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Lichtkurven erstellen

Jackiii

Mitglied
Hallo,

ich würde gerne mit meiner astromodifizierten EOS1000Da Lichtkurven von veränderlichen Sternen und später wenn ich mehr Erfahrung habe von Exoplaneten erstellen.
Mein Teleskop ist ein 6" f/5 Skywatcher Newton. Mein Beobachtungsort ist die meiste Zeit eine Großstadt mit sehr starker Lichtverschmutzung.

Ist es mir mit meinem Equipment überhaupt möglich solche zu erstellen?
Wenn ja gibt es im Internet gute Anleitung dazu? Und welche Software sollte ich verwenden?

Danke und CS
Jakob
 

Amenhotep

Mitglied
Hallo,

ich will's Dir jetzt nicht ausreden, aber Exoplaneten stelle ich mir sportlich vor. In der Natur der Sache liegt es, daß die Helligkeitsschwankungen nur wenige Prozent betragen, wenn überhaupt - die Exoplaneten sind nun mal recht klein.
Wenn ich mir anschaue, über welchen Helligkeitsbereich meine Sony immer gleich belichtet, bezweifele ich, daß die Kamera da einen Unterschied "sehen" würde.

Wie würdest Du denn vorgehen wollen?

Gruß
Thomas
 

Manfred140267

Mitglied
Hallo,
Ich habe Lichtkurven von veränderlichen Sternen gemacht
mit der Software Fitswork.
Muniwin
Gruß Manfred
 

Jackiii

Mitglied
Danke für eure schnellen und zahlreichen Antworten.

Es geht mir nicht unbedingt ausschließlich um die Exoplaneten. Ich will einfach mich auch mal mit was mehr "wissenschaftlichen" beschäftigen, was mir als 16jähriger Schüler, auch möglich ist. Da habe ich halt an die Lichtkurven von veränderlichen gedacht und die Exoplaneten wären für mich halt nochmal eine Nummer interessanter.

Ich werde mich jetzt mal ausführlich mit diesem Thema beschäftigen.
Aber prinzipiell wäre es mit meiner Ausrüstung möglich. Oder?

LG
Jakob
 

axelm

Mitglied
Hallo Jakob,

Lichtkurven von Veränderlichen sollten zu Beginn sicherlich kein Problem sein. Ja nach Objekt hast Du da Amplituden von bis zu mehreren Magnituden.

Bei den Exoplaneten wäre ich skeptisch. Nicht bezogen auf das Teleskop, sondern eher auf Deine Kamera! Thomas hat das ja bereits angemerkt.

In der Regel wird es hier um Lichtabfälle im Bereich weniger Milli-(!)-Magnituden gehen. Mit einer gekühlten s/w-CCD-Kamera ist es auf jeden Fall machbar (da schreibe ich aus eigener Erfahrung). Mit gekühlten s/w-CMOS-Kameras sollte es dann auch gehen. Was mit gekühlten Farb-Kameras ist, kann ich nicht sagen - ich kenne keinen, der damit auf diesem Gebiet arbeitet.

Die Vorgehensweise ist recht einfach: Die Belichtungszeit so wählen, dass das zu vermessende Objekt auf dem Einzelbild noch nicht ausgebrannt ist. Da man zu Beginn einer neuen Beobachtungsserie evtl. nicht genau weiß in welchem Teil der Lichtkurve das Objekt gerade ist, sollte man vielleicht so belichten, dass es bei ca. 50% Sättigung liegt. So hat man nach "oben" und "unten" auf jeden Fall Spielraum.

Die Brennweite sollte gerade bei einer Farbkamera so gewählt werden, dass man deutlich "oversampled", d.h. das Licht des Objektes auf möglichst viele Pixel verteilt wird. Grund hierfür ist, dass man bei zu starkem "Undersampling" ansonsten Pech haben kann und das Objekt je nach Qualität der Nachführung mal mehr auf einen rot-, grün- oder blauempfindlichen Pixel trifft. Ist das Objekt selbst z.B. eher rötlich, sieht man dann Helligkeitsabfälle, die nicht echt sind, weil eben gerade ein blauer oder grüner Pixel getroffen wird. Ist das Objekt relativ zur Pixelgröße groß genug (3- bis 4-fach Oversampling) mittelt sich dieser Effekt ziemlich gut raus...

Ausmessen kann man z.B. mit Muniwin oder AstroimageJ, wobei sich mir persönlich die Bedienung von Muniwin schneller erschlossen hat. Könnte aber vielleicht auch schon an meinem Alter liegen. Irgendwann braucht man halt etwas länger, um was Neues zu lernen... ;)

Die eigentliche Auswertung der Messung (also die Bestimmung der Periodenzeit) kann man z.B. mit PerAnSo machen. Die Software ist für ein paar Wochen kostenlos, muss dann aber für 50,- Euro registriert werden.

