Asteroidendetektion = Entdeckung ?

[TobeyMaguire]

Hallo zusammen,

Vor wenigen Wochen wurde bekannt, dass Astronomen neben dem bisher einzigen Objekt, Sedna, der inneren Oortschen Wolke (50-1500 AU) ein zweites Objekt 2012VP113 entdeckt haben, http://www.nature.com/nature/journal/v507/n7493/full/nature13156.html .
Nun habe ich folgende Frage. Unsereins mit bescheideneren Teleskopen muss ja lange belichten um auf vergleichbare Helligkeiten zu kommen. In dieser Zeit ist ein Objekt ja schon etwas gewandert verglichen mit den Hintergrundsternen. Wenn man nun aber auf die Jagd nach solchen Objekten gehen möchte und halt nichts besseres als kleine Strichspuren erhält, z.B. wenn man mal einem hypothetischen Objekt nachführt das man in einer bestimmten Entfernung vermutet und dann halt Strichspuren bei den Sternen und gegebenenfalls auch bei einem gefundenen Objekt in Kauf nimmt, dann kann man ja nicht die ungeführe Position dem MPC nach Boston schicken, denn die wollen ja genaue Positionen im Bogensekundenbereich. Kann man dann mit einer etwas grösseren Sternwarte Kontakt aufnehmen und sagen, "schaut doch mal da hin ich hab da was gefunden" und dann findet die Entdeckung dann doch noch den Weg zum MPC? Wer würde denn da als Entdecker gelten?

Besten Dank und CS

Tobey

 

[P_E_T_E_R]

Hallo Tobey, da machst Du Dir wohl Gedanken über einen roten Hering.

So ein Objekt wie 2012 VP113 mit einer scheinbaren Magnitude von 23.4 ist jenseits der praktischen Möglichkeiten von Amateurinstrumenten. Die Entdeckung wurde mit einer 4 m Optik gemacht, und für die Nachfolgeuntersuchungen bis zur Meldung am MPC wurde sogar eine 6.5 m Optik eingesetzt.

Nach der Entdeckung der ersten Strichspuren auf Aufnahmen vom 5. Nov. 2012 wurden über einen Zeitraum von etwa einem Jahr zunächst mal weitere Aufnahmen gemacht, bevor die Sache schließlich am 26. März 2014 vom MPC gemeldet wurde. Erst aus den weiteren Beobachtungen konnte ein ungefährer Orbit und die mutmaßliche Natur des Objekts erschlossen werden.

Wegen der großen Entfernung bewegt sich das Objekt auch nur mit einer sehr geringen Winkelgeschwindigkeit von 1.65"/h zum Zeitpunkt der Entdeckung. Aus dem bekannten Startzeitpunkt und der Zeitdauer der Aufnahmen lässt sich die jeweilige Position genau bestimmen.

Die Vorstellung, dass Amateure bei der Entdeckung von Sedna-ähnlichen Objekten eine Rolle spielen könnten, ist leider unrealistisch. Für vergleichsweise nahe Objekte im Asteroidengürtel gilt das natürlich nicht, wenngleich auch dort neue Entdeckungen immer schwieriger werden.

Gruß, Peter

M.P.E.C. 2014-F40 - Issued 2014 Mar. 26, 13:30 UT

 

[axelm]

Hallo Tobey,

wie Peter schon schrieb, würde ich mir über die Entdeckung solch schwacher Objekte weit jenseits der 21. Größenklasse keine Gedanken machen.

Die Entdeckung näherer und damit hellerer Objekte durch Amateure ist, wie Peter bereits schrieb, aber auch heute noch durchaus möglich - wenngleich jedoch deutlich schwieriger als noch vor einigen Jahren. Trotz aller "Profi-Konkurrenz" mit Teleskopen von 1m Durchmesser und mehr, klappt das mit etwas Glück durchaus auch mit Geräten der 30cm-Klasse! Klar, in einer dunklen Gegend außerhalb der Städte geht es leichter, wie ein Sternfreund aus Süddeutschland mit seinen 9 Entdeckungen im Februar/März zeigt - aber selbst ich hatte hier mitten im Ruhrgebiet letzten Monat mal wieder einen "Neuen" drauf. ...o.k. mit 20.3mag ist 2014 EE25 nicht gerade der hellste Eine, aber trotzdem eine Entdeckung.

