臺灣博碩士論文加值系統

本篇論文以泛星計畫(Pan-STARRS) 中3 的巡天觀測資料，搜尋具有光度變
化的星體，並發展從資料中挑選(Select), 校準(Calibrate), 分析(Analysis) 的
自動化軟體，達到建立候選變星資料庫的目的。Pan-STARRS ( The Panoramic
Survey Telescope and Rapid Response System ) 計畫由2009 年開始，其中主要
的觀測任務3 Steradian survey 佔了56% 的觀測時間，其主要的目標為: 快速
的對天區拍照收尋對地球具有威脅的小行星。每一次拍攝產生七平方度的影像，
並由IPP 軟體自動測光。由於同一天區重複拍攝的時間間隔約一個月之久，至
今(2013) 為止，單一濾鏡約有十個資料點，如何篩選出高品質的測光結果成為
能否確認變星的關鍵因素。藉由PSF(Point Spread Function) 測光的2 值、儀
器星等的誤差、自行(Proper Motion) 的範圍和出現的次數，排除了飽和、過
暗、CCD 邊緣現象，雜訊干擾等造成測光誤差的因素。之後我們再用較差測光
(Differential Photometry) 修正大氣的消光效應，使得標準星的光度變化皆能落
在可容許的範圍。以GCVS(General Catalogue of Variable Stars) 中已知有穩定
週期的變星為例，確認了方法的可行性。

目錄
1 簡介7
2 程式9
2.1 本章概要. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.2 程式-表格重製. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.2.1 程式功能簡介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.2.2 檔案介紹. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.2.3 編譯與執行. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.2.4 使用者操作介面. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.2.5 程序介紹. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.3 程式-資料搜尋. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.3.1 程式功能簡介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.3.2 檔案介紹. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.3.3 編譯與執行. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.3.4 使用者操作介面. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.3.5 使用CFITSIO 函式庫. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.4 程式-資料轉換與篩選. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.4.1 程式功能簡介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.4.2 檔案介紹. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.4.3 編譯與執行. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.4.4 使用者操作介面. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.4.5 演算法與時間複雜度. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3 測光系統23
3.1 本章概要. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.2 AB 星等. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.3 感光參數. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.3.1 濾鏡感光參數. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.3.2 拍攝感光參數. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.4 點彌散函數測光(PSF photometry) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.4.1 點彌散函數(point-spread function) . . . . . . . . . . . . . . 25
5
6 目錄
3.4.2 卡方測定(chi-square fitting) . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.4.3 約化卡方值(reduced chi-square) . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.5 孔徑測光(aperture photometry) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
3.6 表格資料的欄位介紹. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
4 誤差分析29
4.1 本章概要. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4.2 CCD 訊號轉換的誤差. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4.2.1 誤差來源. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4.2.2 誤差分佈. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4.2.3 濾鏡與平均天空亮度. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
4.3 點彌散函數測光的誤差. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
4.3.1 非點光源的目標. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
4.3.2 約化卡方值的分佈. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
4.4 座標位置的誤差. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
4.4.1 資料的位置精確度. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
4.4.2 連結星體的位置精確度. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
4.4.3 誤差門檻值的選擇. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
5 光度曲線分析35
5.1 本章概要. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
5.2 週期穩定的變星. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
5.3 候選變星. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
5.3.1 較差測光簡介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
5.3.2 潛在的變星. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
6 結論39

[1] William T. Vetterling William H. Press, Saul A. Teukolsky and Brian P. Flannery.
NUMERICAL RECIPES, The Art of Scientific Computing. CAMBRIDGE,
3rd edition, 2007.
[2] Joshua Hoblitt Eugene A. Magnier, Paul A. Price. Pan-starrs image processing
pipeline. http://svn.pan-starrs.ifa.hawaii.edu/trac/ipp/wiki.
[3] The sloan digital sky survey. http://www.sdss.org/.
[4] PSPhot Sofware Design Description, The Pan-STARRS IPP Object Photometry
Tool. Prepared For IPP, 2007.
[5] John R.Taylor. AN INTRODOCTION TO Error Analysis. University Science
Books, 2rd edition, 1997.
[6] Joshua Hoblitt Eugene A. Magnier, Paul A. Price. Describes the columns and
flags in the smf/cmf files. http://svn.pan-starrs.ifa.hawaii.edu/trac/
ipp/wiki/cmf_columns.
[7] Charge-coupled device. http://en.wikipedia.org/wiki/Charge-coupled_
device.
[8] David G Turner. The progenitors of classical cepheid variables. JRASC, 1996.
[9] Kazarovets E V. Kireeva N.N. Pastukhova E.N. Zharova A.V. et al.
Samus N.N., Durlevich O.V. General catalog of variable stars (gcvs database).
http://www.sai.msu.su/gcvs/gcvs/intro.htm.