Zur erreichbaren Genauigekeit:

Wenn ich mit meiner gekühlten CCD-Kamera die Objekte so belichte, dass sie ein S/N von ca. 250 haben, erhalte ich eine Genauigkeit von ca. 0,004mag. Das reicht auf jeden Fall für die meisten Anwendungen. Wie gut hier eine DSLR ist, wird die Praxis zeigen.

Ach ja:

Damit die Messungen überhaupt auswertbar sind, muss die Aufnahmezeit (bzw. die MItte der Belichtung) ausreichend genau bekannt sein. Eine Aufnahmesteuerung über den PC, dessen Rechneruhr über einen Zeitserver aug +/0,1s Genauigkeit synchronisiert wird, ist hierbei eigentlich Pflicht!

Auf meiner Webseite habe ich eine, auf meinem 2004 erschienen Buch "CCD-Astronomie in 5 Schritten" basierende, Zusammenfassung zur Photometrie veröffentlicht. Auf den entsprechenden Unterseiten sind auch die von mir gemessenen Lichtkurven zu finden. Das gibt einen kleinen Eindruck davon, was mit Amateurmitteln machbar ist.

Hierbei sei gesagt, dass es wirklich nur auf das S/N des beobachteten Objektes ankommt! Was natürlich zur Folge hat, dass man mit größeren Teleskopen bzw. unter besserem Himmel einfach nur "tiefer" kommt. Mit einem kleinen Teleskop beschränkt man sich halt auf die helleren Objekte bis vielleicht 10 oder 11 mag. Bei den von mir bevorzugten Kleinplaneten bleiben da immer noch genügend Objekte für ein ganzes Leben...

Viele Grüße,
Axel
 

Jackiii

Mitglied
Hallo Axel,

danke für deine ausführliche Antwort.

Ich werde mich jetzt in dieses Thema ausführlich einlesen.

LG
Jakob
 

Jackiii

Mitglied
Hallo,

ich habe gerade gesehen, dass am 7.3. um 21:57 ein Algol Minima ist. Oder irre ich mich da?
Dieses würde ich gerne fotografieren.
Wie weit davor sollte ich beginnen?
Und in welchem Abstand sollten die Bilder entstehen?
Ich kann das Minima nur so 30 Minuten beobachten, da Algol dann hinter den Häusern verschwindet. Reicht diese Zeit um den Helligkeitsabfall aufzuzeichnen?

CS
Jakob
 

axelm

Mitglied
Hallo Jakob,

die Frage kannst Du Dir eigentlich ganz leicht selbst beantworten. :) Schau Dir mal eine Lichtkurve von Algol an und schätze mit Hilfe der bekannten Periode von 2,87 Tagen (2 Tage, 20 Stunden, 48 Minuten und 56 Sekunden) ab, wie lange denn so ein gesamtes Minimum dauert.

Anhand dieser Abbildung würde ich sagen +/- 5 Stunden um das Minimum sollte man eine deutliche Helligkeitsänderung sehen. Innerhalb einer 1/2 Stunde wird zwar "etwas" festzustellen sein, die eigentliche Form der Lichtkurve wird man damit jedoch leider nicht im Ansatz erahnen können... :cry:

Meist wird man sowieso die Daten mehrerer Nächte miteinander kombinieren müssen, um eine komplette Lichtkurve zu erstellen. Das ist dann der Punkt, wo Software wie PerAnSo zum Tragen kommt. Mittes verschiedener Analysemodelle schlägt die Software mögliche Perioden vor und der User beurteilt dann anhand der entsprechend "gefalteten" Datenpunkte, ob die Lichtkurve real sein könnte oder auch nicht.

Viele Grüße,
Axel
 
Zuletzt bearbeitet:

Jackiii

Mitglied
Hallo,

ich habe noch eine Frage:

Ich möchte heute Nacht eine Lichtkurve von SZ Lyn aufnehmen.
Sollte ich dabei den CLS CCD Clipfilter bei meiner EOS1000Da entfernen?
Oder kann der bleiben weil Helligkeitsunterschiede sollten ja trotzdem sichtbar sein oder?

Danke

CS
Jakob
 

axelm

Mitglied
Hallo Jakob,

am elegantesten wäre es natürlich mit einem der Standardfilter (UBVRI) aufzunehmen. ;) Es funktioniert aber natürlich auch mit Aufnahmen im Kontinuum. Um hierbei ein besseres SN hinzubekommen, kann man auch CLS-Filter verwenden. Ich mache das übrigens auch bei meiner (s/w) CCD-Kamera. Klappt hervorragend!
Viele Grüße,
Axel
 

Jackiii

Mitglied
Hallo,

ich habe nun meine erste Lichtkurve von SZ Lyn aufgenommen.
Dafür habe ich bei 25sek Belichtung ISO 1600 mit 5 Sek Pause insgesamt etwas mehr als 3 Stunden aufgenommen.

