會膨脹收縮的巨星，亮度以穩定的節奏一明一暗，而勒維特（Henrietta Leavitt）發現這種節奏的週期與恆星的真實光度直接相關：閃得慢的造父變星，真的比閃得快的更亮。因此只要測出造父變星的脈動週期，就知道它的真實亮度；再與它看上去多暗相比，光的平方反比定律就給出了距離。哈勃在仙女座星雲（M31）等天體中找到了造父變星，測得距離為數十萬秒差距——遠在銀河系邊緣之外。（他早期的定標有誤，所以數值偏小了約兩倍，但結論依然成立。）

這些測量結束了沙普利—柯蒂斯之爭，證明星系是散佈在浩瀚宇宙中、巨大而獨立的系統。造父變星成了宇宙距離階梯的關鍵一級，能夠到達幾何視差所不能及之處。同樣的方法經哈勃太空望遠鏡改進後，後來幫助確定了宇宙的膨脹速率，至今仍是「哈勃張力」爭論中一方的基準。