Jan_Fremerey
Aktives Mitglied
Das hier vorgestellte Zielobjekt Epsilon Arietis (kurz: "EpsAri") ist ein Doppelstern mit einer gegenwärtigen Winkeldistanz der Komponenten von 1,4" (Tabellenwert). Da sich die Komponenten mit 5,2 bzw. 5,5 mag in ihrer visuellen Helligkeit nur geringfügig unterscheiden, sollten sie in einem 10-in Teleskop relativ leicht zu trennen sein.
Es hat mich an dieser Stelle als Planetenfotograf gereizt herauszufinden, inwieweit sich auch Deep-Sky-Objekte mit hoher fotografischer Auflösung erfassn lassen.
Als Teleskop diente meine offene 10-in "Schüssel" (Eigenbau), die ich 2010 in erster Linie zur Gewinnung von detailreichen Mond- und Planetenaufnahmen gebaut habe und bisher auch fast ausschließlich auf diesem Anwendungsgebiet nutze, siehe Website.
Das folgende Bild entstand aus einem 30s-Videoclip, den ich unter vollem Mondlicht in der Nacht vom 9./10. Dezember mit Grünfilter (Astronomik Typ II) und einer Chameleon-Kamera (Point Grey) mit vorgeschalteter 2,2x-Barlowlinse (Klee) an meinem f/5-Spiegel (Royce) aufgenommen habe.
Link zur Grafik: http://www.astro-vr.de/EpsAri_Klee_G_09_12_2011_214402_untenrechts_lumalev0-100cr100qsize200RGB24_AS181_246v492Lc1Md10Rp27_5e7-65e7g060_rot27cr_Pixellinie.jpg
Hier zunächst die wesentlichen Kameraeinstellungen zum Video gemäß FireCapture-Protokoll:
Date=09.12.2011
Start=21:44:02
Duration=30s
Frames captured=492
Camera=Chameleon CMLN-13S2M
ROI=1296x964
FPS=18
Shutter=4.996ms
Gamma=1500
Gain=800
Histogramm(max)=29
Histogramm=11%
Noise=3.9872947
Das insgesamt 492 Frames umfassende Video wurde mit Hilfe von VirtualDub auf einen Rahmen von 100x100 Pixeln heruntergeschnitten, in welchem sich die Einzelbelichtungen von EpsAri seeingbedingt bewegten. Gleichzeitig wurde die Bildhelligkeit 2,5-fach angehoben.
Für die Aufnahme von EpsAri und somit auch für den Bildausschnitt wurde hier bewußt eine Ecke des Kameraformats ausgewählt, da nämlich der ganze Versuch auch dazu dienen sollte, das optische System mit Parabolspiegel und Barlowlinse auf Komafehler zu prüfen. Davon ist hier offenbar nichts zu sehen.
Wie die folgende Zeitlupen-Animation in der Original-Reihenfolge der ersten 100 Frames deutlich macht, waren die Sichtbedingungen zum Zeitpunkt der Aufnahme bestenfalls mittelmäßig:
Link zur Grafik: http://www.astro-vr.de/Klee_214200_100xcr100size200.gif
Bemerkenswert erscheinen mir die im Vergleich zu den Objektdetails z.T. erheblichen Sprünge, die das Bild von einem zum nächsten Frame, d.h. innerhalb von nur ca. 1/50 s zeigt. Man kann sich vorstellen, dass solch ein Objekt bei der in der Deep-Sky-Fotografie üblichen Langzeitbelichtung aufgrund der Bewegungsunschärfe bis zur völligen Unkenntlichkeit entstellt wird. Durch die hier verwendete Belichtungszeit von 1/200 s pro Einzelframe und den Stackprozess konnte diese seeingbedingte Bewegungsunschärfe einigermaßen deutlich eingeschränkt werden.
