星系的觀測亮度與大小

其實也不只是針對星系而已, 只是這幾天找幾個星系找到鬼打牆 (http://s00639.blogspot.tw/2013/11/blog-post_25.html), 苦思解決之道之下發覺... 雖然我已經可以精確依照星圖定位, 問題是觀測技巧還是太差, 不知還有什麼方法幫忙達陣? 回想過去經驗, 除了 "位置" 以外, 若能充分了解目標特性... 包括大小, 亮度, 形狀, 的確能幫助觀測, 難怪一些星圖都會標明各目標的這些特性. 對啦, 換 40" 跟上山可以解決問題... 不過身為 60mm Club 正式成員的一份子, 不能作弊, 拿 76mm 拼已經有點超過了, 哈哈...

位置 ok, 形狀... 星系若不是圓的, 姑且就相信星圖畫的形狀與方向. 剩下就是亮度與大小, 而這兩者又息息相關, 但又不必然絕對線性式的正相關.

很多前輩說表面亮度(surface brightness), 怎樣計算表面亮度? 有很多名詞... 用總星等亮度(Total Magnitude)或整合後星等亮度(Integrated Magnitude)或整合後視星等亮度(Integrated Visual Magnitude), 然後直接除以深空目標的面積大小? 錯... 上面那些詞是用來運算複雜照明亮度公式的. 比較簡單的是外顯星等亮度 (Apparent Magnitude), 這是一個我沒有仔細研究但算是一整合後的值. 舉例, 如果一個星系的 AM (Apparent Magnitude) 是 12 等, 那麼這麼多的光亮擠在一顆恆星也會是 12 等. 因此星系的表面亮度通常就用每角秒平方多少來顯示, 但星等亮度是用對數表示, 所以表面亮度的公式就長得這樣:

S = m + 2.5 X Log10(A)  m 是前面講的 AM, A 是目標面積用秒弧角表示. m 又有好幾種說法或代表詞... 應該是因為外行如我, 網路東抄西寫所以才分辨不出正確的定義吧?  >"<!!

大部分的 m 都是指 Vm, V 應該是 Visual, 若以所謂的光電星等來看 VM 是可視光譜, 黃或綠色. 有些網站會標 B(blue)M, 不知道為什麼, 為了攝影嗎? 不要搞太複雜, 都用 VM 好了, 為了得知為何這幾天看到眼睛脫窗還是霧煞煞, 我把幾個看過的星系作張比較表:

	Size			VM	SB	M+2.5*log10(A)
NGC 891	13.5'*2.5'	33.75	0.6	10	13.7	13.82
NGC 185	11.7'*10'	117	2.1	9.3	14.4	14.47
NGC 147	13.2'*7.8'	102.96	1.8	9.6	14.6	14.63
NGC 404	3.5'*3.5'	12.25	0.2	10.2	12.8	12.92
M31(NGC224)	190.5'*61.7'	11754	207.8	3.6	13.6	13.78
M32(NGC221)	8.7'*6.5'	56.55	1.0	8.3	12.6	12.68
M110(NGC205)	21.9'*11'	240.9	4.3	8.2	14.1	14.15
M81(NGC3031)	26.9'*14.1'	379.29	6.7	7.3	13.6	13.75
M82(NGC3034)	11'*4.6'	50.6	0.9	8.9	12.9	13.16
M65(NGC3623)	9.8'*2.9'	28.42	0.5	9.3	12.7	12.93
M66(NGC3627)	9.1'*4.2'	38.22	0.7	9	12.8	12.96
M95(NGC3351)	7.4'*5'	37	0.7	10	13.8	13.92
M96(NGC3368)	7.6'*5.2'	39.52	0.7	9.3	13.1	13.29
M51(NGC5194)	11'*7.8'	85.8	1.5	8.5	13.1	13.33
M33(NGC598)	70.8'*41.7'	2952.4	52.2	5.8	14.4	14.48
M101(NGC5457)	28.8'*26.9'	774.72	13.7	7.5	14.6	14.72

"Size" 的第一欄, VM (Visual Magnitude), SB (Surface Brightness) 的基本資料來自"The NGC/IC Project" 網站 (http://www.ngcicproject.org/ngcicdb.asp), 最後一欄用公式試算對照其 SB 值.

"Size" 的第二欄是為了計算方便把面積乘開, 第三欄就是為了分辨 Size 特性啦. 你怎麼知道一個沒有看過目標的大小呢? 最直覺的方式就是找一個看過且熟悉的目標當基礎換算. 所以呢, 我就以大家常見的 M32 當 baseline: "1", 其它目標再換算其比例, 這樣就能了解要尋找的目標 "應該" 多大了. 檢查一下看過的幾個星系大小... 嗯, 相當符合. 不過 SB 有很大的問題.

M31這麼亮, 但是 SB 13.78 比 M81 還遜, 怎麼可能? 原因很單純, 因為實務上, 目標面積裏每個單位的 SB 不可能相同呀, 核心超級亮的目標要是面積也很大, 除下去平均之後的 "數字" 就變很暗了, 所以看 SB 不準嘛. 我看過一個說法, SB 不能當看不看得到 (Visibility) 的依據, 但是 VM 可以當一個保守值, 所謂保守值的意思就是... VM 超過你鏡子+環境的極限值, 那肯定看不到... 有點廢話. 看來還要繼續研究, 不過至少算出來的 "大小比例" 對我下次再來攻 NGC 891/185/147 應該會有點幫助啦. 有星系 "核心的視覺亮度表" 嗎? 跪求ing....