Wie man mit ALMA Bilder macht – Teil 1

Beim Aufräumen meiner Festplatten fiel mir ein Powerpoint-Vortrag in die Hände, der eigentlich zu schade ist, um da für ewig zu kreisen. –  Anfang 2018 war ich Teilnehmer an einem Extra-Seminar bei Prof. Hans Fahr an der Bonner Uni. Es wurden Vorträge aus verschiedenen Gebieten der Astrophysik gehalten. Meiner lautete: Aperture Synthesis oder wie man mit ALMA Bilder macht.

Ich hatte keine Ahnung vom Thema, obwohl ich es selber ausgesucht hatte.

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4 alte Sternhaufen und ihre FHDs

Wenn man einen schnellen Computer hat, entsteht gelegentlich ein gewisser Stress, wenn sich die Frage erhebt: “Was rechne ich denn jetzt mal aus?” –  Ich bin vor einiger Zeit auf ein interessantes Farben-Helligkeits-Diagramm im alten Unsöld [1] gestoßen, das Meßwerte von 3 bekannten  Kugelsternhaufen und einem alten offenen Sternhaufen im Vergleich zeigt.

Frage: “Kann ich die Daten mittels Sternentwicklungscodes auch  ausrechnen?”

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Die Plejaden – Teil 2: Alter

Im 2. Teil gibt es noch ein paar Hinweise zu Topcat und dem Zusammenspiel mit anderen VO-Tools wie Aladin, DS9, Splat …

Dann geht es um die Altersbestimmung der Plejaden.

Wer im folgenden Bild genau hinsieht (anklicken, dann wird es größer), findet im Foto des Sternhaufens, mittig ein kleines rotes Kreuz um den Stern 24 Tau. Er hat eine scheinbare Helligkeit von 6.3 mag und ist vom Spektraltyp A0V. Der helle daneben ist Alkione, eta Tau, 2.8 mag,  B7III  (aus Simbad).

Wenn ich also den 24 Tau markiere, werden in allen anderen Diagrammen, Tabellen … die Daten zum Stern hervorgehoben bzw. umkringelt. Das funktioniert auch umgekehrt. Doppelklick auf eine Tabellenzeile und schon wandern alle Marker zum entsprechenden Stern in allen Diagrammen …

Man muss bedenken, daß das Foto dabei aus Straßburg kommt und dort ein Update erhält. Das alles ist ein praktische Sache wie das folgende Beispiel verdeutlicht.

Angenommen, wir beobachten in einem Farben-Helligkeits-Diagramm einen komischen Ausreißer, den wir uns nicht erklären können. Es wäre sehr mühsam unter tausenden Sternen den Delinquenten rauszufinden. Braucht man auch nicht. Ein Mausklick auf den Punkt im Diagramm und schon sehen wir den Stern in Foto unten rechts mit einem roten Kreuz markiert. Die Störung könnte z.B. auf einen Doppelstern zurückgehen, oder auf die Strahlen (Spikes) einer Teleskopspinne …

Jetzt zur Altersbestimmung der Plejaden.

Dazu brauchen wir ein Farben-Helligkeits-Diagramm des Sternhaufens. Es ist gleichwertig zu einem Hertzsprung-Russel-Diagramm. Das letztere wird in der theoretischen Astrophysik bevorzugt. Hier wird der Spektraltyp bzw. die effektive Temperatur der Sterne auf der X-Achse gegen den Logarithmus der  absoluten Helligkeit auf der Y-Achse aufgetragen.

Beim FHD wird mit 2 oder 3 Filtern gearbeitet (es gibt viele Farbsysteme UBV, RGB …). Wir wählen z.B. RGB, dann trägt man entlang der X-Achse die Differenz B-R auf, gegen G auf der Y-Achse.

Was soll das ?

Große, schwere, heisse, helle Sterne sind im blauen viel heller als im roten.
Kleine, massearme, kühle, düstere Kandidaten strahlen kaum blaues Licht ab, sie sind im roten etwas heller.

