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天文学家展示观测恒星的强大新技术

发布时间:2018-05-15    点击量:24

这张来自美国航空航天局开普勒宇宙飞船的图像显示了在K2任务活动4期间采取的昴星团星团的成员。该群集延伸到构成开普勒9500万像素相机的42个电荷耦合器件(CCD)中的两个。集群中最亮的恒星--Alcyone,Atlas,Electra,Maia,Merope,Taygeta和Pleione - 肉眼可见。开普勒的目的不是为了看这颗明亮的星星;它们会使相机饱和,从而导致图像中出现尖刺和其他人为现象。尽管这种严重的图像退化,这种新技术已经允许天文学家在开普勒望远镜观测它们近三个月时仔细测量这些恒星的亮度变化。学分:美国宇航局/奥胡斯大学/ T.怀特。

/ em使用一种新算法来增强开普勒太空望远镜的观测结果,天文学家提供了关于昴星团的最详细研究。 / em

正如古希腊人所知,七姐妹现在被现代天文学家称为昴星团 - 一组肉眼可见的恒星,并且已被全世界的文化研究了数千年。现在奥胡斯大学恒星天体物理中心的Tim White博士及其丹麦和国际天文学家团队展示了一种强大的新技术,用于观测诸如此类的恒星,这些恒星通常太亮而无法用高性能望远镜观看。他们的工作发表在皇家天文学会月刊中。

该团队使用一种新算法来增强开普勒太空望远镜在其K2任务中的观测资料,该团队对这些恒星的变化性进行了最详细的研究。开普勒等卫星设计用于寻找行星绕远处的恒星,通过寻找行星在前方经过时亮度的下降,以及进行星尘病学,研究由亮度变化所显示的恒星的结构和演变。

由于开普勒任务的目的是一次只能观察数千颗微弱的恒星,因此一些最亮的恒星实际​​上太亮而无法观察。将来自明亮恒星的光束瞄准相机探测器上的一个点,将导致恒星图像的中心像素饱和,从而导致恒星总亮度测量的精度显着降低。这是普通数码相机的动态范围损失的相同过程,在相同的曝光条件下无法看到微弱而明亮的细节。

第一作者Tim White博士说:“用开普勒观察明亮的恒星的解决方案结果相当简单。 “我们主要关心的是亮度相对而非绝对的变化。我们可以测量来自附近不饱和像素的这些变化,并完全忽略饱和区域。“

但卫星运动的变化和探测器中的轻微缺陷仍然可以隐藏恒星变化的信号。为了克服这个问题,作者开发了一种新技术来衡量每个像素的贡献,以找到工具效应抵消的正确平衡点,从而揭示真正的恒星变化。这种新方法被命名为光晕光度法,这是一种作为免费开源软件发布的简单而快速的算法。

每颗恒星的独特亮度波动揭示了它们的物理特性(如其大小和旋转速率)的线索。昴星团中大多数明亮的恒星都是一种变星,称为缓慢搏动的B星,但Maia不同,并且显示当恒星以十天的周期旋转时,有大量化学斑点穿过其表面。学分:奥胡斯大学/ T.怀特。

七颗恒星中的大部分被发现是缓慢搏动的B星,这是一颗变星,恒星的亮度随着时间的推移而变化。这些脉动的频率是探索这些恒星核心中一些知之甚少的过程的关键。

第七位明星玛亚是不同的:它会随着10天的常规时间而变化。以前的研究表明,玛亚属于一类具有异常表面浓度的一些化学元素如锰的恒星。为了查看这些事情是否相关,用赫兹SONG望远镜进行了一系列光谱观测。

“我们所看到的是,开普勒看到的亮度变化与玛亚大气中锰吸收强度的变化携手并进,”维多利亚·安托西博士说,他是该作品的合着者和恒星天体物理学助理教授中心,奥胡斯大学。 “我们得出这样的结论:这些变化是由恒星表面上的一个大的化学点引起的,当恒星旋转十天时,这些化学点进出。”

“六十年前,天文学家认为他们可以在几个小时内看到玛雅的变化,并且认为这是他们称之为'玛雅变量'的全新变星的第一个,”怀特说,“但是我们的新观察结果表明Maia本身并不是一个Maia变量!“

在这项研究中没有发现外行星通过的迹象,但作者表示,他们的新算法可以达到开普勒和未来太空望远镜所需的精度,例如通过外行星测量卫星(TESS)来检测行星是否会像恒星那样过境作为我们的邻居明星Alpha Centauri。这些附近明亮的恒星是未来任务和设施的最佳目标,例如将于2018年年底发射的詹姆斯韦伯太空望远镜。


em从第二次帕洛马天文台观测这张图片中可以看出,昴星团星团是美丽而熟悉的景象。美国宇航局的开普勒太空望远镜设计用于观察微弱的恒星,因此由于相机被最亮的恒星饱和,所以拍摄的昴星团图像会出现长时间尖峰。尽管图像质量下降,开普勒在近三个月的时间内进行的连续观测使得天文学家能够发现每颗恒星亮度的波动。 Credit:NASA / ESA / AURA / Caltech / Aarhus University / T. White / em

出版物:“超出开普勒/ K2明亮极限:昴星团七个最亮恒星的变化”,T.R. White,B.J.S. Pope,V. Antoci等人,皇家天文学会月报(2017)471(3):2882-2901(DOI:10.1093 / mnras / stx1050)。

来源:皇家天文学会

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