Beim umändern der Y axis ist die Kurve entweder nach oben oder unten gebogen.
Nun stellt sich mir jetzt die Frage welches der Ergebnisse das richtige ist?

SZ_Lyn1.PNG


SZ_Lyn2.PNG


Danke und CS

Jakob
 

ErwinL

Mitglied
Hallo Jakob,

um rauszufinden, ob's überhaupt geht würde ich mal die Lichtkurve eines bekannt unveränderlichen Sterns bestimmen. Den kann man dann auch als Bezugsverlauf nehmen und die gewünschte Kurve damit kalibrieren.

Gruß, Erwin
 

axelm

Mitglied
Hallo Jakob,

was mich ein wenig stutzig macht, ist die Tatsache, dass Deine beiden Vergleichssterne untereinander anscheinend auch eine gewisse Helligkeitsänderung zeigen. :(

Zur Vorgehensweise mit MuniWin (zumindest so, wie ich es mache):

Zunächst drucke ich mir anhand eines beliebigen Bildes der Aufnahmeserie das betreffende Sternfeld aus und markiere mir meinen Veränderlichen (stationär), bzw. bei mir den zu untersuchenden Kleinplaneten (incl. Bewegungsvektor). Dann suche ich mit einem beliebigen Bildbearbeitungsprogramm möglichst helle, aber noch nicht gesättigte Sterne, die meine Kandidaten für spätere Vergleichssterne sind. Ich nehme hierfür das unkalibrierte Bild (also ohne Dark- und Flatkorrektur), damit ich sehen kann, wie viele Counts die betreffenden Sterne auf dem "Hellbild" hatten. Für meine ST-10 (16Bit, halbwegs lineares Verhalten bis ~50.000 ADU) markiere ich mir so alle Sterne in dem Helligkeitsbereich zwischen etwa 15.000 ADUs über dem Hintergrund und besagten 50.000 ADUs.

Einer der so gefundenen Sterne (welcher ist erst einmal egal) wird mein "Comparison"-Stern, die anderen numeriere ich beliebig durch - das werden meine "Check"-Sterne.

Jetzt geht es mit der Kompletten Bildserie nach MuniWin:

Bilder einlesen, in's Arbeitsformat konvertieren, Dark- und Flatkorrektur, Sterne suchen lassen, Veränderlichen markieren ... und die Bilder werden aufeinander registriert.

Dann die Sterne in der Reihenfolge als "Comparison" bzw. "Check" markieren, wie ich sie mir auf meinem Ausdruck markiert habe.

Nach dem Bestätigen der Sternauswahl erhalte ich ein Diagramm, das mir den Messfehler bei den verschiedenen Aperturblenden zeigt. Hier wähle ich die Blendengröße mit dem niedrigsten Wert (bei zwei sehr ähnlichen Werten sicherheitshalber den nächstgrößeren Wert).

Als Ergebnis erhalte ich die Helligkeitsverläufe aller ausgewählten Objekte gegeneinander. Angezeigt ist zunächst zwar nur "Veränderlicher" gegen "Comparison", ich kann mir aber auch jede beliebige andere Kombination anzeigen lassen!

Wenn Du Dir die Lichtkurven der Verschiedenen "Comparison"/"Check" bzw. "Check"/"Check" anschaust, wirst Du feststellen, dass diese teilweise selbst starke Helligkeitsschwankungen haben können. Hier jetzt "mit dem Auge" die beiden besten Sterne heraus zu bekommen ist meist viel zu langwierig - aber dafür gibt es aschließlich Excel (oder jede beliebige andere Tabellenkalkulation).

Ich exportiere mir die kompletten Daten als Text-Datei, die ich dann in Excel importiere (Werte durch Leerzeichen getrennt!)

Hier erhalte ich dann ein fertig ausgefülltes Tabellenblatt. Für alle "Comparison"/"Check" bzw. "Check"/"Check" Spalten lasse ich mir den Unterschied zwischen Min- und Maxwert ausrechnen:

=max(Zelle 1:Zelle x)-min((Zelle 1:Zelle x)

Aus allen diesen Werten suche ich dann wieder den niedrigsten:

=min(Zelle 1:Zelle x)

Hierdurch habe ich dann das Sternpaar gefunden, das über den Zeitraum meiner Beobachtung die geringste Helligkeitsänderung gezeigt hat.

Schaut man sich die betreffende Lichtkurve in MuniWin an, sollte man eine um einen Mittelwert streuende Gerade sehen...

