變星觀測概念課程

[曹大貓咪]

今年一直想開基礎觀測課程,其中的變星目視觀測計劃因最近身體比較能負擔(這幾年苦受身心自律神經失調,吃藥許久,近日已慢慢恢復)所以想重啟這個計畫!

首先我會開一個專欄對應變星的定義,種類和特性等作一長期講解.其中以介紹初級為準,導引本會鄉親慢慢進入變星的領域.初期以變星概念講述為主.未來幾個月內的講授內容,老貓會以美國變星協會(AAVSO)的課程為藍本,其中加入日本變星研究會(JVSSA)等官方推薦課程作一初級階段說明.
變星觀測是天文觀測最基本的技巧.老貓會以本會最多的10公分級內的天文望遠鏡(反射或折射均可),雙筒鏡,變星相關星圖和肉眼為主要觀測工具.讓本會鄉親俱備以肉眼測定星等為基礎.有興趣的鄉親用自製的11公分天文望遠鏡或6公分折射鏡均可以使用.
明年則是展開第一階段的變星導引觀測.會以幾顆容易觀測的目標讓鄉親們練習,自找時間做自我尋找,定位和星等肉眼測定...將來若還有興趣,或許會導入較長期的定期觀測團隊概念,組織本會變星目視觀測團隊.

AAVSO http://www.aavso.org/
JVSSA http://nhk.mirahouse.jp/
GRAV http://www.grav.it/

[曹大貓咪]

現在暫時還不需要...我還是以自己的步調來編寫比較沒有壓力.感恩啦　...

變星觀測主要是長期工作,但其中所用到的星等測定技巧可以用在粉多觀測,如彗星m1測定,小行星,新星或其它新天體基本測定(光度,位置).這是業餘天文觀測者所需的基本技巧之一.所以我也在思考如何將這些東西讓本會鄉親了解進而去運用...其中一個方法就是慢慢來...變星的基本知識非常重要.一位變星觀測者對於看到的數據可以知道如何去尋找.如何作出光度變化曲線.這些光度曲線變化可以對應時間,了解它的變化週期(除非是新星),如果它是一顆食變星(雙星系統.eclipsing binary),就可以利用其光度週期最高點或最低點的一個週期做為兩顆雙星運動的相位(phase)曲線變化.
其中也有叫作一種造父變星(cepheid)的變星特性,它是宇宙中具有規則的光度變化週期優點.因為它的光和週期為正比(光度變化範圍越大,週期越長)...還有我們將會觀測的第一顆變星,就是米拉變星(mira)...這些變星會慢慢介紹給鄉親,要觀測它就要了解它.我們的優點就是慢慢去了解.不用花大錢,儀器非常簡單!但樂趣卻是源源不絕...甚至當作一輩子的終身觀測興趣.最後就是專業了...
老貓的變星經驗不長,起因是老蔡台長有一天抓我們幾位在圓山天文台混的小朋友,煞有其事地告知如何看一顆變星.老台長利用5吋鏡找到一顆他所說的變星,那是一顆老老的紅色星星.這顆星星有光度上的變化,小貓看了半天始終看不出光度有何變化...老台長笑著說,ㄏㄏㄏ...這是要靠眼睛慢慢地去發現它的變化...於是當天晚上短短的半小時精心講解,改變小貓對天文觀測的看法和變星的興趣...那時陳正鵬大哥也在看變星和火星...於是每個星期六只要好天氣,5吋鏡總會去看幾顆變星.定位變星位置,在星圖上找出周邊恆星的編號.調失焦...慢慢讓眼睛沉澱....慢慢偵測出模糊變星和恆星亮度間的不同....在腦中浮出幾個數字...記下在簿子內....觀測完後直奔台長室.找星表和觀測恆星編號的數據...經過簡單的計算....算出一個亮度數據..ㄏㄏㄏ....記錄再記錄.....完成這個工作後,內心產生粉大的成就感...就是靠這樣的樂趣....天文觀測就變成老貓的終身興趣啦...

