Ein Spektroskop - was tun damit ?

Hallo zusammen,

falls jemand doch einmal Interesse bekommen sollte, sich mit diesem Thema zu beschäftigen, dann ist das auch schon für geringes Geld möglich.

Der Star Analyser macht das möglich:


Gerade an punktförmigen Objekten wie Sternen erübrigt sich der Spalt zunächst. An planetarischen Nebeln z.B. entstehen dann mehrere BIlder des Nebels auf Höhe der jeweiligen Emissionslinie.
Vorteil: Man kann ganze Sternfelder auf einmal spektroskopieren und sich die Sterne/Objekte raussuchen, die am meisten interessieren.

Wer es also mal versuchen mag . . . .

Hallo Karsten,

klar, warum nicht ? Bei dem Preis kann man doch nichts falsch machen und damit experimentieren.

Mit so etwas habe ich übrigens schon zu Schulzeiten mit der Spektroskopie begonnen. Allerdings hatte das Gitter von damals nur 250 l/mm. Ich habe es vor die Kamera montiert und staunend die Spektren der Straßenlaternen angeschaut. Am Himmel habe ich leider damit damals nichts erreicht.

Der Unterschied zum Star Analyser liegt wohl primär darin, daß dieser ein geblaztes Gitter hat, das das Licht vorrangig in die erste Ordung konzentriert, damit wird dieses Spektrum lichtstärker.
Andererseits - bei Deiner Kameraausstattung machen auch etwas längere Belichtungen keine Probleme.

Vielleicht bestelle ich mir auch so einen Satz Gitter und probiere sie aus.

Hallo zusammen,

vielleicht noch einige, in gewisser Weise themenübergreifende Gedanken:

Gerade bei der Astrospektroskopie ist es vor größeren Investitionen wichtig zu wissen: WAS WILL ICH EIGENTLICH DAMIT ??
Nach meiner ersten Vorstellung des Themas hatte sich ein jetzt leider nichtmehr hier Aktiver für den Star Analyser entschieden, ein wenig damit experimentiert, ein sehr schönes Bild von M 57 in einzelnen Spektralbildern gezeigt und dann fast vorwurfsvoll gefragt "Was soll ich jetzt damit machen ? Sag´es mir !"

DAS - sollte ich mir vorher überlegen, mich vorher kundig machen was ich damit alles erreichen kann und - ob mich das überhaupt interessiert.
Gerade als Spektroskopiker.
Im Grunde ebenso als Veränderlichenbeobachter, Doppelsterntrenner, Minor-Bodies-Astrometrierer, Meteor-Scatterer und Wasserstoffradio-Hörer . . . . .
Bei alledem kommen eben keine hübschen und publikumswirksamen Bilder heraus.
Bei alledem sitzt man auch beträchtliche Zeit am Rechner und beeindruckt dennoch mit den Ergebnissen hinterher nicht die breite Masse und kommt auch sicher nicht mit großartigen Resultaten (also in diesem Fall mit Bildern) in´s Wochenblättchen, wie es hier in meiner Gegend sehr verdient (!) immer wieder passiert.

Ästhetik von schönen Deep Sky-Fotos können viele Menschen verstehen, die Ästhetik von nüchternen Diagrammen und den Erkenntnissen dahinter eher nicht.

Also - warum mit der Astrospektroskopie beschäftigen ?

Was hat es MIR zu sagen ?

Hi Micha,
stimmt. Ich stelle auch einfach nur eines der Fachgebiete vor, das mich besonders fasziniert und das möglichst ohne Wertung und rein informativ.
Micha, ich habe es mir längst abgewöhnt, hier Beiträge zu schreiben in der Hoffnung, daß ein Austausch zum Thema entsteht oder ich auch nur Antworten erhalte.
Es wäre zu deprimierend.
Ich teile, was mich fasziniert und freue mich über jede Antwort, jeden Kommentar und jede Resonanz und vielleicht weckt es etwas Interesse auch bei Mitlesern außerhalb des Forums.
Ich erwarte nichtsmehr, ich erhoffe nichtsmehr und manchmal wundere ich mich - so z.B. über ein neues Mitglied, der hier und da mal Profile oder uralte Beiträge liest, es aber nicht für nötig hält, mal kurz Hallo zu sagen.

Ich mag dieses Forum dennoch und wenn ich aufhöre zu schreiben, dann wird es dem Forum auch nicht nützen.
Ah und sorry - mein letztjährig gestarteter Sonnen-Thread leidet in diesem Jahr leider an schlechtem Wetter in Verbindung mit hoher Arbeitsbelastung bei bisher tiefem Sonnenstand und frühem Untergang. Wird vielleicht bald wieder besser.

So, und nun vertiefe ich mich noch etwas in die Feinheiten der BASS-Software und hoffe auf Wetter, um endlich mal in den Garten zu gehen.

In dem Sinne - schönen Sonntag.

Hallo Frank,

es freut mich sehr, daß Dich das Thema interessiert !
Dann werde ich auch gerne darüber weiter hier schreiben !

