物理系2e64891459卢彦池

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1、物理系2E64891459盧彥池實驗名稱：以造父變星的週期性光度變化來量測天體距離實驗目的：由以已知與地球距離的造父變星的光度、週期，來求得未知距離的造父變星，藉著測量其光度變化的週期。背景知識說明：當恆星離開主星序進入巨星區域之前會經過所謂的不穩定時期，此時恆星的發光強度會不穩定。恆星外層的離子化氫與氦原子，會吸收恆星內部所發出的能量，恆星外層因而膨脹變大，使得發光強度變大，在膨脹的過程中，常又超越了"平衡半徑"。當外層物質放出所儲存的能量後，重力勝過輻射壓，恆星外層向內"跌"，此時表面積變小，所以光度也變小。當收縮衝過了頭，使得恆星外層又重新吸收了大量的能量，又開始下一

2、波的膨脹與收。對這一類的恆星，它們的外層像是作簡詣運動的彈簧，而它們的光度的變化也具有週期性。上述的模型，可解釋變星的週期與光度的關係。因為，從質量與發光強的關係，質量愈大的星球，它的發光強度愈大。另外質量愈大的星球，它的外層愈大，可吸收的能量愈多，因此週期會較長。所以週期較長的變星，它的發光強度愈大。造父變星是測量宇宙的距離的重要尺標之一，在標定了變星的種類後，由週光曲線可以推得變星的光度。進而可以找出恆星的絕對星等，如再測得變星的視星等，即可定出變星的距離。位在不穩定帶的後主序帶恆星，其亮度有週期性的變化，而綜合許多變星的週光關係，可以發現變星亮度變化週期與恆星的光度成

3、正比。用來做距離指標的變星種類主要有造父變星(I型與II型)與天琴座變星。測定變星的光譜類別後，由週光圖可以直接讀出它的光度(絕對星等)。由變星的視星等和絕對星，利用距離模數公式mV-MV=-5+log10d實驗方法：步驟一～先將未知距離的造父變星週光圖，求初期是星等最大值和最小值的平均值，以之為mV，並將其週期取log，已知為logP並做圖步驟二～以Table1做圖來校準步驟三～Table2中的mv是絕對星等，我們可以用其畫出來的直線與我們做完一次校準的未知造父變星做match(因為照理說視星等畫出來的線應與絕對星等畫出來的要平行)步驟四～再以Table3做一次絕對星等的

4、校準步驟五～由以上的步驟，可以求出未知造父變星的絕對星等步驟六～以其絕對星等以及其視星等求初期與地球的距離d使用器材（包含使用的處理軟體）：PhotoShop6.0，MicrosoftExcel，工程用計算機(CASIOfx-5500LA)量測數據列表：分別為(未知造父變星，Table1，Table2，Table3)logPmvlogPmvlogPMvlogPMv1.6313.110.2116.80-0.40.29-1.71.46513.460.316.70.2-0.80.49-2.41.1514.7950.3516.30.4-1.20.56-2.41.04514.410.

5、41160.6-1.60.58-2.80.4516.10.8-2.20.64-2.80.5161-2.90.65-3.10.6315.61.2-3.60.69-3.40.7115.61.4-4.40.71-30.8115.21.6-5.10.73-31.0114.31.8-5.80.81-3.41.1114.70.83-3.51.2213.80.86-3.51.4413.80.9-3.71.5213.40.9-3.71.613.60.99-3.71.6313.11.04-4.11.713.11.17-4.51.23-5.31.34-5.61.65-6.4數據分析與實驗結果：

6、以上列步驟求出HV83719678432063的絕對星等分別為Mv(誤差0.01)-5.69-5.14-4.10-3.76視星等mv(誤差0.04)13.1113.4614.7914.41logd=mv–Mv+5(誤差0.05)18.818.615.8918.17d(parsecs誤差0.005)1.2741.2701.2011.259問題回答：Q1造父變星測距的優點為，不管星體多遠，只要是可以測得其光度週期，都可以較其他測距方法精確量出其距離，其缺點為當距離過遠，週光不明顯的時候，就無法使用此法，且造父變星不是到處都有的。測距適用範圍：～17Mpc。Q2見前面背景知識說明

7、Reference：成功大學天文學實驗室網站天文學概論