Die Lichtkurven des "Veränderlichen" gegen diese beiden Sterne sollten sehr ähnlich aussehen. Wahrscheinlich wird eine dieser Lichtkurven einen etwas kleineren Fehler als die ander haben - dieser Stern wird dann der finale "Comparison". Der andere Stern wird der finale "Check".

In MuniWin geht es nun zurück in die Sternauswahl. Bis auf die beiden eben gefundenen Sterne werden alle anderen Auswahlen entfernt. Nach drücken von o.k. erhalte ich meine finale Messkurve. :)

Auch diese exportiere in in eine Text-Datei. Mit einem (Spalten-)Editor (z.B. "Crimson Editor" oder "Notepad ++") lösche ich die Spalten "Veränderlicher"/"Check", "Comparison"/"Check" und die entsprechenden Fehlerspalten, da man diese für die weitere Auswertung nicht mehr benötigt.

Was ich dann noch mache, ist eine abschließende Fehlerbetrachtung. MuniWin gibt ja den Messfehler als separate Datenreihe aus. Aus eigener Erfahrung (kommt automatisch, wenn man mal ein paar Nächte gemessen hat) weiß ich z.B., dass mein typischer erreichbarer Messefehler besser als 0,005mag ist. Werte schlechter als 0,007mag entstehen z.B., wenn

  • ich in der noch/schon zu hellen Dämmerung gemessen habe
  • Wolken durchgezogen sind
  • das Objekt durch einen der umstehenden Bäume verdeckt wurde
  • ich [zensiert] vergessen habe, den Kuppelspalt mit der Montierung zu synchronisieren und das Teleskop dementsprechend irgendwann gegen die Innenseite der Kuppel geschaut hat.

Ist alles schon vorgekommen... ;)

Zurück zur Messung: Werte mit Fehlern größer als 0,007mag werfe ich einfach aus der finalen Lichtkurve raus.

Bei meinen Kleinplaneten kann es zudem vorkommen, dass diese sehr nahe an einem Hintergrundstern vorbei laufen. Das muss man kontrollieren und die Messungen der entsprechenden Einzelbilder werden dann ebenfalls verworfen.

Am Schluss erhält man so seine Lichtkurve für die entsprechende Nacht!

Bei Veränderlichen Sternen hat man es jetzt einfach: In der nächsten Nacht einfach das gleiche Bildfeld einstellen und bei der Auswertung wieder die gleichen Vergleichssterne nehmen - o.k. vielleicht sicherheitshalber noch einmal kontrollieren, ob einer der beiden nicht vielleicht doch ein Veränderlicher ist. Die Kurve "Comparison"/"Check" sollte also auch in der zweiten Nacht noch eine etwas streuende "Gerade" sein...

Bei Kleinplaneten hat man jede Nacht ein anderes Bildfeld mit entsprechend auch anderen Vergleichssternen! Also jedes Mal die gleiche Prozedur... :(

Hat man genügend Teistücke einer Lichtkurve zusammen, kann man diese dann in PerAnSo einladen und dort nach einer Periode suchen lassen...

Viele Grüße,
Axel
 

Jackiii

Mitglied
Danke für deine Antwort.

Ich werde das ganze noch einmal versuchen.
Aber würdest du sagen, dass mein Ergebnis falsch ist? Da bei den Vergleichssternen auch eine Helligkeitsänderung vorkommt?

LG
Jakob
 

axelm

Mitglied
Hallo Jakob,

wenn die Vergleichssterne gegeneinander ebenfalls eine Helligkeitsänderung zeigen kann die Messung falsch sein!

So sollte es sein:

  • V/Comp = sollte eine Veränderung zeigen
  • V/Check = sollte eine Veränderung zeigen (Lichtkurve sollte sehr ähnlich wie die von V/Comp sein!)
  • Comp/Check = sollte keine Veränderung zeigen

Falls Comp/Check doch eine Veränderung zeigt, könnte:

  1. Comp variabel sein
  2. Check variabel sein
  3. beide variabel sein

Da Du ja V/Comp als finale Messung behältst, wäre (2) die beste Variante, da die Messung dann immer noch stimmen würde.
Im Fall von (1) oder (3) versuchst Du einen variablen Wert gegen einen anderen variablen Wert zu bestimmen, das kann nichts werden - es sei denn, Du kennst exakt die Art und Weise in der sich die Helligkeit des Vergleichssterns verändert - dann könnte man das theoretisch rausrechnen ... also eher unwahrscheinlich.

Fazit:

Ein Paar "Comparison"/"Check" auf dem Bild suchen, das (zumindest für die Dauer der Bildserie) eine möglichst konstante Helligkeit gegeneinander hat!

Viele Grüße,
Axel
 
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