Es stimmt, ich mache das ziemlich akribisch, aber anders würde es auch wenig Sinn machen.
Um mit den Informationen die der Spektrograph liefert hinterher auch etwas anfangen zu können ist eine gewisse Struktur und Planung nötig und ohne Kalibrierdaten habe ich dann hinterher ein Diagramm mit reduzierter Aussagekraft.

Meine Session vom Montag an Aldebaran und Beteigeuze vergleicht so nebenher noch die Brauchbarkeit zweier Kalibrierlampen und behandelt auch die Frage, wie hoch die Temperatursensitivität des Equipments bei geringer Auflösung ist.

Das ist jetzt auch der Auftakt, die Spektroskopie mit höherer Auflösung, also dem 900er Gitter zu starten. Da passt dann wirklich nur noch ein kleiner Ausschnitt des Spektrums auf den Chip.

Dann wären auch Experimente mit dem 1200er GItter dran; inzwischen steht auf der Herstellerseite, daß dieses Gitter nur für den Bereich um Ha herum wirklich nutzbar wäre - zu Zeiten meiner Bestellkung gab es diese Einschränkung noch nicht und ich habe auch Arbeiten gelesen, bei denen dieses Gitter nutzbringend auch im grünen Bereich angewendet wurde.
Mal sehen, was geht.

Das mag für viele ein sehr trockenes Thema sein aber ich kann dabei sehr gut vom Alltag abschalten und im wahrsten Sinne des Wortes tief in einen Stern eintauchen.

Hallo Michael,

ohne daß das meine primäre Ambition ist kann man mit diesem Fachgebiet die forschende Astronomie tatsächlich unterstützen. Es gibt immer wieder Kampagnen in die Amateure eingebunden sind denn wir können, was die Fachastronomie nicht gut kann: Daten von einzelnen Objekten über längere Zeiträume und in großem Umfang sammeln.
Illusorisch bei dem heutigen Run auf Beobachtungszeit an Großteleskopen - auch automatisierte Überwachungsgeräte sind gut ausgebucht.

Ganz ähnlich übrigens bei den Veränderlichenbeobachtern - da gibt es auch große Kooperation mit den Spektroskopikern.

Früher, bevor ich mich beruflich völlig neu orientiert habe hatte ich spektroskopisch mit IR, UV und NMR zu tun. War sehr spannend und hat mich nie ganz losgelassen.

Was man im Bereich Astrospektroskopie für erschwinglich hält ist natürlich vor allem eine Frage der eigenen finanziellen Möglichkeiten. Der Star Analyser ist für knapp über 100 € zu haben und mit dem kann man vor allem an Sternen schon einiges machen.
Spaltspektrographen liegen da natürlich ein gutes Stück drüber und wer gleich auf hochauflösende Echelle-Spektrographen zugreifen möchte wird mehr als 7000 € investieren müssen.

Hier entscheidet wirklich die Frage, was ich damit machen möchte darüber, was investiert werden muß.
Wer als Amateur mit nach Exoplaneten suchen möchte wird an so einem Gerät kaum vorbeikommen; mein eigenes Gerät mit höchstauflösendem Gitter ausgestattet ist auf jeden Fall auch schon für Radialgeschwindigkeitsstudien an Sternen geeignet, ebenso für den Nachweis und die Beobachtung spektroskopischer Doppelsterne und auf jeden Fall kann man damit tief in die Physik und Chemie der Sterne und z.B. auch der Gasnebel eindringen. Besonders spannend an planetarischen Nebeln.
Und falls doch mal eine größere Supernova hier sichtbar werden sollte - dann wäre das spektroskopisch und photometrisch ein Traum und ich wäre dafür bereit.

Hallo zusammen,

nach diese grundlegenden Betrachtungen zur Spektroskopie möchte ich nun wieder in die Praxis einsteigen.

Ich habe mich ja schon intensiver darüber ausgelassen, was die Aufnahmen der Objektspektren überhaupt verwertbar macht: Die Kalibrierung und die Datenreduktion.
Wer Astrofotografie betreibt kennt ja die Notwendigkeit von Flats, Darks und Bias.
Während ich hier Bias-Aufnahmen bislang nicht für notwendig erachtet habe können Flats schon wichtig werden, wenn es darum geht, Linienintensitäten zu normieren.
Der Sinn von Darks ist wohl allgemein bekannt.
Sinnvoll ist es natürlich auch, das Objektspektrum vom Spektrum des umgebenden Nachthimmels zu befreien, also Reflexionen von künstlicher Beleuchtung sowie Airglow - das läßt sich mit der BASS-Software recht schnell und elegant bewerkstelligen.

