はくちょう座P星(P Cyg)のス
ペクトル変動
岡山理科大学・田辺研究室
能勢樹葉(4回生)、今村和義(M2)、田辺健茲
もくじ
1.はじめに
2.LBVの特徴
3.観測
4.観測データ・処理
5. 結果
6. まとめ・今後の課題
1.はじめに
1.はじめに
P Cyg(はくちょう座P星)
α : 20h 17m 47.2s
δ : 38°01’ 58.5”
実 視 等 級:~4.8 mag
新星
絶対実視等級:-8.6 mag
はくちょう座
フラムスチード天球図譜 より引用
スペクトル型:B2
luminous blue variables
(LBV)
距
離:2147pc
P Cyg(はくちょう座P星)
1.はじめに
現在でも0.2等程度の光度変化
(例えば、N Markova et al. 2000)
輝線の強度は数週間から数ヶ月のタイムスケールで変化
(Stahl & Kaufer 1994)
相関は見られない。
測光と分光の同時観測をおこなった例はない。
目的
P Cygの分光、測光の同時観測により
輝線の強度の変化と光度変化の相関を調べる。
2.LBVの特徴
2.LBVの特徴
HR図
LBV
質量の大きな星が主系列段階を終えた後の姿
HR図
2.LBVの特徴
非常に明るい
Humphreys-Davidsonの不安定限界
エディントン限界
(光度L/質量M)
に近い。
P Cyg
不安定
脈動
Understanding Variable Starsより引
用 一部改変
2.LBVの特徴
脈動
外層を放出
輝線・光の吸収率の変化
3. 観測
3.観測
観測期間 2009年6月26日~継続中
観測場所 岡山理科大学21号館屋上
田辺研究室天文台
北緯 34° 41′ 37.56″
東経 133° 55′ 50.87″
3.観測
分光観測
望遠鏡:セレストロン(C11)
f=280cm
D=28cm F10
分光器:DSS-7(SBIG社製)
分散:5.4Å/pixel
⊿λ:15Å R:約400
速度分解能:約700km/s
CCDカメラ:ST-402(SBIG社製)
※5秒露出、1晩に3枚
赤道儀:NJP(タカハシ社製)
Temma2
分光器
CCD
3.観測
測光観測
望遠鏡:セレストロン(C9)
f=148cm
D=23.5cm F6.3
フィルター:B, V, Rc
CCDカメラ:ST-7EX(SBIG社製)
赤道儀:EM200(タカハシ社製)
Temma2
4. 観測データ・処理
4.観測データ・処理
分光
90000
60000
Hβ
HeⅠ
50000
Hα
HeⅠ
relative intensity
70000
HeⅠ
80000
P Cyg 2009.11.07
40000
30000
20000
10000
0
4000
5000
6000
7000
wavelength(Å)
8000
90000
4.観測データ・処理
P Cyg_5sec_1 2009.11.07
80000
分光
90000
80000
60000
相対強度
relative intensity
70000
70000
P Cyg 2009.11.07
60000
50000
40000
50000
30000
20000
10000
40000
0
4000
5000
30000
6000
7000
wavelength(Å)
8000
20000
10000
0
Fλ/FC
Fc
Fλ
P
Cyg_5sec_1
2009.11.07
4.観測データ・処理
分光
<FCの求め方>
Fc
輝線のピークの座標
4.観測データ・処理
測光
V:P Cyg C1~C5:比較星
2009.10.31 V filter
V
C5
C4
10.7’×16.0’
C1
C2
C3
N
E
5. 結果
5.結果
2009.10.10 - 2009.11.7
分光結果
Hα
7.0
Hβ
6.0
Fλ/Fc
Fλ/FC
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0
114
121
128
JD[-2455000]
135
142
5.結果
測光結果
2009.10.10 - 2009.11.7
B filter +0.5mag
V filter
R filter -0.5mag
-5.0
-4.8
-4.6
⊿mag
-4.4
http://www.aavso.org/
より引用 一部改変
-4.2
-4.0
-3.8
-3.6
-3.4
-3.2
-3.0
114
119
124
129
JD[-2455000]
134
139
144
5.結果
2009.10.10 - 2009.11.7
Hα
Hα
Hβ
Fλ/FC
分光
Hβ
Bfilter
filter+0.6mag
B
+0.5mag
⊿mag
測光
V filter
filter +0.6mag
V
V filter +0.6mag
R filter -0.3mag
R filter -0.3mag
R filter
filter-0.5mag
-0.3mag
R
JD[-2455000]
6.まとめ・今後の課題
6.まとめ・今後の課題
まとめ
輝線の強度および光度にそれぞれ
有意な変動が見られた。
現段階では、輝線の強度変化と光度変化に
相関らしいものは見られない。
Stahl et al. と同様の結果。
6.まとめ・今後の課題
<Hα線の強度>
恒星風の変化に対して遅れて変動している可能性がある。
(Markova et al. 2000)
課題①
観測の継続
未処理のデータの解析
6.まとめ・今後の課題
<Fλ/FCの変化の要因>
星自体の黒体放射が影響している可能性もある。
90000
80000
P Cyg 2009.11.07
relative intensity
70000
60000
50000
40000
30000
20000
10000
0
4000
5000
6000
7000
wavelength(Å)
8000
課題②
色指数とFC、色指数とFλ/FCの比較
6.まとめ・今後の課題
課題③
輝線の強度の表し方の検討
・等価幅
・Hα/Hβ
90000
80000
P Cyg 2009.11.07
Hβ
等価幅
1
relative intensity
70000
Hα
60000
50000
40000
30000
20000
10000
0
0
4000
5000
6000
7000
wavelength(Å)
8000
6.まとめ・今後の課題
