Spektroskopie mit dem StarAnalyzer

Die Rotverschiebung eines Quasar mit eigenen Mitteln vermessen. Das war das Ziel.

Ein kurzer Sprung zurück:

Vor einiger Zeit hatte ich mir ein Spektroskop mit einem Prisma gebaut und darüber hier berichtet. Damals war das noch aus reinem Spaß am Basteln geboren. Doch später stellte sich heraus, dass ich das Fach „Weltraumastronomie“ belegen würde, welches mit einem selbst ausgearbeiteten Projekt abschließt.

Zusammen mit meinem Kommilitonen Marco Gosch war das Projekt schnell beschlossene Sache und auch unser Professor war von der Idee sehr begeistert.

Nun also doch Spektroskopie. Zur Verfügung standen uns ein 8“ f/5 Newton, eine DFK21 und später eine ASI 120MM Kamera. Das Herzstück war aber natürlich der StarAnalyzer mit 100 Linien pro mm.

Für die Auswertung kam die Software „RSpec“ zum Einsatz, die einfach ideal für den StarAnalyzer ist.

Das selbstgebaute Spektroskop fiel leider durch den geringen Fokusweg des Newtons und dem Fehlen der 0ten Ordnung (zur Kalibration) weg. Der StarAnalyzer ist dadurch wesentlich einfacher in der Handhabung und kann wie ein normaler 1,25“ Filter eingeschraubt werden.

Wir wählten als erste Versuche ca. 40 helle Hauptsterne (bis 4mag) des Frühlingshimmels aus. In den Sternbildern Löwe, Jungfrau, Bärenhüter, großer Bär, Leier und nördl. Krone. Durch RSpec konnte man richtig sehen wie zb. Die Balmer Linien beim Live-Stacken immer deutlicher wurden.

Die Sternspektren wurden von uns analysiert und auf besondere Merkmale ihrer Spektralklassen untersucht.

Dann machte uns das Wetter hier in Aachen einen dicken Strich durch die Rechnung und es dauerte einige Wochen bis zur nächsten klaren Nacht. Jetzt war das einzige Ziel der Quasar 3C273, der erste seiner Art, zu finden und auf Festplatte zu bannen. Doch hier zeigte sich ein großes Problem. Der Quasar steht mitten in der Jungfrau, die zu diesem Zeitpunkt schon sehr tief im Westen und somit nahe der Lichtglocke der Stadt lag.

Es musste also ein Ausweichobjekt gefunden werden, denn wir wollten unbedigt eine Rotverschiebung messen und natürlich daraus die gängigen Berechnungen durchführen wie zb. Emissions- und heutige Distanz.

Quasare sind an sich nicht sehr hell am Nachthimmel und nur wenige sind im Bereich der Leistung unseres Instruments. Als Ausweichmöglichkeit fanden wir Markarian 421. Ein Blazar der uns direkt in einen seiner Jets schauen lässt und mit ca. 13 mag gerade noch so für uns erreichbar ist.

Er ist laut Literatur ca 500 Mio Lichtjahre entfernt, wir haben eine Rotverschiebung von z = 0,032258 bei einer Emissionsdistanz von 447,17 Mio LJ gemessen. Das war eine Abweichung von 7,45% von Literaturwert mit einer Messgenauigkeit von +-11,37%

Schon recht ordentlich für den kleinen StarAnalyzer.

Wir hatten jetzt schon etwas Erfahrung in der Auswertung und wussten nun worauf man dabei achten muss. Da muss doch noch der Quasar gehen! Nicht so einfach bei der 80 Jahre alten Montierung der Sternwarte Aachen das schwache Sternchen zu finden.

Mit der Hilfen von Blogger-Kollege Jan Hattenbach – einem sehr erfahrenen DeepSky Beobachter – fanden wir schließlich doch noch unser Zielobjekt, 3C273.

Die Aufnahmen waren zuerst etwas enttäuschend, er war zwar da und auch das Spektrum, aber schwach und sehr verrauscht. Doch nach 2 Tagen Grübeln und Bilder stacken trauten wir unseren eigenen Rechnungen kaum und rechnenten mehrmals unabhängig voneinander nach.

Die Ergebnisse besagen:

Rotverschiebung z = 0,158197 und eine Emissionsdistanz von 1,9 Mrd. LJ

Die Abweichung gegenüber dem Literaturwert lag bei -0,09% mit einer Messgenauigkeit von +-0,57%

Messgenauigkeit = Ablesegenauigkeit der gemessenen Intensitätskurve in RSpec.
Hier geht’s zur kompletten Dokumentation des Projekts.
Hier zum zweiten Teil mit 3C273.