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3c 279 测光分析

1.引言

活动星系核(AGN)是现代天体物理学中最活跃的领域之一,活动星系核的起源、结构、演化是研究星系乃至宇宙起源和演化的关键所在,它涉及到天体物理学最基本的问题和众多的理论,在能量产生、辐射机制和宇宙论等基本问题中占有重要的地位[1]。

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测量来自天体的一定波段范围内的辐射流(简称测光) 是研究各类天体物理性质的重要方法。测光可得到天体的视星等、色指数,也可获得光变资料,从而分析天体的辐射机制和建立合理的理论模型[2]。光变是指天体的辐射流量随时间的变化[3],它是活动星系核活动剧烈程度的一种重要表现。光变不仅是活动星系核的一个重要特性,同时它还提供了活动星系核内部丰富的物理信息,探索活动星系的快速光变, 是研究活动星系中心致密核结构及辐射机制的强有力手段, 也是当前一个十分重要而又十分活跃的天体物理领域。近几年对BL Lac天体光变的观测和理论研究都取得了重要的进展[4]。短时标光变是活动星系核的光变的一类。对短时标光变的研究显示出存在短时标周期[5],其光变时标小于一天。BL Lac天体处于高态时活动性较强,短时标光变频繁发生,而处于低态时括动性较弱,短时标光变很少发生。在短时标快速光变研究方面,通过多波段同时观测,证明短时标光变是由内部原因而不是由星际闪烁或引力透镜等外部原因引起的,很可能是由沿BL Lac天体的喷流传播的激波所产生。短时标光变对Blazar天体而言是一种普遍现象,Bertaud等人发现BL Lacertae在74分钟内变化了0.13星等[6],Miller发现3C4 46两小时内变化了0.13 个星等[7],谢光中等发现ON+325有3天的短时标光变[8]。 内容来自论文无忧网 www.paper51.com

3C 279是康普顿γ射线天文台观测发现的第一个Blazar天体[9],并且是Blazar天体中非常典型的一颗,它还是一颗非常亮并在各波段都存在剧烈光变的天体,同时也是一个光学耀变体,它的红移z=0.538[10],它具有全部的电磁光谱,并且是研究最好的河外星体之一[11]。光学波段的观测表明3C 279存在快速剧烈的爆发特性,这种快速的光变特性已经被许多观测者在红外线、紫外线、X射线和γ射线波段观测到[11]。伽玛射线源3C 279的红移以及从射电到X射线波段的能谱等方面与Blazar3C 345很相似[12]。在光学幅度,射电波段,3C 345与3C 279更相似[12]。1997 年Scarpa等人发现3C279具有高偏振特性,偏振度约为P = 43.3±1.3 %[13]。Eachus 和Liller在1975年发现它在光学B波段有大于6.7个星等的大幅度光变[14]。1999年,樊军辉等人对红外K波段27年的光变数据分析发现其存在4.59星等的变化[11];Webb等人在1990年发现3C279在24小时内变亮了2个星等[15],而谢光中等人在1996年5月22日观测发现它的V波段在40分钟内变化了1.17个星等[16]。2002年谢光中等人发现在42天的时间跨度中,其发生了1.5个星等的变化 ,并且他们还发现该星体的光学R波段在2001年4月到6月之间的49天中变化了0.91个星等[17]。1990年3C279被Webb等人列为0VV,它是一个非常活跃的类星体,在各个波段上都显示出光变特性。同时它是一个强烈的γ-ray源[17]。在1936,1938,1987,1988和1992年曾有过大的爆发[18]。 内容来自www.paper51.com

IRAF(Image Reduction and Analysis Facility)是专用于天文图像和数据处理的软件,也是公认的数据处理软件包,其中有通用的图像归算包、CCD归算包、常用的多种光谱归算包、红外照相和光谱归算包、太阳测量归算包、命令语言包等许多实用工具软件包[18]。IRAF功能强大,是天文研究工作非常重要的工具软件, 它使用命令语言操作,其中很多任务进行钱都要进行参数修改,IRAF的界面和在线帮助文档为英文,目前还没有详细的中文资料可供参考,所以IRAF的使用对于初学者来说会有一定的难度,但它的使用对于天文观测者和研究人员是必备的[18]。本文将利用IRAF软件对类星体3C 279的数据进行测光,并对3C 279进行测光分析。 内容来自论文无忧网 www.paper51.com