Danach erfolgt die Wellenlängenkalibrierung - wie schon beschriebe nwerden damit die Pixelzahlen in Wellenlängen umgerechnet durch Vergleich mit Kalibrierlampen. Von größter Wichtigkeit ist es, daß das Kalibrierspektrum bei gleicher Temperatur und gleicher Aufnahmegeometrie aufgenommen wird, da beides Einfluß auf Form, Größe, Lage und Verkippung des Spektrographen hat.
Ich erreiche das inzwischen so, daß ich über einen Klappspiegel wahlweise das Objektspektrum oder das Licht der Kalibrierlampe auf den Spektrographen leite. Auf diese Weise bleibt die Geometrie erhalten und der Wechsel kann sehr schnell erfolgen.
Vergangenen Montag habe ich nun neben der Aufnahme von Spektren von Aldebaran und Beteigeuze auch Kalibrierspektren aufgenommen und zwar zu Analysezwecken vor und nach der Aufnahme der Objektspektren. Zusätzlich habe ich mittels IR-Thermometer die Temperatur des Spektrographen festgehalten.
Ich möchte damit überprüfen ob der zeitliche Versatz zu Abweichungen im Kalibrierspektrum führt - analog zu dem bekannten Problem bei Langzeit-Astrofotografie, daß sich die Fokuslage mit der Temperatur ändert und regelmäßig korrigiert werden muß.

Hier nun der Vergleich der Kalibrierspektren meiner Ne-Lampe vor und nach den Objektspektren:



Bei dieser Auflösung und diesem zeitlichen Abstand sind hier keine Differenzen erkennbar.
Praktisch bedeutet das für mich nun einen reduzierten zeitlichen Aufwand bei der Beobachtung, es reicht ein Kalibrierspektrum aus.

Da ich schonmal dabei war, habe ich auch zwei Kalibrierlampen hier verglichen:



Spektrum Nr.3 stammt vom RELCO SC 480 Glimmstarter der eine Gasfüllung bestehend aus Argon, Helium und Neon hat. Sehr schön sind die Übereinstimmungen der Neon-Emissionslinien bis ca. 680 nm zu erkennen. Eine geringe Menge Wasserstoff scheint ebenfalls enthalten zu sein, Ha ist sehr schwach erkennbar.
Ab 690 nm wirken die Linien des Ne leicht in´s Rote verschoben zu sein - alternativ, ausgehend von der Prämisse, daß keine Verschiebung vorliegt und die starken Emissionen Argon zuzuschreiben sind stellt sich die Frage, warum die Übereinstimmungen mit den Ne-Emissionen dann so schwach ausfallen.

Hat jemand eine Idee ?

Hallo Michael,

vielen Dank, daß Du Dir auch etwas Gedanken über mein "Neon-Problem" gemacht hast.

Die Verschiebungstheorie ist auf jeden Fall vom Tisch, die Höhe der Peaks würde im Verhältnis auf keinen Fall passen.
Diese Peaks gehören klar zu Argon und zu den diversen "Blends", also hier nicht aufgelöste Gruppen von Einzelpeaks mehrere Elemente.
Ich gehe jetzt davon aus, daß die Gasfüllung nur aus wenig Neon, genz wenig Helium, noch weniger Wasserstoff und vor allem aus Argon besteht.
Was nützlich ist, denn wie Du richtig festgestellt hast deckt Neon den blauen Bereich nicht ab.
Argon tut das und deshalb sind diese Glimmstarter auch sehr interessant für die Spektroskopie.
Ich glaube aber, daß ich wirklich eher auf den Osram ST 111 setzen werde weil der neben Argon eine nennenswerte Menge Wasserstoff als Füllgas hat was mir die komplette Balmerserie zur Kalibrierung bereitstellt.

Die jeweilige Auflösung der Spektren hängt von diversen Faktoren ab - eingesetztes Gitter, Spaltöffnung, Pixelgröße der Kamera, Wellenlänge . . .
Was da erreichbar ist, z.B. gerade bei der Bestimmung von Radialgeschwindigkeiten, da kann ich folgenden Link empfehlen:

Radialgeschwindigkeitsmessung mit DADOS, Gitter 1200 l/mm

So, Zeit, den Thread mal etwas weiterzuführen.

Praktisch konnte ich in den letzten Wochen aus Witterungs- und beruflichen Gründen nicht viel machen.
Ich habe mich aber nochmal des "Neon-Problems" angenommen und die Peaks die meiner Ansicht nach nicht passen wollten über diverse Datenbanken mit den Laborwellenlängen verglichen.
Ich sag´s mal so (auch wenn mir das bei diesem Thema ein Graus ist): Die Peaks der Neon-Kalibrierlampe passen weitgehend zu den Laborwellenlängen, nur im höheren Wellenlängenbereich ergeben sich leichte Abweichungen.
Ich komme also auch hier nicht daran vorbei, die Instrumentenfunktion aus den Kalibrierspektren herauszurechnen.
Werde ich versuchen, mal sehen ob es dann paßt.

Die Peaks von RELCO SC 480 Glimmstarter passen ebenfalls im Rahmen dieser Genauigkeit zu den Laborwellenlängen, die starken Peaks im höheren Wellenlängenbereich resultieren vor allem aus Argon, verdecken teilweise Neonpeaks und generell ist die Neonbefüllung dieses Glimmstarters offenbnar sehr viel geringer als in der BAADER Ne-Kalibrierlampe.

Vorteil des SC 480: auswertbare Peaks über das gesamte Spektrum, also auch im Blauen.