Spätschicht im Observatorium
Die länger und länger werdenden Herbstnächte werden von unserer Astronomiegruppe in den meisten Fällen photometrisch genutzt. Die Photometrie, also die Messung der Lichtmenge von variablen Sternen oder Exoplanetentransits ist unser Steckenpferd, da kennen wir uns aus! Ist das Setup erst mal aufgebaut und angeworfen, arbeiten Montierung, Teleskop, Kamera und Rechner weitgehend einträchtig und eigenständig und unser Eingreifen ist im (leider allzu seltenen) Idealfall nur bei der Durchführung des Meridianflips nötig.
Läuft es weniger glatt, muss schon mal eine plötzlich abbrechende Verbindung zur CCD-Kamera hastig geflickt werden (tritt vorzugsweise immer zum heikelsten Zeitpunkt der Lichtkurve auf) oder die Korrekturplatte der Teleskopoptik von Tau oder gar von Eis freigeföhnt werden. Unerfreulich unterhaltsam ist es auch, wenn alle Sterne klangheimlich aus dem Bild zu driften beginnen, weil in der Kälte bockig gewordene Kabel am Teleskop zerren oder, auch ein kurzweiliger Klassiker, die Schraubverbindung zwischen Steckhülse und Kamera lose wird und sich der Bildausschnitt am Display unter dem Einfluss der Gravitation schlagartig um einige zig Grad dreht.
Aber wie gesagt: Wenn's gut läuft, dann lässt uns die Photometrie Zeit für anderes! Diese "Freizeit" verbringen wir sehr gerne draußen in der finsteren Nacht (siehe letzten Blogeintrag) mit dem Einprägen der Namen der Sternbilder und der hellsten Sterne. Manche der fleißigeren Schüler sind auf diesem Gebiet schon wahre Gedächtniskünstler und finden sogar verlässlich so exotische Konstellationen wie etwa das Füllen! Nur an der unscheinbaren Giraffe haben wir uns bislang die Zähne ausgebissen... 😄
Auch die ‚gehaltvolleren‘ Teile der Astronomie kommen natürlich nicht zu kurz! So schieben wir immer wieder Theorieblöcke ein, kauen einen astronomischen Sachverhalt durch, besprechen ein aktuelles Himmelsphänomen, rechnen überschlagsmäßig das eine oder andere Datum nach oder lösen einfach eine knifflige Denksportaufgabe. Bei diesen Aktivitäten entstehen immer wieder schnelle Kritzeleien zur Verdeutlichung der Sachverhalte und der zugehörige Stapel an Blättern hat inzwischen fast schon bedrohliche Ausmaße angenommen. Einige dieser kleinen "Spätschichtkunstwerke" sollen hier vorgestellt werden:
f. 1
An diesem Abend war offenbar die Entstehung der sogenannten ‚dust donuts‘, den dunklen Kringeln in den Flatfield-Aufnahmen, ein Thema. In der Skizze sieht man, wie das Licht, welches durch das Teleskop läuft, je nach Einfallsrichtung mal vom Staubkorn auf dem Eintrittsfenster des CCD abgeblockt wird (rechts) und mal ungehindert vorbeiläuft (links). Die etwas sauberere Version dieser Skizze gibt's unter diesem Link. Ganz rechts ist offenbar die Belegung einer Bayer-Maske dargestellt.
f. 2
An dem Abend an dem dieses Blatt beschrieben wurde, ging es um die Grundprinzipien der Aperturphotometrie. In der oberen Skizze ist das Aufsummieren über die Counts in den einzelnen Pixeln in der kreisrunden Apertur dargestellt. Mittig ist auch noch der sogenannte ‚sky anulus‘ zur Bestimmung des Beitrags des Himmelshintergrundes dargestellt. Als besonderes Schmankerl und vollkommen zusammenhangslos sieht man auch noch ein paar Worte in Stenografie über das Blatt verteilt. Ich bin wohl einer der letzten Menschen, der die Kurzschrift noch in der Schule erlernt hat. Heutigen Schülern fällt bei sowas Exotischem die Kinnlade runter!