課題④
南天のLBVとの比較
グラフのフィッティング
SGS分光器による観測
南天のLBV
南天のLBV
V
Eta Carinae
S Doradus
AG Carinae
6.2
8.6
6
Spectral
class
B0
A5
O0
Mv
-10
-9.8
…
Distance(pc)
2515
52147
6135
参考文献①
de Groot M. 1990, ASPC 7, 165D
de Groot M. 1988, IrAJ 18, 163D
de Groot M. 1983, IrAJ 16, 162D
J. Percy, “Understanding variable stars ”(Cambridge UP, 2007), pp.304-312
Markova N. 1993, A&A 273, 555
Markova N. Morrison N. Kolka I. de Groot M. 2000, ASPC 204, 111M
Richard Berry. James Burnell, “The Handbook of Astronomical Image
Processing”, (Willmann-Bell, Inc. 2005), pp.271-278
Roberta M. Humphreys. Kris Davidson 1994, PASP 106, 1025H
Stahl O. and Kaufer A. 1994, A&AS 107, 1-8
参考文献②
D.C.ベイアート, 加藤幸弘, 近藤康, 千川道幸(訳), 「実験法入門」, (ピアソン・エデュ
ケーション, 2004), p.14, pp.111-152
G.ヘルツベルグ, 堀健夫(訳), 「原子スペクトルと原子構造」, (丸善, 1964), pp.1-16
Ian Ridpath, 岡村定矩(監訳), 「オックスフォード天文学辞典」, (朝倉書店, 2003)
SBIG社HP, URL http://www.sbig-japan.com/DSS-7/dss7_m.html
今村和義, 卒業論文 活動銀核のCCD分光観測, (岡山理科大学・田辺研究室, 2008)
岡崎彰, 「奇妙な42の星たち」, (誠文堂新光社, 1994), pp.48-52
川端哲也, 「分光解析ソフト BeSpec チュートリアル」, (美星天文台, 2002)
恒星社編, 「フラムスチード天球図譜(新装版)」, (恒星社), p.11
国立天文台編, 「理科年表2009」
小暮智一, 「輝線星概論」, (ごとう書房, 2002), pp.1-43, pp.150-151, pp.230-234,
pp.272-284
野本憲一, 定金晃三, 佐藤勝彦編, 「恒星」, (日本評論社, 2009), p.7, pp64-69, p.91,
pp.114-117
全観測日の結果
2009.07.06 - 2009.11.7
分光
Hβ
Fλ/FC
Hα
Hα
Hβ
測光
V filter +0.6mag
V filter
filter +0.6mag
V
R filter -0.3mag
⊿mag
Bfilter
filter+0.6mag
B
+0.5mag
R filter -0.3mag
R filter
filter-0.5mag
-0.3mag
R
JD[-2455000]
Stahl et al.(1994)の結果
Hα
1990年-1992年
Hβ
Markova(2000)の結果
1989年-1999年
AAVSOの結果
2009.10.10-2009.11.7
AAVSOの結果
2009.07.06-2009.11.7
原子の
輝線
輝線の形成
エネルギー準位
高い
Hβ
Hα
低い
水素
原
子
核
n=1 n=2 n=3 n=4 n=5
90000
誤差の求め方
P Cyg_5sec_1 2009.11.07
80000
70000
相対強度
60000
分光①
50000
40000
30000
20000
10000
0
4000
P Cyg_5sec_1 2009.11.07
80000
70000
70000
60000
60000
相対強度
相対強度
6000
波長(Å)
7000
8000
90000
90000
80000
5000
50000
40000
50000
40000
30000
30000
20000
20000
10000
10000
0
0
6488.4
6538.4
6588.4
波長(Å)
P Cyg_5sec_1 2009.11.07
6488.46638.4
6538.4
6588.4
波長(Å)
誤差の求め方
1.0
分光②
0.9
normalize
0.8
回帰分析
切片
X値1
係数
標準誤差
0.20
0.01
-2.94
0.48
相対強度
0.7
0.6
0.5
0.4
y=(-2.94±0.01)x + (0.20±0.48)
σa
0.3
σb
0.2
0.1
0.0
0.010
0.015
0.020
0.025
波長(Å)
erro=(σa×x)+σb
Fλ/FC ± erro
0.030
0.035
0.040
誤差の求め方
測光
S star
S/N 
S star  naperture (1 
naperture
n annulus
)(gCsky  gCdark   2 ron  g 2 2 quant )
C:カウント値 S:Signal n:ピクセル数
1.0857
m 
S/N
DSS-7の構造
CCDカメラ
平面鏡
望遠鏡
スリット
コリメーター
回折格子
http;//www.sbig-japancom/DSS-7/dss7 m.html
より引用(一部改変)
スリットの位置
星
スリット
1.5’
B, V, Rc測光系の感度曲線
等価幅
はくちょう座P星は輝線の袖が長い。
等価幅の測定に問題
(Stahl & Kaufer. 1994)
等価幅
1
0
データ処理
分光①
分光ソフト:BeSpec
カウント値
スキャンの幅
星のスペクトルの部分
スカイの範囲
ピクセル座標
スカイの範囲
データ処理
カウント値
分光②
ピクセル座標
データ処理
測光①
測光ソフト:AIP4Win
データ処理
カウント値
測光②
ピクセル座標
データ処理
測光③
平均
和
HR図上の輝線星
輝線星
通常の星
恒星 より引用
一部改変
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