Spektrum der Saturnringe

TorstenHansen

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Hallo,

da sich Saturn zur Zeit ja die Kante gibt, habe ich mir gedacht, dass die Ringe ja wie ein Spalt bei einem Spaltspektrografen wirken könnten, und das mal mit meiner spaltlosen Anordnung ausprobiert zu spektroskopieren.

Oben seht ihr den originalen Abbildungsmaßstab mit überbelichtetem Planeten bzw. auf die Ringe belichtet (rechts) und auf die Saturnscheibe in 0ter Ordnung belichtet (links). Da das Spektrum und die 0te Ordnung nicht auf den Chip passen, habe die beiden Bilder aneinandergelegt, was an der Nahtstelle eine dunkle Linie vorgaukelt, die selbstverständlich ein Artefakt ist.

Das Spektrum unten ist von der im Bild oben liegenden Ringhälfte entnommen und bearbeitet wie bei punktförmiger Aufnahme, also Runterskalierung auf 1 Pixel Höhe und Raufskalierung auf 60 Pixel, danach Verdoppelung der Größe. Aus ästhetischen Gründen habe ich diesmal auch ein wenig geglättet.

Bitte für die höhere Auflösung auf das Vorschaubild klicken!

Link zur Grafik: http://www.aau.telebus.de/Ver_7/user/Torsten_Hansen/Spektren/Saturn20090405SpektrumRingew.jpg



Zum Vergleich, eine Nacht drauf, das Ganze bei höherer Belichtungszeit. Saturn erscheint natürlich jetzt auch überbelichtet. Außerdem waren noch 3 Monde mit dabei!
Die Linien im Bereich der Ringe sind hier noch deutlicher zu sehen!

Bitte für die höhere Auflösung auf das Vorschaubild klicken!

Link zur Grafik: http://www.aau.telebus.de/Ver_7/user/Torsten_Hansen/Spektren/Saturn20090407Ringspektrum2v1w.jpg


Viele Grüße
Torsten
 

AstroTigger

Mitglied
Hallöchen

Gratuliere zu dem gelungenen Experiment.

Da kommen natürlich gleich einmal verwegene Fragen auf:
Wie hoch müsste die Auflösung des Gitters eigentlich sein, damit man die Rot- bzw. Blauverschiebung aufgrund der Rotation erkennen kann? Oder für den Fall, dass das das Gitter schon so kann - wie schmal müssen die Satunrringe sein, dass man diese Verschiebung spaltlos erkennen kann?

Grüße
Andy
 
Hi

Ja das sind doch wirklich schöne Spektren, sogar Spektren der Monde sind zu erkennen.
--> Andy
Meinst du die Blauverschiebung die aufgrund der Rotation Jupiters enststeht oder, was ich deiner Frage eher entnehmen würde, die der Ringe? Dazu müsste man deren Rotationsgeschwindigkeit kennen...

Gruß
Thomas
 
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AstroTigger

Mitglied
Hallo Thomas

Die Rot-bzw. Blau-Verschiebung des Planeten selbst wäre natürlich auch toll, dafür braucht es neben einer hohen Auflösung dann aber auf alle Fälle einen Spalt.

Bei den Ringen haben wir - wenn die Ringöffnung sehr gering ist - einen ganz natürlichen "Spalt". Die Frage war nun, ob (wann) dieser dünn genug ist, und welche Spektrale Auflösung das Equipement benötigt, um zeigen zu können, dass (bedingt durch den Umlauf der Ringteilchen um Saturn) sie auf der einen Seite des Saturns Blau- auf der anderen Seite Rotverschoben auftauchen. An den Außenkanten von Ring A sind das ca. 60.000 km/h.

Wenn ich richtig Rechne (was durchaus eine berechtigte Frage ist ...), ergibt sich nach Dopplerverschiebung (vereinfacht angenommen, dass die Erde in Ruhe ist) eine Frequenzänderung von 0,005%.
Bei 500nm betrachtet müsste man also eine Änderung von 0,3 Angström messen können, um den Effekt aufzuspüren. Damit kann ich meine obigen beiden Fragen eigentlich schon selber beantworten: NEIN, es geht nicht!!

... Schade eigentlich.