Die Vorgehensweise bei einer solchen Entdeckung ist übrigens ähnlich wie Du schreibst:

...wenn man mal einem hypothetischen Objekt nachführt [...] und dann halt Strichspuren bei den Sternen [...] in Kauf nimmt...

Du belichtest einfach ausreichend lange die betreffende Himmelsgegend. Jedoch nicht "am Stück", sondern in vielen, relativ kurzen Einzelbildern, die dann erst später addiert werden. Da man die Bewegung eines Objektes aber nur dann sehen kann, wenn man mindestens zwei, besser aber drei Bilder miteinander "blinkt", muss also mindestens doppelt bzw. dreimal so lange belichtet werden, als für eine Einzelaufnahme bis zur gewünschten Grenzgröße notwendig wäre.

In unserem Fall (12"- bzw. 14"-Newton + non-ABG-Kamera mit Mikrolinsen) benötigen wir übrigens knapp 60min um auf einem Bild bis 20,5mag zu kommen. Objekte dieser Helligkeit liegen dann knapp über dem Hintergrundrauschen. Man muss also mindestens 2 bis 3 Stunden pro Feld investieren!

Hierbei solltest Du dir bereits VORHER überlegen, wie schnell sich die anderen, bereits bekannten Kleinplaneten in dieser Himmelsgegend bewegen (z.B. mit Hilfe eines Planetariums-Programms). Dieser Wert ist ein erster Anhaltspunkt, wie schnell sich auch bisher unbekannte Objekte in diesem Feld mit einer fast 98%igen Wahrscheinlichkeit bewegen werden. Dieser Wert (meist in Bogensekunden pro Minute angegeben) hilft Dir auch bei der Bestimmung Deiner (Einzel-)Belichtungszeit!

Beispiel:

Dein Setup aus Teleskop uns Kamera liefert eine Pixelgröße von 2" am Himmel. Die Durchschnittsgeschwindigkeit der bekannten Kleinplaneten beträgt knapp 1". Du kannst dann also ca. 2 Minuten lang belichten, bevor ein Kleinplanet auf den Einzelbildern strichförmig erscheinen würde!

Die Auswertung erfolgt dann prinzipiell so:

Wenn die Aufnahmeserie fertig ist, wird sie mit dem Programm "Astrometrica" ausgewertet. Hierzu können die Bilder mit einer vom Benutzer definierbaren Verschiebung (in Größe der Eigenbewegung des Objektes: Richtung und Geschwindigkeit) aufaddiert und erst dann vermessen werden. Da "Astrometrica" die Sterne bereits auf den (punktförmigen) Einzelbildern vermisst, hat man also punktförmige Referenzsterne und einen ebenfalls punktförmigen Kleinplaneten.

Ach ja, damit es nicht ganz so frustrierend ist wenn kein "Neuer" drauf ist, sollte man sinnvollerweise einen bereits bekannten Kleinplaneten als Ziel nehmen. Dann hat man wenigstens ein paar sinnvolle Positionen, die man an's MPC senden kann! Wenn dieser bekannte Kleinplanet lange nicht mehr von anderen Beobachtern vermessen wurde, ist die Wahrscheinlichkeit, dass sich ein bisher unentdecktes unbekanntes Objekt in seiner Nähe befindet, größer als bei in letzter Zeit häufig beobachten Objekten...