Mithilfe von AviStack 1.81 wurde unter Verwendung von jeweils 32 der 492 insgesamt aufgenommenen Frames ein Summenbild erzeugt, welches oben in 4-facher Linearvergößerung zu sehen ist. In diesem Darstellungsmaßstab lassen sich verschiedene charakteristische Merkmale des Doppelsternsystems einigermaßen mühlos ablesen bzw. vermessen, vorausgesetzt, man kennt die "Rasterauflösung" des Gesamtsystems Teleskop/Kamera, gemessen in Bogensekunden pro Pixel, mit hinreichender Genauigkeit.
Die Rasterauflösung konnte ich jetzt nachträglich anhand der polaren Durchmesser einer Reihe von Jupiterbildern ermitteln, die ich im Laufe der letzten 15 Monate mit demselben System aufgenommen hatte. Die Auflösung beträgt 0,279 Bogensekunden pro Pixel mit einer Unsicherheit von deutlich weniger 1 in der letzten Stelle.
Wie das mit Fitswork im 32-Bit-Floatingpoint-Format erstellte Pixellinien-Diagramm (s.o.) zeigt, liegen die Komponenten des Doppelsterns EpsAri in der vierfach vergrößerten Darstellung ziemlich genau 20 Pixeleinheiten auseinander. Die Distanz von genau 20 Pixeln entspricht unter Berücksichtigung der 4-fachen Nachvergrößerung und der o.a. Rasterauflösung einem Winkelabstand der Doppelstern-Komponenten von 1,39 Bogensekunden.
Die ermittelte Doppelstern-Distanz ist jedenfalls gut verträglich mit der verbreiteten aber vergleichsweise groben Literaturangabe von 1,4". An verschiedenen Stellen werden auch 1,5" angegeben. Dieser letztgenannte Wert kann immerhin aufgrund der hier vorgestellten Messungen als weniger wahrscheinlich betrachtet werden.
Neben der Winkeldistanz der Komponenten lässt sich aus der Aufnahme auch der Polwinkel des Systems ermitteln. Durch Bildrotation um 27° konnte ich die beiden Sterne auf einer gemeinsamen vertikalen Schnittlinie anordnen, siehe Pixellinien-Diagramm. Mit 27° Winkeldifferenz gegenüber der 180°-Richtung (Süden) ergibt sich eine Winkelorientierung der lichtschwächeren Doppelsternkomponente bezüglich der helleren von 207°. Das sind 4° weniger als der in den Tabellen angegebene Winkel von 211°. Die Abweichung resultiert vermutlich zumindest teilweise aus der unzureichenden Winkelausrichtung meiner Kamera in Bezug auf die Himmelskoordinaten.
Gerade eben habe ich nach längerem Suchen (das Forum war ohnehin wegen Wartungsarbeiten nicht erreichbar) eine Ephemeriden-Tabelle des USNO gefunden, die ich hier via "copy-and-paste" (Quelle: Siehe Adresszeile) auszugsweise zusammengestellt habe.
Link zur Grafik: http://www.astro-vr.de/SixthCat.jpg
Aus der markierten Zeile sind aktuelle Daten zu EpsAri ersichtlich. Demnach liegt auch die von mir ermittelte Distanz von 1,39" noch etwas höher als der Tabellenwert von 1,36".
Da meine Aufnahme aus einer randnahen Zone auf dem Kamera-Chip entnommen wurde, möchte ich nicht ausschließen, dass hier bereits geringfügige optische Verzeichnungen zur Verfälschung des Messwerts beigetragen haben. Vor allem ist mir aber noch nicht klar, wie man die seeingbedingten Bildverformungen einschätzen soll, die ja durch das Stacken nur bis zu einem gewissen Grad ausgeglichen werden. Wenn ich auf das Videomaterial schaue, siehe Animation, kann ich mich eigentlich nur wundern, dass der Abstandswert noch so gut herausgekommen ist.
Gleichfalls vom USNO fand ich noch eine Zeichnung (Quelle: Siehe Adresszeile) des Doppelsternsystems mit eingetragenen Langzeitbeobachtungsdaten.
