1、 天文實驗造父變星 物理二 c24891271 羅仕翰 第一組實驗名稱:Cepheid Variables and the Cosmic Distance scale實驗目的:利用造父變星的特性量距離背景知識說明:變星是位在後主序帶,的不穩定恆星 ,他的亮度具有週期性的變化且週期變化關係和恆星的光度成正比,具有一”周-光關係” 只要測出光譜類別,就可直接由周光圖看出絕對星等,套入距離的公式可得距.離實驗方法:1:在附圖中,有四個造父變星的波,量出波峰和波谷 ,週期波峰波谷是造父變星的視星等的最大值與最小值,再取其平均,週期取 logHV 視星等最大值 視星等最小值 平均 P Log P837
2、13.7 12.7 13.2 42 1.621967 14.0 13.0 13.5 29 1.46843 15.8 14.3 15.05 13 1.112063 14.8 14.1 14.45 12 1.082;所得到四個數據,和 table1 的數據一起做 m-logp 圖(圖一 excel sheet1)m=視星等 p=週期3:把所做的圖回歸分析,得一方程式:y=-2.2812x+16.9944:也把 table2 的數據做 M-logp 圖,也做回歸分析(圖二 excel sheet2)方程式:y=-3.0727x-0.03455:兩圖比較,得一 y 方向的位移差,也就是 m 和 M 的
3、差6; 取多點帶入,求 m-M 的值,然後以平均帶入 M=m+5-5log dLog P(X) M=-3.0727logP-0.0345 m=-2.2812logP+16.994 m-M 平均0.4 -1.26358 16.08152 17.34510.6 -1.87812 15.62528 17.50340.8 -2.49266 15.16904 17.66171 -3.1072 14.7128 17.82001.2 -3.72174 14.20652 17.9282617.651692D=10 的 4.530338 次方7:table3 的數據做 M-logP 圖,回歸分析(圖三 exce
4、l sheet3)的方程式:y=-3.516x-0.60088:重複步驟 6Log P M=-3.516logP-0.6008 m=-2.2812logP+16.994 m-M 平均0.4 -2.0072 16.08152 18.088720.6 -2.7104 15.62528 18.335680.8 -3.4136 15.16904 18.5826418.5746321 -4.1168 14.7128 18.82961.2 -4.82 14.20652 19.02652D=10 的 4.7129 次方使用器材: 尺 excel 討論:因為造父變星光度與週期的關係,把量測的資料比照以 tab
5、le2 的資料的圖表,和 table3 的圖表,可輕易找出 m M 的關係,利用回歸分析可以降低誤差,在計算過程中更方便,提高準確度,經兩次比對,小麥哲倫星雲的距離可大致了解.誤差分析:問題一： 天體距離的量測方法有很多種，相較於其他方法，造父便星是其中很重要的一種量測方法，為什麼？這個量測方法有哪些優點，哪些限制？因為造父變星光度與週期關係非常重要,只要找到變星光度週期,可得到絕對星等,所以在星系間距離的測量非常重要,因為目前發現最遠的造父變星位於 17mpc 處,所以大於 17mpc 的距離,造父變星無法量測.問題二： 造父變星有週期-光度關係 （關係式怎麼寫？） ，成因為何？是哪些物理量
6、互相拔河的結果？變星亮度變化週期與恆星的光度成正比,是因為恆星不穩定產撐週期性的漲縮,影響光度也產生週期性的改變,參考資料:天文實驗室網站 成大物理系x y1.62 13.21.46 13.51.11 15.051.08 14.450.21 16.80.3 16.70.35 16.30.41 160.45 16.10.05 160.63 15.60.71 15.60.81 15.21.01 14.31.11 14.7 tabl11.22 13.81.44 13.81.52 13.41.6 13.61.63 13.1table1y = -2.2812x + 16.9941015200 1 2lo
7、gPm y線 性 (y)logP M0 -0.40.2 -0.80.4 -1.20.6 -1.60.8 -2.21 -2.91.2 -3.61.4 -4.41.6 -5.11.8 -5.8table2y = -3.0727x - 0.0345-10-500 1 2logPM M線 性 (M)logP M0.29 -1.70.49 -2.40.56 -2.40.58 -2.80.64 -2.80.65 -3.10.69 -3.40.71 -30.73 -30.81 -3.40.83 -3.50.86 -3.50.9 -3.70.9 -3.70.99 -3.71.04 -4.11.17 -4.51.23 -5.31.34 -5.61.65 -6.4table3y = -3.516x - 0.6008-10-500 1 2logPM M線 性 (M)