f. 3
Ein Klassiker aus dem Physikunterricht: Das Einschießen eines Körpers in die Erdumlaufbahn. Der Fußballspieler auf dem Berg schießt den (seltsamerweise quadratischen) Ball mit einer so hohen Geschwindigkeit horizontal ab, dass er für immer an der Erde vorbeifällt. Die Formel links zeigt, dass offenbar von der ISS (in 400 km Höhe) die Rede war.
f. 4
Himmelsmechanisch geht es weiter: Hier wird die Distanz zum Lagrangepunkt L2 hergeleitet, dem Punkt außerhalb der Erdbahn, bei dem ein Körper der Erde auf ihrer Bahn um die Sonne auf Schritt und Tritt folgt. Dort findet man etliche Astronomiesatelliten. Seltsamerweise kommt mit x = 2 Mio. km etwas zu viel heraus... Unten links könnte von der Entfernungsbestimmung mittels Parallaxe die Rede sein, unten rechts wird die Bahngeschwindigkeit der Erde berechnet.
f. 5
Wärmeausdehnung, oder wohl passender Kälteschrumpfung, war das Thema an dem Abend dieser mathematischen Herleitung. Gezeigt wird, wieso der Volumsausdehnungskoeffizient Gamma als das Dreifache des Längenausdehnungskoeffizienten Alpha genähert werden kann. Hintergrund war wohl die Längenverkürzung des Teleskoptubus bei Temperaturabkühlung im Laufe der Nacht und der damit verbundenen und störenden Verschiebung des Brennpunktes. Bei einem Temperaturabfall von 5 Grad Celsius wird der Alutubus gemäß der Rechnung um 60 Mikrometer kürzer. Dieser Weg ist noch zu verdoppeln, da, wie man links rudimentär dargestellt sieht, das gebündelte Licht zweimal durch den Tubus laufen muss.
f. 6
Es gäbe noch viele solche Blätter herzuzeigen und es entstehen laufend neue... Bis zur nächsten Präsentationsrunde werden wir sie fein säuberlich hüten und horten.
Christof Wiedemair
Läuft es weniger glatt, muss schon mal eine plötzlich abbrechende Verbindung zur CCD-Kamera hastig geflickt werden (tritt vorzugsweise immer zum heikelsten Zeitpunkt der Lichtkurve auf) oder die Korrekturplatte der Teleskopoptik von Tau oder gar von Eis freigeföhnt werden. Unerfreulich unterhaltsam ist es auch, wenn alle Sterne klangheimlich aus dem Bild zu driften beginnen, weil in der Kälte bockig gewordene Kabel am Teleskop zerren oder, auch ein kurzweiliger Klassiker, die Schraubverbindung zwischen Steckhülse und Kamera lose wird und sich der Bildausschnitt am Display unter dem Einfluss der Gravitation schlagartig um einige zig Grad dreht.
Aber wie gesagt: Wenn's gut läuft, dann lässt uns die Photometrie Zeit für anderes! Diese "Freizeit" verbringen wir sehr gerne draußen in der finsteren Nacht (siehe letzten Blogeintrag) mit dem Einprägen der Namen der Sternbilder und der hellsten Sterne. Manche der fleißigeren Schüler sind auf diesem Gebiet schon wahre Gedächtniskünstler und finden sogar verlässlich so exotische Konstellationen wie etwa das Füllen! Nur an der unscheinbaren Giraffe haben wir uns bislang die Zähne ausgebissen... 😄
Auch die ‚gehaltvolleren‘ Teile der Astronomie kommen natürlich nicht zu kurz! So schieben wir immer wieder Theorieblöcke ein, kauen einen astronomischen Sachverhalt durch, besprechen ein aktuelles Himmelsphänomen, rechnen überschlagsmäßig das eine oder andere Datum nach oder lösen einfach eine knifflige Denksportaufgabe. Bei diesen Aktivitäten entstehen immer wieder schnelle Kritzeleien zur Verdeutlichung der Sachverhalte und der zugehörige Stapel an Blättern hat inzwischen fast schon bedrohliche Ausmaße angenommen. Einige dieser kleinen "Spätschichtkunstwerke" sollen hier vorgestellt werden:
f. 1
An diesem Abend war offenbar die Entstehung der sogenannten ‚dust donuts‘, den dunklen Kringeln in den Flatfield-Aufnahmen, ein Thema. In der Skizze sieht man, wie das Licht, welches durch das Teleskop läuft, je nach Einfallsrichtung mal vom Staubkorn auf dem Eintrittsfenster des CCD abgeblockt wird (rechts) und mal ungehindert vorbeiläuft (links). Die etwas sauberere Version dieser Skizze gibt's unter diesem Link. Ganz rechts ist offenbar die Belegung einer Bayer-Maske dargestellt.