 

[peter]

感謝大貓

不過 我一直想知道如何分辨星等間差異 ?
有人說經過訓練可以看出 0.1等差異

但是 說真的 如果今天沒有拿星圖比對天上星等  就是已知某些星多少等下
 光使用肉眼可以判斷多少等嗎 ?
還是說 一般判斷方式是拿參考星 相互比較來判斷 .

[亮晶晶]

偶來當跑腿的!

http://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E8%AE%8A%E6%98%9F


類型
變星可以是本質的或外因的其中一種類別。

(一).本質變星: 恆星的亮度由於星球自身的物理特性所而改變。這類的變星可以再往下分成三種類別。
1.脈動變星：在恆星演化中，半徑交替的擴展和收縮，是自然老化的部份過程。
2.噴發型變星：恆星表面經歷像閃焰或物質拋射的噴發。
3.激變或爆發型變星：恆星遭受大變動而改變了原有的性質，像新星和超新星。
(二)外因變星：恆星的變化是由外在的物體造成的，像自轉或是食。可以分為兩種主要的類別。
1.食雙星：本身是雙星，但是因為地球獨特的有利地位，當她們循著軌道運行時，偶爾會互相遮蔽到，造成光度的變化。
2.自轉變星：恆星的變化是本身自轉造成的現象。例如恆星表面有斑點(太陽黑子)影響倒視亮度，或是自轉速度太快變成橢圓球的形狀。
這些大分類通常會以它們的原型名稱命名成某個特定的種類。例如：矮新星是以雙子座 U為代表，因為第一顆被確認的這種型態變星是雙子座 U。

[曹大貓咪]

嗯...簡單說明光度測定的原理.將來會慢慢說明清楚如何計算和數據的修正.
我們要知道一顆恆星的亮度.要有三個基本條件
1.未知恆星和背景恆星的亮度要均一.同樣的大小直徑光面積下,比較其亮度差異.
2.未知恆星需有參考恆星的正確星等資料.如此利用肉眼去判斷未知星亮度和參考星亮度差的比例關係做一個計算.可以得到大約正確的星等(由未知星,參考星亮度差和星等轉換成未知星的星等)
3.星圖和星表同樣重要.
*.肉眼觀測最重要的技巧是亮度差/比例關係的判斷,要做正確的星等判定也是要有三個條件...
a.兩顆參考星和一顆未知星的亮度差異做一比例關係建立.若利用三顆參考星和一顆未知星做判定可以得到更精確的亮度差比例關係.
b.參考星和未知星的亮度差越小,即得到的星等誤差越小.
c.肉眼對色光星等的感覺每個人不同,若同等星等,紅和藍光星在肉眼下會感覺星等有差異.所以每個觀測者都有一個所謂的肉眼修正參數.這些均會影響到星等的判定.

以上是簡單說明星等判定的概念.現在這些都不是重點...將來我會好好針對這一項作較完整的說明.

[亮晶晶]

光變曲線


http://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E5%85%89%E8%AE%8A%E6%9B%B2%E7%B7%9A

[曹大貓咪]

亮兄指的這個說明非常好,光度變化曲線運用在天文觀測及數據分析是非常廣汎且重要...最新運用在系外行星的偵測也是要靠這個基本的恆星光度變化曲線來指示系外行星的存在是否....

[peter]

還須要一個變星觀測表

有些週期很長的 百年跟本無法看
應該要挑 幾天內會變化的天體

[曹大貓咪]

我們要做天文觀測,最重要的工具就是要有一本星圖.和一本星表.老貓以前有用過最適合業餘觀測的星圖和星表...介紹最普及版...
Sky Catalogue 2000.0  這本是最有名的8等星圖的8等恆星資料表.
Volume 1 :Stars to Magnitude 8.0
2nd Edition (平裝版)

另外還有Sky Catalogue 2000.0: Volume 2, Galaxies, Double and Variable Stars, and Star Clusters: Stars to Visual Magnitude 2000.0 [Paperback]

以上這兩本已適合業餘觀測所需天體資料.如星圖 ,星等,位置和種類分類等...另外還有變星專用星圖.如AAVSO.內有部份恆星星等.變星位置等基本資料...

