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3c 273的测光分析

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1.引言 copyright paper51.com

活动星系(Active Galaxy)是一类比较特殊的星系, 其存在着猛烈的活动现象或者是剧烈的物理过程,例如:超过恒星内部核反应的产能、相对论性高能粒子的产生、非热辐射、高能X 和γ 射线、物质的喷流现象等,这些现象和过程主要发生在星系的核心处,活动星系的核心即为活动星系核(Active Galactic Nuclei, 简称AGN) [1],是现代天体物理学中最活跃的领域之一[2]。类星体(Quasar)是一类典型的活动星系核,其发现被称为20世纪60年代的“四大发现” 之一,它的光度最大,范围大约是1045~1048erg.s-1,他的核星等为MB≤-21.5+log10h0[3] ,其中h0是哈勃常量。类星体一般有大的红移,多数类星体的红移大于1,目前观测到的最大红移已经达到6.43[4]。类星体的空间结构不可分辨,大多数类星体周围被低表面亮度的晕环绕(Quasar fuzz),这实际上表现了来自寄主星系的星光,少数对象表现出特定的外形特征,如光学喷流(3C273)[1]。

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光度测量是指测量来自天体的一定波段范围内的辐射流(简称测光),是研究各种天体的物理性质的重要方法之一,通过测光我们可以得到天体的视星等(天体的明亮程度叫做亮度,用视星等表示[5])、色指数(指天体在两个波段内的星等差即短波段星等减长波段星等[6]),还可以得到光变资料,以此来分析天体的辐射机制和建立合理的理论模型[7]。光变是指天体辐射流量随时间的变化[7],是活动星系核活动剧烈程度的一种表现,提供了活动星系核内部丰富的物理信息,因而光变一直是研究活动星系核的一条重要途径[8]。

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1963年,旅美荷兰天文学家施密特(Maarten Schmidt,1929~)发现了第一个类星体,即射电源3C 273(英国剑桥射电天文台《第三射电源表》中的第273号射电源)[9]。3C273是可见光波段上最亮的类星体之一,它的红移为Z=0.158[10],是第一颗被证实的高红移类星体[11]。3C 273的中心存在一个超大质量黑洞,质量大约是2.0×109M⊙[12],最大可接受范围的观测角度大约是15°[13]。3C 273位于黄道十二宫之一的室女星座[14],是一个射电噪的类星体,它在X射线的光度达到1046尔格每秒(erg s-1),并且它的红外辐射比X射线还要强两个数量级,视星等亮度大约是13等[15]。3C273是研究最早的类星体之一,目前对它的研究已有40多年的历史[16]。Robson等人[17]发现3C 273在光学波段的变幅一天之内达一倍多,Smith等人[18]观测的结果显示3C 273在几天之内变化了0.2-0.3星等。上世纪60年代类星体发现后不久,威廉—利勒尔发现3C 273的变化幅度为0.5星等;另外,发现3C 273的亮度曾突然增亮1星等,持续约为一周左右;在1929年光度有一突然下降,然后逐渐上升,到1940年达到了原来的正常水平。3C 273从1984年到1990年的时间内星等从12.2mag变化到14.0mag[16]。 copyright paper51.com

对blazar天体的测光观测是研究其辐射性质的一个非常重要的方法。通过测光,我们可以得到活动星系核内部核物理机制的许多宝贵信息,并通过这些信息展开对活动星系核的研究。本文将利用IRAF软件对类星体3C273的测光观测数据进行分析。

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2.IRAF软件的安装

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IRAF(ImageReduction and Analysis Facility)是一款专门用于天文图像和数据处理的软件,里面包括:图像归算包、CCD归算包、常用的多种光谱归算包、红外照相和光谱归算包、太阳望远镜归算包、命令语言包等许许多多的实用工具软件包[19]。IRAF软件支持多种操作系统,如SunOS、Salaris、FreeBSD及Linux的各种版本 [19]。本文中主要用于Linux操作系统下的CCD测光,以下对Linux操作系统以及IRAF软件包的安装做简单介绍。 http://www.paper51.com

