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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