造父變星（Cepheid Variable Stars）

造父變星（Cepheid Variable Stars）
國立臺灣師範大學地球科學研究所張文馨碩士生/國立臺灣師範大學地球科學系傅學海副教授責任編輯

星空中，有一群特殊份子，它們的亮度會隨著時間而改變，我們把這種恆星稱為「變星」。變星分成很多種，光學變星以及物理變星。光學變星例如雙星系統，主要是由於雙星互繞，當其中某一顆星有時候會遮蔽到另外一顆星，造成視覺上的差異，使在地面上的觀測者會以為恆星的亮度改變了。物理變星，則是因為恆星本身內部能源或者大氣層狀態不穩定，造成亮度的改變，又分成兩種「脈動變星」以及「爆炸性變星」，這次要介紹的造父變星，就是屬於脈動變星的一種。第一顆被發現的造父變星，是仙王座的δ星（中名造父一），由約翰‧古德利克（John Goodricke）所發現。不過，古德利克在發現這顆造父變星後不久，就因為染上肺炎去世，享年21歲。當時多數的天文學家為他短暫的生命感到惋惜。

之後，美國哈佛天文台的女性天文學家亨麗愛塔‧勒維特（Henrietta Swan Leavitt），在20世紀初分析麥哲倫星雲中的造父變星時，發現造父變星的光度與其變光週期具有特定的關係。勒維特發現造父變星的光度與光變週期呈線性關係（或絕對星等與周期的對數呈現直線關係）。造父變星的光度變化週期越長，代表這顆星的光度越強；光變週期相同的造父變星，其光度也相同。所以，利用造父變星的這種週期與光度之間的關係（簡稱周光關係），可以作為量天尺，用來測量天體的距離。例如觀測到某一星系中的造父，變星確認這些造父變星的光變週期，再用造父變星的周光關係得到這些造父變星的絕對星等，再用距離模式推算其距離。

北極星，就是一顆造父變星，它的光度變化週期大約是4天，亮度變化的範圍大約是0.1個星等左右。

使用造父變星測量天體距離所使用的方法：
1.先確認造父變星或天體中的造父變星。
2.觀測出造父變星的光變週期。
3.利用週光關係，計算其光度，也就是絕對星等。
目前已經知道有許多種脈動變星都具有各自的週光關係，造父變星也分為造父變星（或稱為經典造父變星或第一型造父變星）、室女座Ｗ型變星（或稱為第二型造父變星）…。
造父變星的關係式為：
絕對星等 = − 1.43 − 2.81 log(光變週期) (Feast & Catchpole, 1997)
4.依照視星等與絕對星等的關係，計算出距離。

參考資料：
維基百科：http://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%80%A0%E7%88%B6%E5%8F%98%E6%98%9F
台北星空第44期
Feast, M. W., & Catchpole, R. M., 1997, First results from HIPPARCOS trigonometrical parallaxes of Mira-type variables, MNRAS.286, L1.