天文上观测系外恒星的时候,怎样排除观察者随地球自转和公转造成的影响?

http://open.sina.com.cn/FrontiersandControversiesinAstrophysics.html 第四讲中 既…
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对于太阳附近的恒星的视向运动,用多普勒原理测视向运动时得到一个相对的速度,这个速度包含了被观测天体的视向速度(真正需要的结果)和我们观测者的速度。一般选太阳系质心做参考系,则观测者的速度包括地球自转、地心相对太阳系质心的公转两部分。需要考虑观测地点在地球上的纬度(用于确定地球自转速度)、观测的日期(用于确定公转速度)、被观测恒星的天球坐标(得到视线方向,最后要把速度投影在这个方向上)等信息,知道这些信息后容易算出观测者的速度(在视线方向上的分量),把它从总的相对速度里扣掉就是需要的恒星视向速度(相对于太阳系质心)。

对于银河系内较远的天体,比如另一旋臂上的分子云,一般选太阳附近的围绕银心共同旋转的气体作为参考系,称为局域静止标准(Local Standard of Rest简称LSR,相对这个坐标系的速度叫Vlsr,也可以用太阳附近恒星的平均运动表示)。这时除了上面的两个速度,还要再从总的相对速度中扣掉太阳系质心相对LSR的速度,通过测量太阳系周围氢原子云以及恒星相对太阳系质心的平均速度可以得到。这样得到的分子云的视向速度也是Vlsr。

对于河外星系,方便起见,一般还是用太阳系质心参考系。

参考资料:射电天文工具7.4.1节,

Google

大气会改变频率,但很容易修正。实际上更严重的影响是改变信号的相位,导致被测源的位置不准或者形状改变。但是位置不准就不知道谱线是哪儿来的,所以还是要校准一下。方法有很多,光学波段可以观测激光导星,射电干涉仪可以观测常用的校准源等等。

临时翻了点资料,如有纰漏请各位指正。

关于地球公转和自转速度这件事,通常改正到恒星相对于太阳系质心的速度(注意不是太阳为中心)。输入观测地点的经纬度(用 GPS)、观测的时间(精确到秒)、行星的坐标,剩下的事交给

TEMPO

。它是搞脉冲星的天文学家写的一个 NB 哄哄的程序,考虑了地球岁差、章动、太阳系大行星的摄动、相对论时间改正、横向多普勒效应……输出的速度改正可以精确到厘米/秒,对系外行星来说足够用了。也有不少人用 OSU 的

Jason Eastman

的程序,或者

Stumpff 在 1980 年提出的一个算法

来做。

速度改正这事看上去简单,但是做不好要捅大篓子的。欧洲南方天文台(ESO)有一个望远镜就是因为没做好速度改正,2012 年声称在一颗极贫金属星 HIP11952 周围发现了两颗行星,当时还引起了一定的轰动,但随后被证明其实不存在。原因是最开始的速度改正程序里忽略了地球的岁差(precession),造成了 62 米/秒的虚假信号。现在不得不组建一个团队来重新检查这个望远镜的历史数据。