Link zur Grafik: http://www.astro-vr.de/wds02592+2120a.jpg
Welche der eingezeichneten Messpunkte jetzt den präzisen Angaben in der obigen Tabelle entspricht, ist nicht leicht zu erkennen. Gemäß Tabelle liegt der Polwinkel inzwischen bei 209,5°, so dass ich mit 207° trotz unsauber ausgerichteter Kamera doch nicht ganz so weit daneben liege.
Aus den beiden Spitzenwerten im Pixelliniendiagramm lässt sich weiterhin mit 5,8/4,5 ~ 1,3 auch das Helligkeitsverhältnis der beiden Sternkomponenten ermitteln. Der Faktor 1,3 entspricht in der Tat recht genau der in den Tabellen angegebenen Helligkeits-Differenz von 0,3 Sternmagnituden. In anderen aktuellen Tabellen sind allerdings auch die Helligkeiten der beiden Sternkomponenten präziser, nämlich mit 5,17 bzw. 5,57 angegeben, womit die Helligkeitsdifferenz bei genau 0,4 Magnituden liegt.
Schließlich kann man aus der Halbwertsbreite der Peaks noch das bei dem gegebenen Seeing erreichte Auflösungsvermögen des Systems mit knapp 0,8" ablesen. Da 0,5" allein dem Beugungslimit der Teleskopoptik zuzuschreiben sind, entfällt auf das Seeing eine zusätzliche Unschärfe von lediglich 0,3", ein Wert, über den man sich als erdgebundener DS-Fotograf gewiss freuen kann.
Den ermittelten Wert des Auflösungsvermögens halte ich für einigermaßen verlässlich, da ich bei der Bilderzeugung keinerlei Schärfungsmaßnahmen angewendet habe.
Nun hoffe ich, demnächst bei etwas besseren Sichtbedingungen noch weitere und auch "schwierigere" Sternsysteme auf die beschriebene Weise vermessen zu können.
Möglicherweise ist das alles für manche Leser des hiesigen Forums nicht so neu wie für mich als DS-Einsteiger. Über Hinweise auf ältere Arbeiten und Ergebnisse in dieser Richtung würde ich mich natürlich freuen.
Gruß, Jan
Es hat mich an dieser Stelle als Planetenfotograf gereizt herauszufinden, inwieweit sich auch Deep-Sky-Objekte mit hoher fotografischer Auflösung erfassn lassen.
Als Teleskop diente meine offene 10-in "Schüssel" (Eigenbau), die ich 2010 in erster Linie zur Gewinnung von detailreichen Mond- und Planetenaufnahmen gebaut habe und bisher auch fast ausschließlich auf diesem Anwendungsgebiet nutze, siehe Website.
Das folgende Bild entstand aus einem 30s-Videoclip, den ich unter vollem Mondlicht in der Nacht vom 9./10. Dezember mit Grünfilter (Astronomik Typ II) und einer Chameleon-Kamera (Point Grey) mit vorgeschalteter 2,2x-Barlowlinse (Klee) an meinem f/5-Spiegel (Royce) aufgenommen habe.
Link zur Grafik: http://www.astro-vr.de/EpsAri_Klee_G_09_12_2011_214402_untenrechts_lumalev0-100cr100qsize200RGB24_AS181_246v492Lc1Md10Rp27_5e7-65e7g060_rot27cr_Pixellinie.jpg
Hier zunächst die wesentlichen Kameraeinstellungen zum Video gemäß FireCapture-Protokoll:
Date=09.12.2011
Start=21:44:02
Duration=30s
Frames captured=492
Camera=Chameleon CMLN-13S2M
ROI=1296x964
FPS=18
Shutter=4.996ms
Gamma=1500
Gain=800
Histogramm(max)=29
Histogramm=11%
Noise=3.9872947
Das insgesamt 492 Frames umfassende Video wurde mit Hilfe von VirtualDub auf einen Rahmen von 100x100 Pixeln heruntergeschnitten, in welchem sich die Einzelbelichtungen von EpsAri seeingbedingt bewegten. Gleichzeitig wurde die Bildhelligkeit 2,5-fach angehoben.
