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造父變星(Cepheid Variable Stars)
http://case.ntu.edu.tw/hs/wordpress/?p=3941國立台灣師範大學地球科學研究所張文馨碩士生/國立臺灣師範大學地球科學系傅學海副教授責任編輯
星空中,有一群特殊份子,它們的亮度會隨著時間而改變,我們把這種恆星稱為「變星」。變星分成很多種,光學變星以及物理變星。光學變星例如雙星系統,主要是由於雙星互繞,當其中某一顆星有時候會遮蔽到另外一顆星,造成視覺上的差異,使在地面上的觀測者會以為恆星的亮度改變了。物理變星,則是因為恆星本身內部能源或者大氣層狀態不穩定,造成亮度的改變,又分成兩種「脈動變星」以及「爆炸性變星」,這次要介紹的造父變星,就是屬於脈動變星的一種。第一顆被發現的造父變星,是仙王座的δ星(中名造父一),由約翰‧古德利克(John Goodricke)所發現。不過,古德利克在發現這顆造父變星後不久,就因為染上肺炎去世,享年21歲。當時多數的天文學家為他短暫的生命感到惋惜。
之後,美國哈佛天文台的女性天文學家亨麗愛塔‧勒維特(Henrietta Swan Leavitt),在20世紀初分析麥哲倫星雲中的造父變星時,發現造父變星的光度與其變光週期具有特定的關係。勒維特發現造父變星的光度與光變週期呈線性關係(或絕對星等與周期的對數呈現直線關係)。造父變星的光度變化週期越長,代表這顆星的光度越強;光變週期相同的造父變星,其光度也相同。所以,利用造父變星的這種週期與光度之間的關係(簡稱周光關係),可以作為量天尺,用來測量天體的距離。例如觀測到某一星系中的造父,變星確認這些造父變星的光變週期,再用造父變星的周光關係得到這些造父變星的絕對星等,再用距離模式推算其距離。
北極星,就是一顆造父變星,它的光度變化週期大約是4天,亮度變化的範圍大約是0.1個星等左右。
使用造父變星測量天體距離所使用的方法:
1.先確認造父變星或天體中的造父變星。
2.觀測出造父變星的光變週期。
3.利用週光關係,計算其光度,也就是絕對星等。
目前已經知道有許多種脈動變星都具有各自的週光關係,造父變星也分為造父變星(或稱為經典造父變星或第一型造父變星)、室女座W型變星(或稱為第二型造父變星)…。
造父變星的關係式為:
絕對星等 = − 1.43 − 2.81 log(光變週期) (Feast & Catchpole, 1997)
4.依照視星等與絕對星等的關係,計算出距離。