Die Hellen, heißen sind dabei nicht nur heller, sondern viel, viel, viel, viel heller. (vierte Potenz der Oberflächen Temperatur). Sie verbrauchen ihren Brennstoff deshalb auch viel, viel, viel, viel schneller!

Beobachtet man jetzt einen Sternhaufen wie die Plejaden durch drei Farbfilter (alle Sterne sind hier etwa gleich weit entfernt und gleich alt) und trägt den Farbeindex (B-R) gegen die Helligkeit im grünen (G) auf, so ordnen sich die Stern entlang einer Diagonale an, der sogenannten Hauptreihe.

Etwas wird die Sache durch die Gewohnheit der Astronomen kompliziert, die helleren Sterne mit kleineren Zahlen zu bezeichnen. Ein Stern 6. Größe ist dabei 100 mal schwächer als ein Stern der ersten Größe. B-V ist für die blauen Sterne also negativ, für die kühleren positiv. Meist ist der Nullpunkt so gewählt, dass bei A0V die Differenzen U-B = B-V = 0 oder B-G = G-R = 0 sind.

Aus der Theorie weiß man, das die Sterne auf der Hauptreihe alle Wasserstoff zu Helium in ihrem Kern fusionieren. Ist der Vorat an diesem Brennstoff erschöpft, so wandert der Stern nach rechts von der Hauptreihe weg, ins Gebiet der Riesen. Er sucht ein neues Gleichgewicht, idem er seinen Radius vergrößert, die Oberfächen- und Kerntemperatur  verändert …

Als “Zwerg” auf der Hauptreihe, hatte er die Spektralklasse V, als Riese ändert sich diese zu III … Beispiele waren oben die beiden Sterne:

24 Tau   – A0V=Zwerg auf der Hauptreihe,
Alkione – B7III=Riese der rechts von der Hauptreihe angeordnet ist.

Die Stelle, an der dieses Abknicken von der Hauptreihe stattfindet ist also vom Alter des Sternhaufens abhängig. Das werden wir ausnutzen. Das ist der ganze Trick!

Farben -Helligkeitsdiagramm der Plejaden, Daten Aus Gaia EDR3. Die roten Punkte sind die Messwerte, die blauen ergeben sich wenn alle Sterne die Entfernung 136 Parsec hätten.
Farben -Helligkeits-Diagramm der Plejaden, Daten Aus Gaia EDR3. Die roten Punkte sind die Messwerte, die blauen ergeben sich wenn alle Sterne die Entfernung 136 Parsec hätten.

Oben im Bild, hab ich bei den blauen Punkten alle Sterne in dieselbe Entfernung versetzt (umgerechnet auf 136 pc), damit ich im nächsten Bild weniger Streuung der Punkte erhalte.

Das die Sterne nicht exakt auf der Hauptreihe liegen, hat verschiedene Ursachen. Messfehler, Doppelsterne, Extinktion, d.h. durch den deutlich sichtbaren Staub wird Licht verschluckt (Wellenlängenabhängig gestreut, so wie das Sonnenlicht in unsrerer Atmosphäre. Himmel ist blau, Sonnenuntergang ist rot…).

Farben -Helligkeitsdiagramm der Plejaden, Daten Aus Gaia EDR3 bei 136 Parsec, graue Punkte Alter-0-Hauptreihe, rote Punkte zeigen einen berechneten Sternhaufen, der 115 Millionen Jahre alt ist.
Farben -Helligkeitsdiagramm der Plejaden, Daten Aus Gaia EDR3 bei 136 Parsec, graue Punkte Alter-Null-Hauptreihe, rote Punkte zeigen einen berechneten Sternhaufen, der 115 Millionen Jahre alt ist.

Die grauen und die roten Punkte sind jeweils berechnete Sterne mit Radius, Temperatur, Leuchtkraft, Farbe, Farbindex … beim einem Alter des Sternhaufens von null Jahren == grau, bzw. bei 115 Millionen Jahren.

