光度测定 (天文学)

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光度测定天文学中用来量度通量,或者说一个天体电磁辐射强度的相关技术。[1][2]如果是对辐射的广泛波长波段进行光度测定,既测量辐射的总量,又测量其光谱分布,则使用术语分光光度法

方法[编辑]

光度测定所使用的方法进行测光取决于所研究的波长范围。最基本的,由望远镜收集光线来进行光度测定,有时通过光度测定专用光学带通滤波器来传递,然后用感光仪器获取和记录光能。标准的带通英语Passband设备(称为测光系统)允许对观测结果进行精确比较。[3]

在历史上,对近红外线到短波长的紫外线进行光度测定会使用光电光度计。这是一种测量单一物体光线强度的仪器,它将光线导向到感光单元来进行测量。这些已被CCD相机大规模取代,它可以同时映射多个物体。而光电光度计仍在特殊情况下使用,例如需要更高的时间分辨率。

CCD光度测定[编辑]

CCD相机本质上是一个光度计栅格,同时测量和记录来自视野中所有来源的光子。因为每个CCD影像一次记录多个物体的光度测定,所以可以对记录数据执行各种形式的光度测定提取,典型的有相对、绝对和差异三种。这三种方式都需要从原始图像抽取目标对象的星等,以及一个已知的比较对象。从一个目标观察到的信号,按照系统的点扩散函数(PSF),通常会覆盖许多像素。这种扩散,既有望远镜的光学原因,又有视宁度的原因。当从一个点源英语Point source获得光度测定时,测量流量需要汇总来自目标所有的光线记录,再减去来自天空的光线。最简单的技术,被称为孔径光度测定,包括汇总目标中心孔径内的像素数,并减去附近每像素的平均天空数与孔径内像素数的乘积。[4][5]这将得出目标对象的原始流量值。在非常拥挤的区域,例如一个球状星团进行光度测定时,恒星重叠严重,就必须使用de-blending技术,比如PSF配合来确定重叠源的个体流量值。[6]

应用[编辑]

光度的测量可以结合平方反比定律,如果一个物体的距离可以确定,就可以确定其光度;如果它的光度是已知的,就可以确定其距离。一个物体的其它物理性质,例如它的温度或化学成分,可以通过宽频或窄频的分光光度测定法来确定。通常,对多个目标的通过两个滤波器获得的光度测量数据被绘制于一张颜色数值图上,对恒星来说就是赫罗图的观测版本。光度测定也被用于研究天体的光线变化,例如变星[7]微型行星活动星系核以及超新星,或者探测系外行星。测量这些变化可以用来确定重叠联星系统成员的轨道周期半径,小行星或恒星的自转周期,或者超新星释放的总能量。

软件[编辑]

一些免费的计算机程序可用于合成孔径光度测定和配合PSF的光度测定。SExtractor孔径光度测定工具英语Aperture Photometry Toolaperturephotometry.org)都是流行的孔径光度测定软件。前者致力于减少大规模的星系测量数据,而后者有一个图形用户界面(GUI)适合研究单独的图像。DAOPHOT被认为是配合PSF光度测定的最好软件。[6]

组织[编辑]

有一些专业的或业余的组织,在收集和分享光度测定数据,并将其推到线上。一些网站收集的数据主要是作为其他研究者(例如AAVSO)的资源,也有一些征集数据用于自己的研究(如CBA):

参见[编辑]

参考文献[编辑]

  1. ^ 斯特肯, 克里斯蒂安; 曼弗洛伊德, J, 天文学光度测定指南, 天体物理学与空间科学图书馆 175, 施普林格: 1–6, 1992, ISBN 0-7923-1653-3 (英语) 
  2. ^ 卡萨格兰德, 卢卡; 范登堡, 唐·A, 综合星球光度测定——宽频系统通用注意事项和新变化, 皇家天文学社会每月提醒 444, 牛津大学出版社: 392–419, 2014, doi:10.1093/mnras/stu1476 (英语) 
  3. ^ 沃纳, 布莱恩. 光变曲线光度测定与分析实用指南. 施普林格. 2006. ISBN 0-3872-9365-5 (英语). 
  4. ^ 米格海尔, 肯尼思·J. CCD星球光度测定算法. 太平洋天文学会. 1999, 172: 317–328 (英语). 
  5. ^ 拉合尔, 拉斯·R; 等. 孔径光度测定工具. 太平洋天文学会汇刊. 2012, 124 (917): 737–763. Bibcode:2012PASP..124..737L. doi:10.1086/666883 (英语). 
  6. ^ 6.0 6.1 斯特森, 彼得·B. DAOPHOT:一个用于拥挤区域星球光度测定的电脑程序. 太平洋天文学会汇刊. 1987, 99: 191–222. Bibcode:1987PASP...99..191S. doi:10.1086/131977 (英语). 
  7. ^ 诺斯, 杰拉德. 观测变星、新星和超新星. 剑桥. 2004. ISBN 0-521-82047-2 (英语).