一、 实验简介二、 实验目的.PDF

、 實驗簡介 天文學是一門觀測的科學 ，天文學家藉由觀測來自恆星的光 （或電磁波）來研究恆星的 物理性質。恆星的形成一直是天文物理學中相當熱門的研究課題。根據近代的天文觀測結果 ， 我們知道恆星大部分在氣體密度較高的區域形成 。在高密度分子雲裡 ，塵埃和雲氣會逐漸凝 聚而慢慢形成恆星。在這個過程中，圍繞在年輕星體(Young Stellar Obj ects)四周的塵埃會吸收 恆星的輻射 ，同時這些塵埃也被加熱 ，輻射出紅外線 。而那些無法聚集足夠質量的雲氣 ，就 成為失敗的恆星。也就是棕矮星。由於紅外線波段可以穿透被濃厚的氣體與塵埃包裹的星體 ， 所以我們可以用紅外線影像來搜尋新生的原始恆星或者是棕矮星 。天文學是一門相當自由的 科學 ，大部份望遠鏡的影像都會在經過一段特定的時間後開放讓一般大眾下載。除了專業的 天文學家可以下載影像 ，進行分析與研究 ，一般大眾也可以下載天文影像 ，利用簡單的軟體 製作屬於你自己的天文影像 ，而無須學習繁複的天文影像處理技術 。 二、 實驗目的 在這個天文學實驗中，我們有以下幾項目標。首先，我們要學習如何使用Google Sky 軟體。 這是由Google 發行的免費軟體 ，可以讓使用者瀏 空中的天體 ，與資料庫連結 ，是一套介面 相當完善的虛擬 文台軟體。第二 ，我們要學習如何下載天文影像 ，並利用天文影像分析軟體 合成天文影像 。各位同學在網路上所見的美麗天文圖案 ，也是利用類似的方法進行影像合成。 最後，我們會利用簡單的分析方法測量恆星的光譜 ，搜尋形成中的恆星 、以及棕矮星 。 三、 實驗器材 1. 各位的筆記型電腦 。 2. 光碟一片 ，其中包含 ： 2.1 Google Sky 安裝檔 2.2 天文影像分析軟體DS9 2.3 預先下載的天文影像 。 四、 背景知識 在開始分析之前 ，我們要先學習幾項與恆星有關的背景知識 。一般恆星的星光 ，是以黑 體輻射的形式輻射到太空中。所以 ，對於一般恆星而言 ，我們可以利用黑體輻射作為研究恆 星的基本知識 。但是 ，恆星誕生於氣體及塵埃密度較高的區域 ，所以我們必須考慮塵埃及雲 氣對恆星輻射的影響 。 黑體輻射 1859 年 ，德國物理學家克西和夫(Kirchhof)指 物體在已知溫度下 ，對輻射能之放射率或吸 收率與物體表面之性質有關 。而黑色物質對輻射能具有較大的吸收能力 。如果一個物體在任何 溫度下能吸收任何頻率的輻射能而不反射 ，那麼這個物體便稱為黑體。事實上 ，完全黑體並不 存在 ，研究黑體輻射時 ，所以我們在一個中空的密封物體的器壁上鑽一小孔 ，當外界輻射經由 小孔射進進這個中空的容器中時 ，輻射在容器中經過多次反射 ，幾乎沒有機會再由小孔輻射 來 ，故可視為輻射能被空腔所完全吸收 ，而稱之以完全黑體。 由實驗 ，黑體輻射具有下列特性：(如下圖所示) 上圖呈現了黑體輻射在特定溫度下，不同波段所 輻射 的能量強度曲線。可以注意到愈熱的物體幾乎 在每個波段都會輻射能量 來，而每段曲線的峰值也 因為溫度的不同而改變 。 1.高於絕對溫度零度的物體 ，會發 各種不同波段 的能量 ，呈連續光譜 。 2.黑體的溫度愈高 ，所發 的熱輻射強度就愈強 ，涵蓋的頻率範圍也愈廣。 3.其輻射強度的極大值所對應的波長λmax ，隨溫度T 升高而往短波長的方向移動，兩者 之間有反比關係 。 第一、二型年輕星體(Class I and Class II Young Stellar Objects) 在高密度分子雲裡 ，塵埃和雲氣會逐漸凝聚而慢慢形成恆星。在形成恆星過程中 ，圍繞 在年輕星體(Young Stellar Obj ects)四周的塵埃、氣體會輻射出紅外線波段的輻射。這些塵埃 、 氣體散佈的範圍很廣 ，而且它們本身的溫度範圍也很廣 ，所以它們輻射 來的光譜 ，其分布 也比單一的黑體輻射廣很多。要偵測到這些光譜 ，就要觀察很大的紅外波段範圍 ，通常是在 1 到100 微米(1~100 μm) 。年輕星體的光譜類型取決於圍繞在其四周的灰塵、氣體的特性和