[joseph]

上次看Astroart 裏說明 可以測出照片的 ADU 再根據相對已知的參考星去校訂星等
 但只有正式版裡面才有放這些功能 demo 版沒有  http://www.msb-astroart.com/
正式版一套台幣 6000多  看有沒人要 share 一起買

[曹大貓咪]

我這幾天依照自己的狀況.設計一部變星目視觀測 專用的望遠鏡.不單方便組裝,簡單單軸驅動馬達.只有6公分口徑的小天文望遠鏡...但組裝一個精密的定位器(日本VXIEN STELLAR GUIDE).準備暑假找自家屋頂的地方.一本星圖,一份變星資料和觀測紙.以AAVSO的變星標準程序,正式進入目視變星觀測...

折射鏡.短焦型良好的消色差物鏡天文鏡 :高橋TS65P型 semi-apo折射鏡
觀測腳架:vixen GP型赤道儀.付極軸望遠鏡.可微動.單軸電子驅動馬達LISA-GP
目鏡:K25mm. 5x25mm尋星鏡.
電子輔助系統:日本vixen stellar guide 高精度定位系統.
資料包:內含變星資料.星圖.觀測紙,筆.照明.星盤.6x30雙筒鏡 .

以上資料配備可供準備體認變星觀測的鄉親參考.特別歡迎初學者...不需高精度貴的天文儀器.

[Aray]

把首航日期地點排出來
活動行程表敲定
看您示範也很棒ㄚ
JUST DO IT就對啦

[曹大貓咪]

變星觀測實驗課程: 2010年5月19日

變星(variable stars)...變星是?
變星其實多指粉老的紅巨星或是粉年輕的高溫星.這些星體因為內部的耗盡能量呈現不穩定或是剛組成恆星的不穩定...導至星體本身的面積變化,擴大或收縮影響到亮度.或是雙星系統的食現象物理原因,或是一顆恆星最後死亡產生的巨大爆炸.產生所謂的新星或是超新星.亮度急增到一段時間.最後慢慢變暗...
在西元2000年時,已有30000顆變星被確定下來.另外還多達14000顆星被懷疑可能是變星.就連我們的太陽或是北極星,其實星等也不是那模穩定不變的.

我們業餘天文觀測者為何要觀測變星?
業餘觀測家觀測天體,粉多都是以變星為天文觀測的基本入門.這是因為變星基本上只要不是粉暗的天體,在10等星內的變星多達數千顆,同時可以長時間的自由觀測.最重要的是儀器並不是觀測的必要條件.就連肉眼都可以觀測,如鯨魚座的一顆約3,4等星的mira.或是英仙座的大陵五.它是一顆2等到3,4等變化的食變星等...
業餘觀測者,可以進行變星大量且長時間的觀測,可以提供這些變星的基本變化週期,種類及一些提供職業天文家所需要的距離,物質內部的溫度,質量及半徑的數據.我們練習變星觀測一段時間後,慢慢測量出來的數據和全球觀測者同時間觀測的數據慢慢接近穩定後.就可以累積足夠的經驗定期提供相關單位或美國變星協會所需要的資料.和全球觀測者一起貢獻業餘天文同好的力量.
業餘觀測最先開始且正式被認定是在1800年中期, 在1844年,當時所知道的變星約有30個.我們引用這位首開先例的變星觀測家在其發表的文章內所說的一段話
I lay these hitherto sorely neglected variables mostpressingly on the heart of all lovers of the starry heavens.may you increaseyour enjoyment by combining the useful and the pleasant while you perform an important part toward the increase of human knowledge.  by Argelander

在滿天星海的夜空中,我將這些完全被忽略的變星,將其放在喜愛星星的人們心中.或許當你在增進一個對人類當中極為重要的知識時,你也可以將其中的冰冷實用科學和樂趣相結合,來增進觀星的樂趣.　by 阿格蘭得爾...大貓自譯.僅供參考.


