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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Arp 271 – der Crash und das Schicksal der Sterne

Kürzlich hat mir mein Freund Norbert ein frisches Bild einer berühmten Arp-Galaxie zugeschickt (Arp 85). Mir selbst ist vor einiger Zeit ein ganz ordentliches Bild eines anderen crashenden Galaxienpaares, Arp 271, im Sternbild Jungfrau gelungen. In ca. 113 Millionen Lichtjahren Entfernung bahnt sich da etwas an, das wir in unterschiedlich fortgeschrittenen Entwicklungsstadien in den 338 Galaxienbildern des ursprünglichen Arp-Katalogs studieren können. „Arp 271 – der Crash und das Schicksal der Sterne“ weiterlesen

Gas im Kosmos, Gas im Computer

Das Universum enthält ja so manches zwischen den beiden Extremen Vakuum und Schwarzen Löchern.  Man findet elementare Teilchen, z.B. in der kosmischen Strahlung, Magnetfelder auf allen Skalen, Gas in atomarer, ionisierter und molekularer Form, Staub, Felsbrocken, Planeten und Monde, Sterne… All das ballt sich dann zu immer größeren Strukturen zusammen, bis hin zu Galaxien und Galaxienhaufen. Dazu kommen Gravitationswellen und die bisher nur indirekt nachweisebare  Dunkle Materie und die Dunkle Energie, welche die beschleunigte Expansion des ganzen Universums bewirkt.

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Seyfertgalaxien

Die kleine Seyfertgalaxie im Bild von NGC7814 brachte mich auf die Idee, mal nachzusehen, ob die Klassifikation in Aladin stimmt.

Man sieht sich dazu ihr Spektrum an. Wie man das macht hatte ich schon in einem früheren  Beitrag “Der Twin-Quasar Q0957+561, Spektrum und Rotverschiebung” gezeigt. Heute möchte ich eine andere Methode einführen, die viel mächtiger ist. Ein paar Zeilen Python unter Benutzung von Astropy und Astroquery reichen dazu.  In einer fortgeschrittenen Version lassen sich so hunderte Spektren  biltzschnell vom SDSS runterladen.

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Der Mars 2020

Heute mal ein ganz nahes Objekt, zu dem man ja sogar immer wieder hinfliegt.  Der Mars ist derzeit besonders gut am Himmel zu sehen. Er ist der Erde nah wie lange nicht und wird in wenigen Tagen der Sonne genau gegenüberstehen (Mars-Opposition).  Er ist dann die ganze Nacht zu sehen. Der Abstand zur Erde ist dann 62,9 Millionen Kilometer, er ist -2,6m hell. Eine Opposition gibt es nur alle 26 Monate. Diesmal wird er einen maximalen Winkeldurchmesser von 22.5″ erreichen das könnten sogar 25″ in etwas günstigeren Oppositionen sein.

Bisher bin ich nicht dazu gekommen neue Bilder vom Mars zu machen. Ich zeige deshalb hier mal eine Aufnahme, die ich im Frühsommer 2014 mit einem Meade 14″-SCT bei etwa 15m Brennweite gemacht habe. Kamera war eine ASI120mm, Filter Astronomik-LRGB, Aufnahmesoftware Firecapture, prozessiert mit AutoStakkert, Registax, Photoshop.

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Gaia DR2 – immer nur Frust …

Na, auch schon das eine oder andere Mal frustriert gewesen, weil man bei Gaia nie das findet, was man gerade braucht? Es ist wohl die Erwartenshaltung, dieses über “eine Milliarde Sterne …”, die noch längst nicht verfügbar sind. – Gut Ding will Weile haben. Was bisher möglich ist, wird hier in einer Serie von 15 Videos erklärt:

https://www.cosmos.esa.int/web/gaia/guide-to-scientists

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