Wie solche Aufnahmen aussehen und etwas zur Spannung solcher Entdeckungen kannst Du auch auf unserer Sternwarten-Homepage nachlesen. Zu 2014 EE25 z.B. hier:

Link

Bis dann,
Axel

 

[TobeyMaguire]

Hallo Martin und Peter

Vielen Dank für eure ausführlichen Erklärungen und Beispiele. Wir diskutieren glaube ich aber ein bisschen aneinander vorbei - ach ja, ohne an einen roten Hering zu denken . Ich versuchs mal so. Sagen wir, wir haben ein 22 mag Objekt wobei ein typisches 30cm-Amateurteleskop da ja eine ganze Nacht investieren müsste wie ja schon angedeutet wurde. Sagen wir jetzt aber wir wollen in dieser 21-22mag Dimension suchen, dann darf man annehmen, dass rund um das Objekt - welches wir natürlich nicht sehen - genug hellere Referenzsterne vorhanden sind um verlässliche Helligkeitsmessungen zu machen. Und wenn nicht verlässlich genug dass photometrische Messungen gemacht werden können sei uns das momentan auch egal...so richtig brute-force mässig . Wie schon erwähnt bewegen sich solche KBO's mit einigen wenigen Bogensekunden pro Stunde (oder im Fall von Hauptgürtelasteroiden einige dutzend "/h). Jetzt könnte man doch einfach aufs Geratewohl drauflos belichten und einfach mal eine gewünschte Geschwindigkeit entlang der Ekliptik einstellen (zB 2"/h wenn man ein KBO finden möchte und 30"/h wenn man einen kleinen schwachen Asteroiden finden möchte). Irgendwann wird dieses Objekt auftauchen, wobei die helleren Sterne natürlich längst zu grossen Strichspuren gezogen sind. Höchstwahrscheinlich ist das Objekt selbst auch eine kleine Strichspur weil wir ja auf ein unbekanntes Objekt draufgehalten haben dessen Geschwindigkeit und Bewegung wir ja zuvor nur abschätzen konnten - respektive wir waren auf der Suche nach genau einem solchen fiktiven Objekt, haben dann aber ein reales Objekt gefunden welches leicht andere Bahnparameter hat. Der Punkt ist aber, dass die Sternstrichspur viel länger ist als die Objektspur. Nun akzeptiert das MPC ja keine solchen Daten. Da man ja aber definitiv etwas gefunden hat müsste man mit einer Institutssternwarte Kontakt aufnehmen und sagen, fotographiert mal da hin, da muss was sein. Wenn die dann punktförmige Sterne und ein Objekt zustandebringen kann man das dem MPC übermitteln und hat dann - zwar mit viel grösserem Aufwand - doch eine Entdeckung gemacht.
Sollte doch gehen, oder?

Gruss

Tobey

 

[Sternenfee123]

Hi Tobey,

Jetzt könnte man doch einfach aufs Geratewohl drauflos belichten... wenn man einen kleinen schwachen Asteroiden finden möchte.... Höchstwahrscheinlich ist das Objekt selbst auch eine kleine Strichspur weil wir ja auf ein unbekanntes Objekt draufgehalten haben dessen Geschwindigkeit und Bewegung wir ja zuvor nur abschätzen konnten... Da man ja aber definitiv etwas gefunden hat müsste man mit einer Institutssternwarte Kontakt aufnehmen und sagen, fotographiert mal da hin, da muss was sein.

im Prinzip ja, aber: an welche "Institutssternwarte" hast Du dabei gedacht?

In Deutschland fällt mir auf die Schnelle spontan Heidelberg ein. Dort stehen mehrere Teleskope rum, einige werden von Studenten als "Ausbildungsteleskope" genutzt.

Nun ist aber der Großraum Mannheim/Heidelberg nicht wirklich eine dunkle Gegend, und nen 1 Meter Spiegel haben die meines Wissens nicht.

Dann fällt mir noch Tübingen ein. Die haben nen 80 cm Spiegel. Aber auch da ist der Himmel deutlich aufgehellt.

Da die aber nicht Kleinplanetensuche als Hauptaufgabe haben, dürfte die notwendige Software nicht vorhanden sein und auch keiner der Studenten Erfahrung mit Asteroidensuche und der Bedienung der nicht vorhandenen Software haben.

Dann warten die auch nicht darauf, daß ein für sie völlig fremder Mensch ihnen eine e-mail schreibt: "ich hab da was entdeckt, schaut doch bitte mal nach. Und zwar jetzt, ehe das Objekt weggewandert ist"

Dann kommt die Wetterproblematik dazu. Damit das MPC eine Meldung akzeptiert, muß 3 Nächte in Folge beobachtet sein.