Für die Aufnahme von EpsAri und somit auch für den Bildausschnitt wurde hier bewußt eine Ecke des Kameraformats ausgewählt, da nämlich der ganze Versuch auch dazu dienen sollte, das optische System mit Parabolspiegel und Barlowlinse auf Komafehler zu prüfen. Davon ist hier offenbar nichts zu sehen.
Wie die folgende Zeitlupen-Animation in der Original-Reihenfolge der ersten 100 Frames deutlich macht, waren die Sichtbedingungen zum Zeitpunkt der Aufnahme bestenfalls mittelmäßig:
Link zur Grafik: http://www.astro-vr.de/Klee_214200_100xcr100size200.gif
Bemerkenswert erscheinen mir die im Vergleich zu den Objektdetails z.T. erheblichen Sprünge, die das Bild von einem zum nächsten Frame, d.h. innerhalb von nur ca. 1/50 s zeigt. Man kann sich vorstellen, dass solch ein Objekt bei der in der Deep-Sky-Fotografie üblichen Langzeitbelichtung aufgrund der Bewegungsunschärfe bis zur völligen Unkenntlichkeit entstellt wird. Durch die hier verwendete Belichtungszeit von 1/200 s pro Einzelframe und den Stackprozess konnte diese seeingbedingte Bewegungsunschärfe einigermaßen deutlich eingeschränkt werden.
Mithilfe von AviStack 1.81 wurde unter Verwendung von jeweils 32 der 492 insgesamt aufgenommenen Frames ein Summenbild erzeugt, welches oben in 4-facher Linearvergößerung zu sehen ist. In diesem Darstellungsmaßstab lassen sich verschiedene charakteristische Merkmale des Doppelsternsystems einigermaßen mühlos ablesen bzw. vermessen, vorausgesetzt, man kennt die "Rasterauflösung" des Gesamtsystems Teleskop/Kamera, gemessen in Bogensekunden pro Pixel, mit hinreichender Genauigkeit.
Die Rasterauflösung konnte ich jetzt nachträglich anhand der polaren Durchmesser einer Reihe von Jupiterbildern ermitteln, die ich im Laufe der letzten 15 Monate mit demselben System aufgenommen hatte. Die Auflösung beträgt 0,279 Bogensekunden pro Pixel mit einer Unsicherheit von deutlich weniger 1 in der letzten Stelle.
Wie das mit Fitswork im 32-Bit-Floatingpoint-Format erstellte Pixellinien-Diagramm (s.o.) zeigt, liegen die Komponenten des Doppelsterns EpsAri in der vierfach vergrößerten Darstellung ziemlich genau 20 Pixeleinheiten auseinander. Die Distanz von genau 20 Pixeln entspricht unter Berücksichtigung der 4-fachen Nachvergrößerung und der o.a. Rasterauflösung einem Winkelabstand der Doppelstern-Komponenten von 1,39 Bogensekunden.
Die ermittelte Doppelstern-Distanz ist jedenfalls gut verträglich mit der verbreiteten aber vergleichsweise groben Literaturangabe von 1,4". An verschiedenen Stellen werden auch 1,5" angegeben. Dieser letztgenannte Wert kann immerhin aufgrund der hier vorgestellten Messungen als weniger wahrscheinlich betrachtet werden.
Neben der Winkeldistanz der Komponenten lässt sich aus der Aufnahme auch der Polwinkel des Systems ermitteln. Durch Bildrotation um 27° konnte ich die beiden Sterne auf einer gemeinsamen vertikalen Schnittlinie anordnen, siehe Pixellinien-Diagramm. Mit 27° Winkeldifferenz gegenüber der 180°-Richtung (Süden) ergibt sich eine Winkelorientierung der lichtschwächeren Doppelsternkomponente bezüglich der helleren von 207°. Das sind 4° weniger als der in den Tabellen angegebene Winkel von 211°. Die Abweichung resultiert vermutlich zumindest teilweise aus der unzureichenden Winkelausrichtung meiner Kamera in Bezug auf die Himmelskoordinaten.