Linux系统安装完成后即可进行数据处理软件IRAF的安装。安装顺序为:第一步,建立iraf用户。第二步,退出root,并以iraf用户重新登陆;第三步,进行IRAF软件的安装。先以iraf用户安装,再登陆为root后安装,之后再以iraf用户登陆,在终端里输入cl就可以了。 http://www.paper51.com

3.用IRAF对3C 273进行CCD测光 内容来自www.paper51.com

天文研究中用望远镜对其进行CCD观测,目的是获取目标星的视星等值,用这个值对目标星的其它相关特性进行研究,而在此之前,我们用IRAF对图像进行测光以得到目标星和标准星的仪器星等值,利用这些仪器星等值经过简单的计算就能得到目标星的视星等[19]。

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3.1 文件及参数准备 copyright paper51.com

用于IRAF测光的文件格式为*.imh,而从望眼镜观测获得的文件格式为*.fits,因此,在测光前要将*.fits文件格式转换为*.imh文件格式。我们利用rfits命令来转换。 paper51.com

在对观测的数据进行测光前必须设置“半宽” 、“孔径”等参数,并且要对光测图像进行天光平场(flat)和本底 (bias)修正,以消除背景天光和仪器本身产生的影响。进行平场和本底修正时要对多幅观测的flat.imh图进行合并以求修正的平均值。用合并后的Bias和flat对待测图片进行CCD修正,修正程序为ccdproc,修正后的图片会留有[ZF]的标志,可通过命令cc>ccdlist *.imh命令查看。为获得测光前的必要参数——“半宽”,在 ds9命令打开图片,以鼠标圆圈套住标准星按<A键>即可在命令窗口中显示该星的一些测量值。以鼠标圆圈置于图中无星区后,按<M键>可得到观测图的背景之标准偏差stddev,得到“半宽”和“stddev”后,就可进入IRAF的测光程序包app(apphot)。

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3.2 图片测量及数据的读出 http://www.paper51.com

Phot是appot的测光程序,在运行前先修改datapar、photpar、fitskypar和phot等参数。测光分为手动测光和自动测光。手动测光的一般顺序为:“对象”、“比较星1”、“比较星2”…(注意:在测量的过程中一定要按一定的顺序,切不可无序乱测),所测结果将以*.mag.1的文件名保存于磁盘中。为了精确测量,需用系统的自动测光程序(即phot)再次测量相关的目标,测量结果将存于*.imh.mag.2文件中。利用IRAF的txdump程序可将测量结果*.imh.mag.2读出并存放于文本文件中。

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3.3 数据的处理

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从天体发射出来的电磁辐射在到达观测者之前要穿过星际空间和地球大气层,其中的物质会与天体的电磁辐射发生相互作用,以致于改变天体电磁辐射的成分、强度和方向。并且大气本身的热辐射和湍流也会影响到达观测者的电磁辐射,IRAF软件不能完全消除这些影响,所以,我们要对测光数据进行归算。

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这就需要对测光所得的仪器星等值进行大气消光改正。大气消光改正的计算是非常复杂的,在实际计算中常常要采用N一Satr法。N一Satr法的基本思路是:对视场中的目标星测光的同时也测出同一视场中多颗标准星的仪器星等值,然后用下式进行归算[7]: 内容来自论文无忧网 www.paper51.com

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式(1)中,m为目标星的视星等值,m1为目标星的仪器星等值,m2为第i颗标准星的仪器星等值,m3为第i颗标准星的视星等值,N为视场中所测量的标准星的数目。得到了标准星的视星等值后,再由下式估算出标准差[7]: http://www.paper51.com

       (2) 内容来自论文无忧网 www.paper51.com

式(2)中,为第j幅CCD图像中某颗标准星的仪器星等值,为同一次观测的同一颗标准星在同一波段的仪器星等的平均值,N为同一个观测目标在同一波段的CCD图像数目。 内容来自论文无忧网 www.paper51.com

4.3C273的测光分析

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本文采用云南天文台1米光学望远镜观测的3C 273的观测数据,观测时间为2009年3月20日到3月21日。下面图1和图2分别是3C 273的认证图和云南天文台一米望远镜对3C 273的时间观测图像。 http://www.paper51.com

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