实验名称：Laboratory Exercise in Astronomy—Cephid - 成大物理系.DOCVIP

天文報告-----造父變星 物理93第六組 江育廷 實驗名稱：Laboratory Exercise in Astronomy—Cephid Variables and the Cosmic Distance Scale. 實驗目的：了解何謂造父變星，以及週期-光度關係（p-l relation），學習用星等計算出星體與地球間的距離 背景知識說明: a.三角視差法 (Method Of Parallax) 適用於距離較近的恆星。恆星在六個月期間在地球上所觀測的視位置會有所改變。因為地球繞太陽公轉時，相對於較遠的背景恆星，一顆鄰近恆星的視位置會有所改變。 星系與地球之間的距離[秒差,parsecs]和我們所測得的視差倒數[角秒,seconds of arc]是相等的，而三角視差測量通常有一誤差約0.005角秒。所以當所測的星團距離越遠時,測量的準確性越低。例如：當一個星系與我們相距200秒差時,其視差為1/200=0.005角秒，其視差剛好跟誤差一樣大。 b.造父變星 1784年被英國的業餘天文學古德里克發現第一顆有變光周期的仙王座δ星。另外，我們所熟悉的北極星也是一顆造父變星。由於造父變星的變光周期很有規律，如仙王座δ星的周期為5天8小時47分28秒，而它的光變周期與視亮度之間存在著某種特定的關係。於是科學家利用這樣的關係來測出它的距離，因此，造父變星被人們譽為「量天尺」。 「造父一」脈動變星的變光周期和光度有某種特定的關係，變光週期變長，就表示恆星的光度越強，但奇怪的是，週期相同的變星其光度也會一樣，天文學家將這種類型的變星統稱為「造父變星」，在天文學上可以測出恆星與我們之間的距離。 BAAD’S CALIBRATION ? 1923年發現M31有12個造父變星,M33有22個.用同樣方法我們可以求到M31的距離是285000parces,但實際上在1952年發現由於星際灰塵會使得星等質升高,實際的星等應該要減1.5距離要比以往計算的遠 週期-光度關係 (Period-Luminosity Relation) 質量較大的造父變星體積較大、較光亮、脈動週期較長、振動較慢。大質量恆星越過赫羅圖中的不穩定區域時光度比小質量恆星高，而脈動週期也較長。根據不同的週光關係，造父變星分為 I 型與 II 型。我們可以根據週光關係推斷造父變星的距離：做法是量度造父變星的週期，然後運用週光圖推斷造父變星的絕對星等 (真實亮度)，再比較真實星等與視星等 (在地球上觀測的亮度)，便可測定造父變星的距離。這是一種量度星系距離的重要方法。 ? 種位在不穩定帶的恆星，是恆星演化的一個階段。恆星進行週期性的脹縮，使得它的亮度也發生週期性的變化。恆星變光週期和它的發光能力成比，所以量測造父變星的變光週期，就可以得到恆星的絕對星等。再經由距離模數數 mv - Mv=5 log d - 5，就可以得出恆星以秒差距為單位的距離 (d)，所以造父變星是很重要的距離指標。(這一段從網路取得,網址忘了) ? 實驗方法 a. STEP 1 利用photoshop精確求出圖一中四個變星的視星等[至小數第一位]及週期的對數值[至小數第二位] 加上table1所提供之數據,作Apparent Magnitude-Log P 之關係圖 HV log P mv HV log P mv 0.21 16.8 2060 1.01 14.3 2035 0.30 16.7 1873 1.11 14.7 0.35 16.3 1954 1.22 13.8 0.41 16.0 847 1.44 13.8 0.45 16.1 840 1.52 13.6 0.50 16.0 11182 1.60 13.6 0.63 15.6 1837 1.63 13.1 0.71 15.6 1877 1.70 13.1 0.81 15.2 利用迴歸分析得 m=-2.44log P+17.2 b.Shapley’s Calibration 若兩星的真實亮度[intrinsic luminosity]相等,則其視星等[apparent magnitude]跟距地距離的平方成反比. suppose M=絕對星等 m=視星等 d= 地球到該星的距離 M