Die Tübinger müßten also (bei klarem Himmel) ihre eigene Beobachtungskampagne für 3 Nächte unterbrechen (dadurch kann sich die Semesterarbeit oder Doktorarbeit des betroffenen Studenten um Monate verzögern!), am Teleskop vermutlich Umbauten vornehmen, die entsprechende Software kaufen, aufspielen, belichten, Datenreduktion betreiben und Dir dann die Ergebnisse zur Verfügung stellen.

Hältst Du das wirklich für realistisch?

Wenn Du lichtschwache Objekte jenseits der Grenze Deines derzeitigen eigenen Teleskopes aufspühren möchtest, dann sehe ich als realistischen Weg 3 Möglichkeiten:

- Du wirst Mitglied in einem Sternwartenverein, der entsprechend große Teleskope hat (davon gibt es so knapp ein halbes Dutzend verteilt über Deutschland), angagierst Dich bei den allgemeinen Arbeiten und bekommst dafür entsprechende Beobachtungszeit am Teleskop

- Du mietest Dir ein Teleskop in der benötigten Größe irgendwo auf der Welt und machst per Script oder Onlinesteuerung übers Internet entsprechende Aufnahmen und bearbeitest die Rohdaten dann zu Hause, wenn die Aufnahmen bei Dir eintrudeln...

- Du schleifst nen entsprechend großen Spiegel, baust Dir ein Teleskop drumrum, erstellst ne eigene Sternwarte, kaufst die entsprechende Software und legst los

Damit das MPC aber die Daten überhaupt akzeptiert, mußt Du dort schon einen Stationscode haben. Also erstmal in Vorleistung gehen, das Ganze mit Deinem eigenen, jetzt vorhandenen Teleskop an lichtstärkeren Objekten üben, üben, üben, bis Du die geforderte Genauigkeit in der Auswertung hinbekommst und dann kannst ans Entdecken von unbekannten, lichtschwachen Objekten denken.

 

[axelm]

Hallo Tobey,

wobei die helleren Sterne natürlich längst zu grossen Strichspuren gezogen sind.

Genau dass passiert ja bei der von mir beschriebenen Technik eben nicht! Man wählt ja gerade die Belichtungszeit der Einzelbelichtungen so, dass die vermuteten bewegten Objekte (welche Geschwindigkeit sie auch immer haben sollen) auf dem Einzelbild noch punktförmig dargestellt werden. Die Sterne sind auf diesen Einzelbildern sowieso punktförmig, da ganz normal auf einen beliebigen Leitstern nachgeführt wird.

Irgendwann wird dieses Objekt auftauchen

Klar hast Du insoweit Recht, dass man natürlich nicht weiß, wo so ein "Neuer" steht - sonst wäre er ja schließlich auch kein "Neuer". Du solltest Dir aber schon im klaren sein, dass die Entdeckungswahrscheinlichkeit eines sehr lichtschwachen Objektes - egal ob es sehr klein und nah oder sehr groß und weit entfernt ist - in der Nähe des Oppositionspunktes am größten ist. Da sind die Teile schließlich am hellsten!

Wenn Du Dir, wie ich bereits schrieb, mal eine Karte mit den Bewegungen der bereits bekannten Objekte anschaust, wirst Du feststellen, dass sich (in der Nähe des Oppositionspunktes) alle Kleinplaneten in Abhängigkeit von Ihrer Sonnenentfernung mehr oder weniger gleichschnell und auch mit sehr ähnlichem Positionswinkel unter den Sternen am Himmel bewegen. Diese Werte kannst Du dann später als "first guess" bei der von mir beschriebenen Auswertung in "Astrometrica" als Werte für die Kombination der Einzelbilder verwenden. Wenn man diese Werte dann ein wenig variiert ist die Wahrscheinlichkeit "was Neues" drauf zu haben eigentlich ganz gut ... vorausgesetzt man hat ein ausreichend großes Bildfeld (DEUTLICH mehr als 30' x 30'!) und sucht jenseits der 20. Größenklasse.