Da wir heute schnelle Computer haben, kann man hier die Entwicklung für ein paar tausend Sterne ausrechnen. Wie man das macht? Na ja, das ist dann echte “Raketenwissenschaft” 😉

Durchlaßkurven der of benutzten UBVRI-Filter
Durchlaßkurven der of benutzten UBVRI-Filter

 

Durchlaßkurven der Gaia-Filter sind kompliziert und sehen etwas komisch aus.
Durchlaßkurven der Gaia-Filter sind kompliziert und sehen etwas komisch aus.

 

Die Plejaden – Teil 1: Distanz

Einfache Frage: Wie weit ist es zu den Plejaden? Kaum zu glauben, daß die moderne Astronomie bis vor kurzem darauf eine falsche Antwort gab: 410 Lichtjahre!
Die ganze Sache wurde sogar noch mysteriöser, als 1989 der ESA-Satellit Hipparcos gestartet wurde. Er war auf solche astrometrischen Probleme gedrillt: 390 Lichtjahre! Noch mehr daneben !

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Landung auf dem Mars

Einzigartiges Video von der  Landung des Roboters Perseverance auf dem Mars. Mehrere Kameras filmen gleichzeitig.

Zuerst sieht man den sich öffnenden Bremsfallschirm. Das spielt sich in 12km Höhe ab.

Als nächstes wird das Hitzeschild abgesprengt und damit der Blick auf die Marsoberfläche frei.

Nachdem die Oberfläche fast erreicht ist, werden die Bremsraketen aktiviert und in der letzten Phase der Rover an Drahtseilen abgelassen. Die Sonde fliegt dann noch ein Stück zur Seite weg. Wahnsinn!

Andererseits sieht man, dass man da eigentlich nicht wohnen möchte. Ziemlich öde Gegend. –  Könnte gut sein, dass es demnächst hier auch so aussieht. Befürchtung: “Wir schaffen das”.

Ich hatte kürzlich  schon mal an vier verschiedenen Stellen im Garten gebohrt.  Mein Ziel Wasser und/oder intelligentes Leben zu finden. Leider erfolglos.

 

HDF – das Hubble Deep Field

Hier könnt ihr mal eure Expertise in der Astronomie testen. Die Skala reicht von 1-10, wobei die Anfänger (1) vermutlich zunächst nicht viel mit dem folgenden anfangen können, die Experten (9-10) seien aber gewarnt, fasten your seatbelts !!! Es besteht die Gefahr von Schnappatmung,  Kaffeetassen die auf den Boden knallen, … an Gebisse, die aus dem Mund fallen, will ich gar nicht denken 🙁

Also worum geht es? Wir riskieren im folgenden einen Blick in die Unendlichkeit!!!

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Die Eigenbewegung der Sterne

Wenn man die Umgebung der Galaxie NGC5921 in Augenschein nimmt, fällt einem sofort der lange rote Pfeil an dem Sternchen unterhalb der Galaxie auf. Er horcht auf den Namen LSPM J1521+0459 oder auf viele weitere. Er wird bei Simbad als “High proper-motion Star” bezeichnet. Seine hohe Geschwindigkeit quer zur Sichtlinie beträgt -261.180 -39.850 mas/yr. Das reicht aus, um seine Eigenbewegung im Laufe von Jahrzenten mit dem Auge zu entdecken. Man vergleiche mein Bild oben mit dem unten, das aus dem DSS (aus den 1950ger Jahren) stammt. Die Pfeile in den Bildern werden mit Hilfe des Gaia-Katalogs erzeugt. „Die Eigenbewegung der Sterne“ weiterlesen

M33 X-7, Rekordhalter unter den stellaren Schwarzen Löchern

Mit 15.7 Sonnenmassen und einem Begleiter, der ca. 70 mal schwerer als die Sonne ist, sucht es seinesgleichen. – Seit meine Frau ein neues Handy mit einer 108-Megapixel Kamera hat, ist mein Respekt vor gigantischen Bildern endgültig verflogen. Ich habe mir also das  32073 x 41147 Pixel große HST-Bild von M33 heruntergeladen und mal nachgesehen, was vom Schwarzen Loch so drauf ist 🙂

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