The Study of Time-varying Objects at Lulin One-meter Telescope (LOT)

報告人：陳炳志

CAST 2003

中央大學、成功大學團隊在光變研究的現況• 團隊成員：

– 中央大學：陳文屏 周翊 林宏欽 葉文豪 楊庭彰– 成功大學：陳炳志 章展誥 胡欽評 許瑞榮 蘇漢宗

• 主要的研究設備：鹿林天文台一米望遠鏡– 2003Q1 ：分配 20 個觀測夜，其中 16 晚可觀測。– 2003Q2 ：四月份分配 15 個觀測夜，其中 11 晚可觀測– 每晚天氣與時間許可的情形下，請觀測者協助進行

LMXB 監測計畫• 國外的合作隊友

– Prof. Charles Bailyn, Yale University– 李宗云教授，南京大學

CAST 2003

LOT 在光變研究上的優勢• 鹿林天文台具有微波網路連接，使得觀測資料可以在第一時間內獲得處理，

使得觀測可以隨著光度變化做靈活調整• 時間分配具有彈性，可以進行長達一星期以上的連續觀測，甚至長期光度

監測– 一般大望遠鏡的時間相當擁擠，通常應用於暗天體的研究上。在恆星研究上，

所能分得時間相當有限– 針對特定天體的長期觀測，已經是目前一米等級望遠鏡的重要利基與競爭點

• 台址優良，在口徑、焦長與 CCD 的適當搭配下可以進行「高速、高精度」的測光

– LOT 一分鐘曝光極限星等可達 19 等，這是一般教學級望遠鏡於光害條件不理想環境下所無法達到的

– 大型 CCD 通常很難有快速的讀出速度，且資料量龐大，較不適合做為快速測光(100~200 秒一次 , 0.005~0.010 Hz) 使用；而光電管的量子效率較低，於相同望遠鏡上之極限星等遠較 CCD 為差，且一次僅能觀測一個目標，無法做快速較差測光

– 13~18星等光變天體的快速測光剛好是光電管與大型望遠鏡 CCD 觀測的死角地帶

CAST 2003

光變課題的選擇• 長期監測 (Long-term monitoring)

– 測光頻率為每 1~2 天一次。– 主要研究目標：低質量 X 光雙星系統 (Low Mass X-ray Binary; LMXB)

• 偵測其不定時的爆發現象• 透過爆發期 (Outburst stage) 與靜止期 (Quiescent stage) 的光變現象瞭解具有

黑洞或中子星為主星的雙星系統交互作用情形與吸積盤上之物理現象。

• 快速光變 (Fast photometry)– 測光頻率為 100-200 秒一次– 主要研究目標 :激變星 (Cataclysmic Variables; CV) 與低質量 X 光雙星

系統• 透過光變曲線研究吸積盤上之快速變光現象• 研究因吸積盤進動 (Precession) 所造成之 Super hump 現象

CAST 2003

觀測上的挑戰• 光變觀測研究具有很高的時效性！

– 資料的及時取得：目前已完成自動下載系統，於每天早上8:00AM自動自鹿林天文台下載前一天觀測資料

• 光變觀測研究資料量相當龐大！– 每晚約有 200-300 個曝光影像需要在次日觀測前處理完畢– 已經完成自動光度處理系統，可以在資料下載完成後 2-6小時

內完成所有資料處理工作，產生光變曲線。• 光變觀測研究需要高測光精度

– 完成 AP-8 與 FLI CCD 在 Bias/Dark/Flat Field 的精確檢驗工作– 目前利用自動光度處理系統處理所得資料，光度夜之測光誤差

在 0.01 星等以下。– 即使是 bright night 或是有薄雲的情形下，仍然可以進行良好的

較差測光 (Differential photometry)

CAST 2003

LMXB

• 目前共有 14 個 LMXB列為長期監測目標，每天約有 3~7個可觀測

• 2003 年三月觀測到第一顆爆發中的 LMXB—Aql X1– 僅有日出前 1~2小時可觀測– 位於銀河盤面上，星場內有超過 10,000顆恆星，資料處理困難– 與 YALO Consortium 進行合作觀測

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Programmed Targets

Object R.A.(2000) Dec(2000) Type B V R I Quiescence

V GRO

J0422+32 04:21:43 +32:47:24 BH

5m 5m R=20

V616 Mon 06:22:45 -00:20:45 BH 3m 3m 3m 18.2 XTE

J1118+480 11:18:11 +48 02 13 BH 3m 3m

3m

18.8

Cen X-4 14:58:22 -31:40:08 NS 3m 3m 18.5 V2107 Oph 17:08:15 -25:05:29 BH 7m 7m 21.5 V4641 Sgr 18:19:21 -25:23:09 BH 1m 1m 1m 14.3

XTE J1859+226

18:58:42 +22:39:29 BH 5m 5m 20

Aql X-1 19:11:16 +00:35:06 NS 3m 3m 19.2 4U1957+11 19:59:24 +11:42:30 NS 7m 7m 18.7? GS2000+25 20:02:50 +25:14:11 BH 3m 3m 3m 18.8 V404 Cyg 20:24:04 +33:52:04 BH 5m 5m 19-20

XTE J2123-058

21:23:15 -05:47:53 NS 7m 7m 22-23

4U2129+47 21:31:26 47:17:24 NS 3m 3m 18.2

CAST 2003

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LMXB

• 對於部分的 LMXB我們也對其進行快速測光，以瞭解其 Super hump 之現象

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CV — RZ LMi

• 2003/1/23 同步觀測– BAO 2.16 米望遠鏡：光譜觀測– LOT 1 米望遠鏡：光度觀測

• 2003/3/14-2003/3/17 連續四天快速測光

CAST 2003

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CV — ER Uma

• 2003 /3/16~17 共進行了兩個晚上的觀測– 測試光度精確度– 測試 0.01Hz 觀測頻率的訊噪比與可行性

• 2003/3/29~2003/4/15共進行了 18 個晚上的連續觀測，其中 11 個晚上成功取得觀測資料

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結論

• 中央大學鹿林天文台的一米望遠鏡，在許多人的努力下已經成功的開始進行科學觀測

• 一米望遠鏡雖然在可見光波段中已經是「小望遠鏡」，但是選擇合適的科學課題，善用環境與儀器的特性和優勢，仍然可以做出好的科學成果。