介紹一下美國變星觀測者協會(The America Association of Variable star Observers AAVSO)是什麼組織?
美國變星觀測者協會是由一群全世界對變星感興趣業餘天文同好和天文學家所組合,其為非營利性，推廣天文科學教育的組織.此協會最早在1911年建立.最初此協會主要負責是由哈佛大學領導並為其天文觀測業務的一部分.直到1954年後 才成為為一個私且獨立的研究的組織. 其工作要務為全球變星觀測活動的協調,資料收集,數據評估和分析.並有出版相關觀測報告和存檔資料保護.進而全球的業餘觀測者所作的觀測報告,也提供這些觀察資料給有需要的職業天文學家,學校老師和學生們使用.
到2004年時,有46個國家(1200名會員),現在AAVSO總部設在美國麻州的劍橋.目前也是全世界上最大的變星觀測及資料最大的組織.
AAVSO的資料庫幾乎包含了12000000筆觀測報告(包含7500顆變星).遍及世界各地約700名業餘,職業觀測者每年會提供大約450,000觀測資料,每到每月的月底,AAVSO要收集這些觀測者的報告,將其整理為統一規格數據化,整理後並列入AAVSO的國際資料庫建檔.
AAVSO的服務...
美國變星觀測者協會所出版資料都由會內 網站(http://www.aavso.org)或直接對AAVSO要求提供.這些資料也廣泛地提供給所需的觀測研究,教育相關單位.AAVSO提供的服務如下...
1. 即時更新,關於有異常變化天體(unusua stellar)l變動的最新資料.
2. 協助安排和觀測變星觀測程序,也包含地面的大望遠鏡和衛星進行必要觀測.
3. 協助同時光學觀測的變星活動,同時同步地面望遠鏡或衛星觀測.
4. 會內的光學觀測數據與光譜,光度測定與多頻道波長的偏光測量數據交換.
5. 會內長期數據對變星的活動作統計分析.

2010年5月19日晚上20點.曹大貓咪

[曹大貓咪]

變星觀測實驗課程: 2010年5月24日

變星主要種類:

1.脈動變星
脈動變星特性:週期性增光亮度和降低光亮度的一種變星. 脈動變星也可以再細分一些類型.但基本的脈動可以利用變光週期,或是質量的特性引起變星是否是球狀體和非球狀體另外分別.

米拉(MIRA)變星就是脈動變星的主要代表.第一顆被發線的米拉變星是為於在鯨魚座的一顆變星(MIRA).它是一顆紅巨星,週期變化在332天左右(MIRA類的變星週期有80-1000天的範圍).亮度變化約在3-10等左右.米拉變星在拉丁文為不可思議的星星.但這顆鯨魚MIRA變星是一顆紅巨星,所以其恆星本身因燃料將耗盡而膨賬,但因內部重力和外部重力的變化,又會收縮.因此膨賬時因面積的增加而亮度增加.收縮後因面積減少而降低亮度.這類的週期比較長,所以粉多觀測者都是長期定期觀測它.最後是其因紅巨星所以顏色看起來是紅色.
太陽也是如此,將來變成紅巨星後,也會成為一顆米拉脈動變星.

2.造父變星(CEPHEID)
造父變星也是脈動星的一種.最有名的就是位於仙王座的造父一.它是在1784年所發現的,它的特性就是週期非常規則.如造父一變星,週期為5天9個小時,亮度為3.5等到4.4等為範圍.此類變星在19世紀發現一種週期亮度關係(Period iuminosity relationship).也就是光度變化越大(範圍越大),週期就越長.

造父變星和天體測量簡述...
這類的變星都具有相同的特性.所以在無法用三角視差的更遠目標的測量下,利用造父變星的特性來測量較遠的星體.在十久世紀的時候,美國的威爾遜天文台利用60吋望遠鏡利用造父變星在許多球狀星團的測量上精確發表其距離.當時發現這個變星的週期亮度特性是美國的利維特小姐 (Henrietta Leavitt 1868-1921 AD).她是美國哈佛天文台負責觀測後的底片檢測,發現在秘魯的南天觀測站所拍下的小麥哲倫星雲內有發現一種新的變星.在許多張的觀測底片內,發現其亮度變化週期都相當一致.這也是因為小麥哲倫的星星距離我們也大約一致.後來她發現的這類變星共有25顆.所以當時在測量球狀星團時,若發現一個星團內有造父變星的話,另外的星團內也發現有造父變星的話,因兩個造父變星的亮度變化是一樣的.但因兩個星團距離不同,所以會發現兩個造父變星的亮度會因距離不同而有差異.但因只要觀測找到其兩個週期是一樣的話,那兩顆變星的亮度也會一樣.因此只要有相同週期,測定其亮度的差異後,就可以知道兩個球狀星團相對的距離.經過變星的亮度校對後,只要知道某一顆相同的週期造父變星距離.就可以知道所有的有相同變星的星團或星雲距離.
粉可惜,因這些造父變星距離我們太遠,所以只能測定一些較亮的星團.因粉多變星因太暗根本測不到最暗亮度和週期.無法確定是否同週期變星.後來更大的巴羅馬山天文台200吋鏡的完工.在1923年後,哈伯利用200吋和更進步的攝影技術,成功地拍攝到仙女座的變星內的最暗亮度進而求到週期後,發現同屬性的造父變星.才測量出仙女座的距離.進而將這系外銀河系作更精確的定位和紅位移的發現...


