中美掩星計劃的掩星偵測和星場選擇

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姓名

黃裕仁(Yu-Jen Huang) 查詢紙本館藏

畢業系所

天文研究所

論文名稱

中美掩星計劃的掩星偵測和星場選擇
(Occultation detection and field selection in TAOS project)

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摘要(中)

自1992年第一個古柏帶天體被觀測到以來，截至目前為止（2004年6月），已經有約900顆的古柏帶天體被發現。這些小型天體距離地球過於遙遠，除了一些直徑較大（約數百公里大小）的古柏帶天體外，皆很難從地面上以望遠鏡直接觀測到。
中美掩星(Taiwan-America Occultation Survey 簡稱TAOS)計畫是一個多國合作的計畫，其目的是為了統計數公里至數十公里大小的古柏帶天體，也是目前用來統計古柏帶天體大小及分布的唯一方法。TAOS計畫不對古柏帶天體直接進行觀測，而是利用古柏帶天體通過遠方背景恆星時，造成背景恆星光度衰減的原理來偵測和統計古柏帶天體的數量。並藉由多台望遠鏡的觀測，提高掩星事件發生時偵測的可信度。
本研究擷取TAOS望遠鏡所拍攝的影像資料參數，利用MATLAB (MATrix LABoratory)程式撰寫影像模擬程式。由影像模擬程式所產生的光度資料，我們不但可以利用光度測量的方法，分析因為TAOS特殊的拉鍊模式影像(zipper-mode image)所產生的假鄰近星對星體光度所帶來的影響，並藉由影像模擬程式所產生的掩星事件，利用無母數的排序統計方法來評估偵測掩星事件的可行性。在我們的研究中，我們發現在四台望遠鏡的光度資料中，當星體發生了約2.7倍標準差以上的光度衰減，就可以經由此排序的方法偵測到此一光度衰減事件。
另外經由比較星場中的星體在受到鄰近星干擾前以及干擾後平均光度以及光度變化標準差的不同，我們給定星場中每一顆星一個「掩星偵測值」，此數值越大，該星體越容易被排序法偵測到掩星事件。藉由比較各星場中每顆星體「掩星偵測值」的大小，我們可以來選擇適合觀測的TAOS星場，提高掩星事件發生時的偵測率。

摘要(英)

The Taiwan-America Occultation Survey (TAOS) project uses an innovative way to conduct the census Kuiper-belt objects (KBOs) by monitoring for their chance stellar
occultation events. This technique allows us to study KBOs as small as a few kilometers wide, which would otherwise be impossible to study. The experiment will
monitor the light variations of a couple thousand stars simultaneously. Target field selection is therefore very important so as to maximize the overall detectability of the
occultation events, and to reduce possible false detections. We have developed a MATLAB simulation program to generate the special ’’shift-and-pause’’ CCD readout
sequence with realistic instrumental and sky/site parameters. The simulator, together with rank statistics of stellar light curve photometry, serves to quantify the efficiency
and robustness of photometry analysis pipelines, and to select target fields against one another.

關鍵字(中)

★ 排序法
★ 星場選擇
★ 古柏帶
★ 掩星
★ 影像模擬

關鍵字(英)

★ KBO
★ TAOS
★ ranking statistics
★ image simulator

論文目次

摘要 …… I
圖目 …… V
表目 …… VII
第一章緒論 …… 1
1.1古柏帶天體 …… 1
1.2 中美掩星計畫 …… 5
第二章影像模擬程式 …… 7
2.1 拉鍊模式影像 …… 7
2.2 拉鍊模式影像的特殊影響 …… 9
2.2.1 背景雜訊的影響 …… 10
2.2.2 影像晃動的影響 …… 11
2.2.3 極限星等 …… 12
2.3 影像模擬程式 …… 13
2.3.1 程式輸入參數 …… 13
2.3.2 影像模擬結果 …… 15
第三章排序法偵測掩星 …… 19
3.1 排序法偵測掩星 …… 20
3.1.1 排序法的真實應用 …… 22
3.1.2 掩星門檻值的定義 …… 24
3.2 飄移視窗排序法偵測掩星 …… 27
3.2.1 飄移視窗排序法的真實應用 …… 28
3.2.2 視窗大小的選擇 …… 30
第四章星場選擇 …… 33
4.1 依相對位置選擇星場 …… 33
4.2 依影像可偵測率選擇星場 …… 35
4.2.1 星體訊噪比對排序法偵測掩星的影響…… 35
4.2.2 星場選擇的實際應用 …… 38
第五章總結與未來展望 …… 44
參考文獻 …… 45

參考文獻

陳睿甫, 2002, 中美掩星計畫的光度資料分析, 中央大學碩士論文
陳文屏, 2004, 全台掩星總動員, 科學發展, 編印中
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Meeting 201, #45.08
Buil, C., 1991, CCD Astronomy, Willmann-Bell, Inc.
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Howell, S. B., 2000, Handbook Of CCD Astronomy , Cambridge University
Press
Jewitt, D. C, 1999, AREP, 287, 312
King, S. K., 2001, ASP, vol. 246
Kuiper Belt Electronic Newsletter
(http://www.boulder.swri.edu/eknonews/)
Luu, J. X. & Jewitt, D. C, 2002, AA, 63, 101
Liang, C. L., Rice, J. A., et al., 2002, Astro-ph, 0209509
Rice, J. A., 1995, Mathematical Statistics and Data Analysis Second
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Siegel, S. & Castellan, N. J. Jr., 1988, Nonparametric Statistics For The
Behavioral Sciences (McGRAW-HILL BOOK COMPANY)
Stern, S. A., 1996, ASP Conference Series Vol.107
Stern, S. A., 2003, Nature, 424, 639, 642

指導教授

陳文屏(Wen-Ping Chen)

審核日期

2004-7-13

推文