Grüße
Andy
 

P_E_T_E_R

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Meinst du die Blauverschiebung die aufgrund der Rotation Jupiters enststeht oder, was ich deiner Frage eher entnehmen würde, die der Ringe? Dazu müsste man deren Rotationsgeschwindigkeit kennen...
... und die kennt man:


Saturn ........... D ........... T .............. v ..............v ................. v/c
Ringe ........... (km) ....... (h) ......... (km/h) ....... (km/s)

innere ...... 134 000 ....... 4.9 ..... ~ 85 900 ....... 23.9 ......... ~ 8 x 10^-5
äußere ..... 362 000 ..... 21.7 ..... ~ 52 400 ....... 14.6 ......... ~ 5 x 10^-5


Dabei sind D, T und v Bahndurchmesser, Umlaufszeit und Umlaufgeschwindigkeit der Ringteilchen, wobei die Umlaufzeit nach Kepler aus dem Durchmesser folgt, und v = D*pi/T.

Die letzte Spalte gibt den Dopplereffekt v/c = Delta lambda / lambda zwischen einer Ringseite und der Planetenscheibe an. Die Dopplerverschiebung zwischen den beiden gegenüberliegenden Ringseiten ist dann doppelt so groß.

Für den inneren Ring beträgt die Dopplerverbreiterung also maximal 2*(Delta lambda)/lambda = 1.6 x 10^-4, und für den äußeren Ring noch 1.0 x 10^-4.

Für lambda ~ 5000 Angstrom ist das also ein 0.5 Angstrom Effekt.

Mit freundlichen Grüßen,
Peter


 
Hi

ok die Geschwindigkeit der Ringe habe ich selber nirgens gefunden :).
Peters Rechnung stimmt.
Wieso ist das schade? Ist doch ein Ansporn einen Hochauflößenden Spaltspektrographen zu bauen...meiner könnte den Effekt denke ich wenn er perfekt justiert ist und ich den Spalt kleiner mache und nen Reducer benutze, messen.

Gruß
Thomas
 

TorstenHansen

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Hallo,

vielen Dank für Eure Rückmeldungen und das Interesse an den Saturnspektren.

Peter, ganz besonderen Dank für die Infos zum Dopplereffekt. Auf die Schnelle konnte ich´s jetzt leider nicht selber recherschieren.

Über die nötige Auflösung herrscht ja mittlerweile auch Klarheit. Das ist bei meiner Anordnung natürlich nicht drin.

Wollte man Saturns Rotation nachweisen, die zeitlich ja offenbar zwischen den Werten der inneren und äußeren Ringebene einzuordnen ist, bräuchte man ein Spaltbild des Planeten. Das habe ich prinzipiell bei meinem Aufbau nicht zur Verfügung.

Zum Vergleich zeige ich mal ein Bild eines Saturnspektrums, das ich aus ähnlichen Ergebnissen wie oben generiert habe.
Das Bild zeigt deutlich die Methanabsorptionen im Roten und Infraroten, die im Spektrum der Ringe genauso deutlich fehlen, da die Ringe kein Methan enthalten!

Der Grund für die relativ breiten Linien im Saturnspektrum ist natürlich die spaltlose Anordnung!
Im heller bearbeiteten Saturnspektrum (Mitte), sieht man auch das Absorptionsband bei 880nm.

Link zur Grafik: http://www.aau.telebus.de/Ver_7/user/Torsten_Hansen/Spektren/Saturn20090410Spektren2w.jpg

Das Bild zeigt zusätzlich ein Spektrum von Titan, welches die gleichen Methanabsorptionen und damit indirekt Titans Atmoshäre offenbart.

Ganz unten seht Ihr das Saturnspektrum in Originalgröße, in Helligkeit auf die Ringe bearbeitet.


Viele Grüße
Torsten
 
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P_E_T_E_R

Mitglied
Hallo Torsten,

alle Achtung, es ist wirklich erstaunlich, was Du da mit vergleichsweise einfachen Mitteln, dafür aber mit viel Begeisterung zustande bringst!

Kann man nur hoffen, dass andere Sternfreunde sich davon anstecken lassen ...

Mit freundlichen Grüßen,
Peter

 
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