Jahresbericht der AG Spektroskopie

Arbeitsgruppen Forschung

Unsere Arbeitsgruppe Spektroskopie hat im Jahr 2024 an verschiedenen Projekten gearbeitet. Lesen Sie hier über Fortschritte und Hindernisse.

Im Kalenderjahr 2024 ist die Spektroskopie AG seitens der Zahl der Teilnehmer stabil geblieben. Wir haben zwischenzeitlich einen regelmäßigen Modus für unsere Treffen etabliert bei dem wir uns im Abstand von 4 Wochen persönlich in den Räumen des Physikalischen Vereins treffen und im Zeitraum dazwischen mittels eines Zoom-Meetings zusammenkommen. Diese erhöhte Frequenz hilft uns konsequenter an einzelnen Themenkreisen beständiger zu arbeiten. 

Nachdem im letzten Kalenderjahr erste Testbeobachtungen mit dem 60cm-Cassegrain Teleskop durchgeführt wurden, haben wir versucht die Beobachtungstechnik in eine gewisse Routine-Prozedur zu überführen, so dass die Setupzeit bis die ersten Objekte dann real spektroskopieren können, reduziert wird. Letztlich verhindert der aktuelle technische Zustand des Teleskops, was in dieser exponierten Umgebung auf dem Berg nicht verwunderlich ist, den schnellen Zugriff auf die Objekte.

Auch konnte das Problem des präzisen Guidings eines Objekts auf dem Spalt im Sekundärfokus bei 6000mm Brennweite noch nicht zufriedenstellend gelöst werden. Die vorhandene Guiding-Software (PHD2) ist für die entsprechende Aufgabe nicht hinreichend in Ihrer Guiding-Logik konstruiert. Eine weitere Herausforderung sind die lokalen Wetterverhältnisse auf dem Berg. Insgesamt waren nur ca. 25 Beobachtungstage – für alle Benutzer – verfügbar, so dass die effektive Zahl der Tage, die wir für Spektroskopie nutzen konnten nur sehr gering war. 

Ferner haben wir die Kenntnisse der Datenreduktion für Spektren und Kenntnisse in der Bedienung von ESO-MIDAS im Team vertieft. Das wird uns helfen, die anstehenden Aufgaben im Team besser auf mehrere Mitglieder zu verteilen.

Abbildung 1: Spektrum von 28 Cyg im Bereich der H-Alpha Linie.

Be-Sterne 

Erste Beobachtungen von Be-Sternen zeigen uns die Möglichkeiten auf, die sich mit dem 60cm Cassegrain Teleskop ergeben. Abbildung 1 zeigt das Spektrum des Stern 28 Cyg im Bereich der H-Alpha Linie.

28 Cyg ist ein Stern des Spektraltyps B2.5V. Er rotiert sehr schnell um seine Achse und hat eine sog. Dekretionsscheibe, die für die Emission in H-Alpha verantwortlich ist. Der Peak auf der linken (blauen) Seite wird durch Gas, welches auf uns zukommt erzeugt, während Gas, welches sich relativ zu uns entfernt, für den Peak auf rechten (rote Seite) verantwortlich ist. Für das gezeigte Spektrum mussten wir bei einer Helligkeit der 5. Größenklasse nur 180s integrieren. Eine längere Belichtung hat den Detektor in die Sättigung getrieben. Das ermutigt uns, dass wir Be-Sterne noch hin bis 8. Größenklasse bei einem guten Signal / Rauschverhältnis beobachten können und in extremen Fällen, mit weniger gutem Signal / Rauschverhältnis noch Objekte mit Helligkeiten um die 10. bis 11. Magnitude erreichen können. 

Damit liegen wir deutlich über dem, was im üblichen Bereich der Amater-Astronomie erreichbar ist. 

Abbildung 2: T CrB Spektrum aufgenommen mit dem 60cm Cassegrain der HLN im Bereich der H-Alpha Linie bei 6562.79 Angström.

Rekurrierende Nova T Corona Borealis

Das Doppelsternsystem T Corona Borelis (T CrB) im Sternbild der Nördlichen Krone zählt zu der Klasse der Kataklysmischen Veränderlichen. Dieses sind meist enge Doppelsternsysteme bei denen eine Wechselwirkung zwischen den beiden Partner des Systems stattfindet. Im Falle von T CrB sprechen wir von einer rekurrierenden Nova, bei der es ca. alle 80 Jahre zu einem explosiven thermonuklearen Wasserstoffbrennen auf der Oberfläche des Weißen Zwergs kommt, welches zu einem intensiven Helligkeitsanstieg von einem Faktor 1000 – 2000 führt. Das entspricht ca. 8 Größenklassen. Damit könnte der T CrB so hell werden, dass er mit dem bloßen Auge sichtbar und sogar heller als der hellste Stern im Sternbild Nördliche Krone wird.

Interessant aus Sicht der Spektroskopie ist es die Veränderungen, insbesondere in der H-Alpha Linie zu verfolgen. Der zu erwartende Ausbruch sollte sich in einem starken Anstieg der Äquivalentbreite zeigen. Für uns war es wichtig zu ermitteln, ob sich das aktuell nur 10. Größenklasse helle System mit 60cm Cassegrain der Hans Ludwig Neumann Sternwarte (HLN) im High Resolution Modus mit hinreichendem Signal / Rauschverhältnis beobachten lässt. 

Am 26. August konnten wir das in Abbildung 2 gezeigte Spektrum im Bereich der H-Alpha Linie gewinnen.

Benutzt wurde der Sheliak LHiRes III Spektrograf mit einem 35µ Spalt und 2400 Linen/mm Gitter, bereitgestellt durch Herrn Piehler, da der PV keine eigenen Spektrografen für die HLN besitzt. Die Integrationszeit betrug mit einer IMX571 CMOS Kamera  1200s. Da das Problem des Guidings noch nicht gelöst ist, mussten wir während der gesamten Integrationszeit den Stern durch manuelle Korrekturen auf den Spalt halten. Das entstandene Spektrum wurde in der ARAS-Datenbank in der Rubrik „Symbotic Variables“ hinterlegt und trägt somit zur generellen Sammlung von Spektren von T CrB bei. 

Letztlich können wir feststellen, dass bei Objekten mit intensiver H-Alpha Linie, wir bis zu einer Grenzgröße von 10 Magnituden, bei einer Verlängerung der Integrationszeit auch möglicherweise 11 Magnituden kommen können. 

Die in Abbildung 2 gezeigte Doppelpeak-Struktur kann entstehen, wenn wir eine Gasstruktur mit einem abfallenden Temperatur Gradienten vorliegen haben oder was im aktuellem Fall wahrscheinlicher ist, von einer rotierenden Gasscheibe. Ähnliche Spektren können auch bei Be-Sternen beobachtet werden (siehe oben), wenn sie eine Dekretionsscheibe ausbilden. 

Final bemerken wir, dass aus früheren Beobachtungen, zwei Mitglieder der Arbeitsgruppe als Co-Autoren eine Veröffentlichung zu Be-Sternen bei Astronomy & Astrophysics im Herbst eingereicht haben, die im Kalenderjahr 2025 erscheiden wird, mit dem Titel: 

The birth of Be star disks – I. From localized ejection to circularization
J. Labadie-Bartz et al.