Gerade eben habe ich nach längerem Suchen (das Forum war ohnehin wegen Wartungsarbeiten nicht erreichbar) eine Ephemeriden-Tabelle des USNO gefunden, die ich hier via "copy-and-paste" (Quelle: Siehe Adresszeile) auszugsweise zusammengestellt habe.
Link zur Grafik: http://www.astro-vr.de/SixthCat.jpg
Aus der markierten Zeile sind aktuelle Daten zu EpsAri ersichtlich. Demnach liegt auch die von mir ermittelte Distanz von 1,39" noch etwas höher als der Tabellenwert von 1,36".
Da meine Aufnahme aus einer randnahen Zone auf dem Kamera-Chip entnommen wurde, möchte ich nicht ausschließen, dass hier bereits geringfügige optische Verzeichnungen zur Verfälschung des Messwerts beigetragen haben. Vor allem ist mir aber noch nicht klar, wie man die seeingbedingten Bildverformungen einschätzen soll, die ja durch das Stacken nur bis zu einem gewissen Grad ausgeglichen werden. Wenn ich auf das Videomaterial schaue, siehe Animation, kann ich mich eigentlich nur wundern, dass der Abstandswert noch so gut herausgekommen ist.
Gleichfalls vom USNO fand ich noch eine Zeichnung (Quelle: Siehe Adresszeile) des Doppelsternsystems mit eingetragenen Langzeitbeobachtungsdaten.
Link zur Grafik: http://www.astro-vr.de/wds02592+2120a.jpg
Welche der eingezeichneten Messpunkte jetzt den präzisen Angaben in der obigen Tabelle entspricht, ist nicht leicht zu erkennen. Gemäß Tabelle liegt der Polwinkel inzwischen bei 209,5°, so dass ich mit 207° trotz unsauber ausgerichteter Kamera doch nicht ganz so weit daneben liege.
Aus den beiden Spitzenwerten im Pixelliniendiagramm lässt sich weiterhin mit 5,8/4,5 ~ 1,3 auch das Helligkeitsverhältnis der beiden Sternkomponenten ermitteln. Der Faktor 1,3 entspricht in der Tat recht genau der in den Tabellen angegebenen Helligkeits-Differenz von 0,3 Sternmagnituden. In anderen aktuellen Tabellen sind allerdings auch die Helligkeiten der beiden Sternkomponenten präziser, nämlich mit 5,17 bzw. 5,57 angegeben, womit die Helligkeitsdifferenz bei genau 0,4 Magnituden liegt.
Schließlich kann man aus der Halbwertsbreite der Peaks noch das bei dem gegebenen Seeing erreichte Auflösungsvermögen des Systems mit knapp 0,8" ablesen. Da 0,5" allein dem Beugungslimit der Teleskopoptik zuzuschreiben sind, entfällt auf das Seeing eine zusätzliche Unschärfe von lediglich 0,3", ein Wert, über den man sich als erdgebundener DS-Fotograf gewiss freuen kann.
Den ermittelten Wert des Auflösungsvermögens halte ich für einigermaßen verlässlich, da ich bei der Bilderzeugung keinerlei Schärfungsmaßnahmen angewendet habe.
Nun hoffe ich, demnächst bei etwas besseren Sichtbedingungen noch weitere und auch "schwierigere" Sternsysteme auf die beschriebene Weise vermessen zu können.
Möglicherweise ist das alles für manche Leser des hiesigen Forums nicht so neu wie für mich als DS-Einsteiger. Über Hinweise auf ältere Arbeiten und Ergebnisse in dieser Richtung würde ich mich natürlich freuen.
Gruß, Jan
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