Zu Deiner Idee mit der Profisternwarte schließe ich mich Fee an, aber...

Zu der Aufzählung würde ich noch einen 4. Punkt hinzufügen:

Man kann sich auch ein solches Teleskop heute natürlich auch fertig, also sozusagen "von der Stange", kaufen. Anbieter gibt es da genügend. Das hat bei solch einem Projekt in meinen Augen auch den Vorteil, dass man jemanden drankriegen kann, wenn es nicht so läuft, wie im Katalog beschrieben. Bei Geräten der Klasse 50cm oder größer sind das schließlich auch beim Selbstbau nicht zu unterschätzende Kosten ... von der Arbeitszeit und dem benötigten Maschinenpark mal ganz abgesehen. ...und wenn man ein solches Gerät wegen mangelnder Erfahrung erst zweimal bauen muss, damit es dann auch funktioniert, kommt der Fertigkauf am Ende wahrscheinlich ähnlich teuer...

Damit das MPC eine Meldung akzeptiert, muß 3 Nächte in Folge beobachtet sein.

Das hat sich inzwischen geändert: Es reicht aus, wenn man zwei Beobachtungen aus verschiedenen Nächten (mind. zwei Positionen pro Nacht) an das MPC einschickt, die dann von denen als zu einem Objekt gehörend "gelinkt" werden. Das können übrigens auch zwei unabhängige "Entdeckungen" durch verschiedene Sternwarten sein! Entdecker ist derjenige, der die erste Beobachtung innerhalb der betreffenden Oppositionsperiode geliefert hat, wobei der Zeitpunkt der Datenübermittlung an das MPC und nicht der eigentliche Beobachtungszeitpunkt zählt. Siehe auch hier.

Damit das MPC aber die Daten überhaupt akzeptiert, mußt Du dort schon einen Stationscode haben. Also erstmal in Vorleistung gehen, das Ganze mit Deinem eigenen, jetzt vorhandenen Teleskop an lichtstärkeren Objekten üben, üben, üben, bis Du die geforderte Genauigkeit in der Auswertung hinbekommst und dann kannst ans Entdecken von unbekannten, lichtschwachen Objekten denken.

Dies ist natürlich keine Voraussetzung für Deine persönliche Suche, aber dafür, dass Deine Positionen (und damit auch evtl. Entdeckungen) vom MPC überhaupt anerkannt werden.

Bis dann,
Axel

P.S.: Worauf bisher noch gar keiner richtig eingegangen ist, ist die benötigte Kamera: Eine großflächige gekühlte CCD-Kamera mit Mikrolinsen und am besten auch noch back-illuminated ist für solch ein Projekt wohl fast Voraussetzung. Apogee oder Fingerlakes haben so was im Angebot. Das ist dann allerdings semi-professionelles Equipment, so dass Du wahrscheinlich so ab 30.000,- Eur aufwärts (nur für die Kamera!) mit dabei bist.

Aus diesem Grund wird dann wahrscheinlich die Mitgliedschaft in einem (normalen) Sternwartenverein leider aus Fees Liste heraus fallen.

 

[TobeyMaguire]

Hallo zusammen

Von meiner Uni aus hätte ich schon Zugang zu einem "kleinen" Profigerät, das wär nicht das Problem.
Ich habe mich schon oft über die photometrische Grenzgrösse von diesem 1m Ding gewundert und hab da auch diesen CCD Limit Calculator im Netz gefunden:
http://madawaskahighlandsobservatory.com/ccd-limit-tool.html

Ich frage mich aber ob der korrekt funktioniert. Für irgendein beliebiges Equipment/Bedingungen scheint es gut zu funktionieren, aber wenn ich die Anzahl Belichtungen "Number of exposures" von 1 erhöhe, dann nimmt die Grenzgrösse im Ergebnis ab statt sich zu erhöhen. Da kann doch was nicht stimmen! Leider finde ich auch nirgends eine Beschreibung zu diesem ansonsten sehr guten Rechner. Gerne hätte ich auch gewusst welche genauen Formeln dahinter stecken und wie all diese Formeln welche diese Faktoren berücksichtigen miteinander zu einer Grenzgrössenformel verwurschtelt werden. Weiss da jemand Bescheid und Rat?