M100星雲內的造父變星(HST拍攝)
圖片來自 http://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E9%80%A0%E7%88%B6%E5%8F%98%E6%98%9F


下次待續...

[曹大貓咪]

變星觀測實驗課程: 2010年5月28日

2.雙星系統:某些變星是因為本身是雙星系統,也就是兩個雙星有一個共用軌道平面. 這個平面角度剛好在地球上可以觀測.這些的變星為食變星.因為雙星本身會有週期性的互相遮蔽和星食(主星和子星系統).在觀測角度上,可以觀測視線上因雙星運行,所引起的明顯的光亮變化.這些星食週期,同等於系軌道週期相同.範圍為幾分鐘到幾年.最有名為英仙座的第二亮度的大陵五為一顆食變星.變光週期為69小時.亮度約2.1-3.4等左右變化.這是我們用肉眼就可以看到的.這就是主星旁邊有一顆暗的子星.兩顆星以相同的軸心互相運動而形成雙星系統.另外還有其它型態的雙星系統,如紅巨星較高溫的藍星子星,還有白矮星的雙星系統(雙子座U星),新星和超新星也是一種變星.
最後還有自轉星系統:自轉星具有較小的亮度變化特性.這可能是表面黑子的數量變化所引起的亮度變化.這類自轉星也經常是雙星系統.如仙女座 Z星.

如何看變星的名稱:

變星的名稱,基本上是一或兩個大寫字母或是希臘字母,後面再加星座三個字母的簡稱來組成變星名稱.當然也有其他的變星的名稱,如蛇夫(Oph)V746和天鵝(Cyg)V1668. 這些變星名稱另外也有以星座所有字母在組合用完了之後所給的編號 (如 V746 Oph是在蛇夫座第746個發現的變星)

變星命名更詳細的說明:
天鵝座 SS 變星 (SS Cyg)
鹿豹座Z 變星 (Z Cam)
獵戶座 阿爾法 變星 (alpha Ori)
人馬座V2134 變星 (V2134 Sgr)


還有特別種類的星名.例如天鵝座N 1998-a,也就是1998年在天鵝座發現的新星. 還有疑似變星, 這類疑似變星名稱如NSV 251 , CSV 3335. 名稱的英文字為出版的星表,第二個部分的數字是那個星表的編號數字.
變星其它稱呼:哈佛名稱:
一個星座如有太多的變星,也會用到它哈佛名稱. 這類變星名稱是以座標標示.也就是以赤經(R.A.)幾時與幾分為數字表示,.赤緯(Dec)以正負幾度標示下.另外也有以AD來表示
實例:
2138+43
1405-12A
0214-03
1151+58
實例:
座標基準(以1900為春分點):
RR And
SU And
TW Agr
U Aur
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變星名稱         赤經              赤緯                   簡化座標                      哈佛變星名稱
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RR仙女變星  00h45m57s  +33度50.0分     00h46m.0 +33o50’          0046+33
SU仙女變星 23 59 28      +42 59.7          23 59.5 +43 00’                2359+43
TW天鷹變星 20 58 55     -02 26.5           20 58.9 -0226                   2058-02
U御夫變星     05 35 38    +31 59.4          05 35.6 +31 59                 0535+31
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*.下篇我們就開始來了解正式 目視變星觀測所需要的規則....