2.IRAF软件安装简介 

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IRAF是专用于天文图像和数据处理的软件包。IRAF可用在工作站,也可用在个人电脑中,支持Linux操作系统。IRAF用于CCD测光主要是运行在RedhatLinux操作系统下,以下对Redhat Linux操作系统和IRAF软件包的安装做简单介绍。

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由于IRAF软件对运行平台有一定的要求,它只能在Linux系统平台上才能正常运行。因此,在安装数据处理软件IRAF之前我们必须先在计算机上安装Linux系统做好安装IRAF的准备。第一步:在root下操作,且建立iraf用户;第二步:退出root之后再以iraf用户重新登陆,把需要的文件包拷到相应的文件夹并解压;第三步:就可以开始安装IRAF软件,先以iraf用户安装,再登陆为root后安装。以后再以iraf用户登陆,在终端里输入cl就可以使用了。

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如果安装的图像显示工具ximtool只支持8位色显示,效果不好,可直接把专门的图像显示工具ds9安装到iraf用户的登录目录中,以后就可以直接使用该图像显示工具,运行完成上述命令后就完成了IRAF软件包的安装。

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3.3C 279的CCD测光 内容来自论文无忧网 www.paper51.com

IRAF有很多软件包,我们主要利用noao软件包来处理3C279的光学观测数据。

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3.1图像文件的准备、预处理及参数的准备

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使用IRAF测光的文件格式为*.imh,而从望眼镜测光获取的文件格式为*.fit,因此,测光前必须先将*.fit文件格式转换为*.imh文件格式,我们利用dataio包中的rfits任务来转换文件格式。格式转换完后要对图像进行修正,主要是做平场修正和本底修正。修正前先对平场和本底进行合并。观测时一般都拍摄了多幅本底和平场图像, 校正前要将多幅图像进行合并,主要是在noao/imred/ccdred包下的zerocombine和flatcombine任务完成。图像预处理主要是完成对图像的CCD修正及有关测光参数确定,把CCD读出噪声和增益分别设置为5.5、5.0,图片修正在noao/imred/ccdred包下的ccdproc任务完成,修正后的图像用imhead任务查看头文件时会有[ZF]标志。修正后的图像用ccdred包下的imexam任务对图像进行参数测量,为后面的测光提供参数,主要的参数是半值全宽(FWHM)和标准偏差。这儿笔者取enclosed、moffat、direct 3个参数的平均值来作为“半宽”值,stddev值作为背景标准偏差。

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测光根据IRAF的标准程序来进行,正式测光前需对测光孔径进行设置, 主要是对apphot包下的datapar、photpar和fitskypar中的参数进行设置,以确保对目标星所有的星光进行测量,同时减少周围亮星和天空背景干扰.为此,笔者分别赋予为aperture为3倍FWHM值, annulus和annulus为4倍FWHM值。而测光所得的结果是仪器星等,我们应将其归算为视星等。 copyright paper51.com

3.2测光 copyright paper51.com

我们在进行测光时首先要做的是手动测光,手动测光的主要目的是定标,即找到目标星和标准星在图像中的位置。手动测光进行之后就开始自动测光,就可调用phot命令进行自动测光。自动测光是由计算机完成的,只需对phot命令进行参数设置。自动测光的结果计算机会自动保存到对应的文件*.mag.2中。然后对apphot包下的txdump任务进行参数设置,再通过该任务把*.mag.2中的数据读出并存于文本文件中。

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3.3 数据处理 内容来自www.paper51.com

来自天体的电磁辐射到达观测者前要穿过星际空间和地球大气,星际空间和地球大气内的物质与天体的电磁辐射会产生相互作用,从而改变天体电磁辐射的方向、强度和成分。地球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测光软件不能完全消除这些影响,对测光数据进行归算是必要的。

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为了消除地球大气对天体辐射的影响,需要对测光所得的仪器星等值进行大气消光改正。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[2]:

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