Vielen Dank und Gruss

Tobey

 

[Sternenfee123]

Hi Tobey,

Von meiner Uni aus hätte ich schon Zugang zu einem "kleinen" Profigerät, das wär nicht das Problem.

hmmm, dann versteh ich net, was Dich von der praktischen Erprobung abhält. ?)

(Un-)begrenzten Zugang zu nem Gerät, theoretisches Wissen angeblich vorhanden, also leg doch einfach mal los.

Such Dir nen bekannten, aber lange nicht mehr beobachteten KBO in der Lichtstärke aus, die das zur Verfügung stehende Teleskop noch gut erreichen kann und guck, ob da auch noch was "unentdecktes" rummschwirrt...

Selbst, wenn Du erstmal "nur" weitere bekannte Objekte findest und deren Position vermessen kannst, gewinnst Du dadurch Erfahrung und siehst, ob das was für Dich faszinierendes werden könnte...

 

[TobeyMaguire]

Salut Fee

Da wären zum einen mal die vielen anderen Vorlesungen und dann hat man als Student keinen automatischen Zugang dazu. Aber was denkt denn ihr zu meiner Frage bezüglich dem CCD Limit Rechner?

Gruss

Tobey

 

[Sternenfee123]

Hi Tobey,

was denkt denn ihr zu meiner Frage bezüglich dem CCD Limit Rechner?

den hab ich nicht in Verwendung, kann also nix beitragen...

Mich wundert halt ein bissy, wie hartnäckig Du monatelang zu Astrometrie Fragen stellst, aber jedesmal ausweichst, wenn es praktisch werden soll.

Das ist ein Themenbereich, bei dem einfach 1 Abend Praxis hundert Abende Theorie ersetzt.

 

[etalon]

Hallo Axel,

da ich zu dem Thema nicht viel sinnvolles beitragen kann, sei mir nur eine Anmerkung gestattet:
Es gibt keine backilluminierten CCDs mit Microlinsen. Da diese sowieso einen Füllfaktor von 100% haben, wäre das kontraproduktiv, da zwei reflektierende Grenzflächen hinzu kämen. Darüber hinaus sollte bei den üblichen großen Pixelabmessungen dieser CCDs auch die Brennweite des Teleskops passend sein, um auch einen entsprechenden Abbildungsmaßstab zu kommen...

Grüße Markus

 

[axelm]

Hallo Markus,

danke für den Hinweis! Mit den back-illuminated Kameras hast Du natürlich Recht: Back-illuminated + Mikrolinsen macht keinen Sinn. Es hatte eigentlich "oder besser" anstatt "und am besten auch" heißen sollen.

Spontanes Umformulieren bereits geschriebener Sätze ist eben nicht gut - zumindest, wenn man nicht alles noch ein zweites Mal vor dem Absenden durchliest... :blush:

Das mit dem Pixelmaßstab ist auf jeden Fall auch wichtig. Das MPC sagt hier etwas von 2" bis 3" pro Pixel. Bei den typischen Pixelgrößen der back-illuminated Kameras zwischen 20µm und 30µm (rechnen wir mal rein theoretisch mit dem Mittelwert von 25µm) kommt man dann auf sinnvolle Brennweiten zwischen 1700mm und 2500mm - eher zum längeren Wert hin. Da wir hier über Teleskope mit mehr als 12" Öffnung reden, kommt das doch bei den meisten Teleskoptypen ganz gut hin...

Axel

 

[etalon]

Hallo Axel,

na das sind dann ja recht entspannte Maßstäbe. Die gängigen bi-CCDs habe so zwischen 15 und 25 micron Pixelgröße (vor allem die Großflächigen). Da erreicht man die geforderten Werte ja schon mit deutlich weniger BW.

Grüße Markus