f. 2
An dem Abend an dem dieses Blatt beschrieben wurde, ging es um die Grundprinzipien der Aperturphotometrie. In der oberen Skizze ist das Aufsummieren über die Counts in den einzelnen Pixeln in der kreisrunden Apertur dargestellt. Mittig ist auch noch der sogenannte ‚sky anulus‘ zur Bestimmung des Beitrags des Himmelshintergrundes dargestellt. Als besonderes Schmankerl und vollkommen zusammenhangslos sieht man auch noch ein paar Worte in Stenografie über das Blatt verteilt. Ich bin wohl einer der letzten Menschen, der die Kurzschrift noch in der Schule erlernt hat. Heutigen Schülern fällt bei sowas Exotischem die Kinnlade runter!
f. 3
Ein Klassiker aus dem Physikunterricht: Das Einschießen eines Körpers in die Erdumlaufbahn. Der Fußballspieler auf dem Berg schießt den (seltsamerweise quadratischen) Ball mit einer so hohen Geschwindigkeit horizontal ab, dass er für immer an der Erde vorbeifällt. Die Formel links zeigt, dass offenbar von der ISS (in 400 km Höhe) die Rede war.
f. 4
Himmelsmechanisch geht es weiter: Hier wird die Distanz zum Lagrangepunkt L2 hergeleitet, dem Punkt außerhalb der Erdbahn, bei dem ein Körper der Erde auf ihrer Bahn um die Sonne auf Schritt und Tritt folgt. Dort findet man etliche Astronomiesatelliten. Seltsamerweise kommt mit x = 2 Mio. km etwas zu viel heraus... Unten links könnte von der Entfernungsbestimmung mittels Parallaxe die Rede sein, unten rechts wird die Bahngeschwindigkeit der Erde berechnet.
f. 5
Wärmeausdehnung, oder wohl passender Kälteschrumpfung, war das Thema an dem Abend dieser mathematischen Herleitung. Gezeigt wird, wieso der Volumsausdehnungskoeffizient Gamma als das Dreifache des Längenausdehnungskoeffizienten Alpha genähert werden kann. Hintergrund war wohl die Längenverkürzung des Teleskoptubus bei Temperaturabkühlung im Laufe der Nacht und der damit verbundenen und störenden Verschiebung des Brennpunktes. Bei einem Temperaturabfall von 5 Grad Celsius wird der Alutubus gemäß der Rechnung um 60 Mikrometer kürzer. Dieser Weg ist noch zu verdoppeln, da, wie man links rudimentär dargestellt sieht, das gebündelte Licht zweimal durch den Tubus laufen muss.
f. 6
Das Beste zum Schluss: In dieser Farbkomposition wird die Physik hinter dem Doppelsternsystem VV Cephei skizziert. Oben links sieht man den generellen Aufbau mit Riesenstern von 1700 Sonnenradien [sic] und dem kleineren Begleiter samt Akkretionsscheibe. Eingehüllt ist das Paar in eine Wasserstoffwolke die vom dichten Sternenwind des Riesen stammt. Periastron und Apastron bezeichnen die Punkte mit dem jeweils kleinsten bzw. größten Abstand der Sterne zueinander. Unterhalb sieht man die Akkretionsscheibe in der Draufsicht und der aufgrund der Rotation dopplerverschobenen Emission von H (Wasserstoff) und He (Helium). Rechts daneben das Spektrum des Sterns mit der H-alpha-Linie bei 656 nm und der H-Beta-Linie bei 486 nm. Oberhalb die Detailansicht der H-alpha-Linie mit Doppleraufspaltung in Violett- und Rotkomponente und mittigem Absorptionskern.
Es gäbe noch viele solche Blätter herzuzeigen und es entstehen laufend neue... Bis zur nächsten Präsentationsrunde werden wir sie fein säuberlich hüten und horten.
Christof Wiedemair
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