时域天文学

时域天文学研究天体随时间变化的方式，从变星的周期性脉动到爆发性瞬变现象，再到系外行星凌星的短暂变暗。

Definition

时域天文学是观测天文学的一个分支，致力于系统地测量和解释天体的亮度、位置或光谱随时间变化的方式。

Scope

该领域涵盖了天文学中随时间变化的观测和分析。它包括周期性和不规则变星及其光变曲线的特征，通过重复巡天探测超新星和新星等瞬变现象，以及通过光度监测揭示系外行星凌星。它强调观测频率、周期寻找和对变化源的快速后续观测。

Sub-topics

• 系外行星凌星观测
• 瞬态探测与巡天
• 变星和光变曲线

Core questions

• 如何获取光变曲线并用其表征变异性？
• 如何从不均匀采样的时序数据中提取周期？
• 巡天如何从静态背景中探测瞬变和移动天体？
• 捕获特定类型变异性需要何种观测频率？

Key theories

时间序列的周期分析

利用周期图等周期寻找方法，从不规则采样的亮度测量中恢复周期信号，揭示变异性的特征时间尺度。

巡天频率与瞬变探测

反复对天空成像并与参考图像进行差分，可以标记出现、消失或变化的源，从而发现瞬变并跟踪其演化。

Clinical relevance

时域观测发现了用作宇宙学标准烛光的超新星、用作距离指示器的脉动星、通过食双星获得的恒星质量以及通过凌星现象发现的系外行星，同时能够研究动态和爆发性的宇宙。

History

变星观测的历史可以追溯到17世纪对米拉变星变异性的认识以及造父变星周光关系的发现；后来，大视场数字巡天使瞬变现象的发现工业化，最终形成了反复扫描整个天空的综合巡天。

Seminal works

• percy2007
• ivezic2019
• vanderplas2018

Frequently asked questions

什么是光变曲线？

光变曲线是天体亮度随时间变化的图表；其形状、周期和振幅表征了潜在的变异性，无论是脉动、食变还是爆发。

为什么观测频率很重要？

观测频率是目标被采样的频率；捕捉一种现象需要比其变化速度更快的观测，因此快速瞬变需要快速重访，而慢速变星则可以容忍稀疏采样。