哈勃通过观察造父变星来确定螺旋状星云是由恒星组成的,并测量这些星云的距离。造父变星是一种特殊的变星,其光度变化周期和光度有直接关系,这种关系称为周光关系。哈勃首先测量了这些变星的光度变化周期,然后利用周光关系计算出它们的绝对星等。通过比较绝对星等和视星等,哈勃能够计算出这些造父变星的距离。
1924年,哈勃计算了仙女座大星系中某经典造父变星的距离,显示它不是银河系内的成员。这解决了“岛宇宙辩论”所涉及的问题,即宇宙和星系是否是同义字,或者银河系只是组成宇宙的众多星系中的一个。哈勃的这一发现表明,螺旋状星云实际上是遥远的星系,由大量恒星组成。
此外,哈勃还利用造父变星测量了宇宙膨胀率,即哈勃常数。通过测量不同星系中造父变星的距离,哈勃得出了宇宙膨胀的速率,为现代宇宙学奠定了基础。
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通过这些方法,哈勃不仅确定了螺旋星云是由恒星组成的星系,还为测量宇宙的膨胀提供了重要的工具。他的工作开启了现代宇宙学的新纪元,让我们对宇宙的尺度和演化有了更深入的理解。