Astronomie in Zeiten von Corona 2020

Mit Beiträgen von:

• Melina Anna Mitsakos (Gymnasium Wülfrath), AstroTreff am CFG Wuppertal: Ein „neuer“ Stern in Galaxie M61: Die Supernova SN2020jfo
• Adrian Groh & Ashraf Lutfi, Projektkurs Astronomie Q1 am CFG: Planetarische Nebel – Auch Sterne leben nicht ewig …
• Karim El Ouaamari, Projektkurs Astronomie Q1 Am Kothen: Die Wolkenhülle des „Abendsterns“ – Videografie des Planeten Venus im ultravioletten und infraroten Licht
• Johannes Heinemann, Master-Student an der Bergische Universität Wuppertal: Protuberanzen, leuchtende Plasmabögen am Sonnenrand
• Johannes Heinemann, Die Aktive Region AR 2760 auf der Sonne
• Hendrik Tackenberg, Henri Wagner, Abiturienten des CFG 2019: Der Kugelsternhaufen Messier 3
• Gianna Praum, Bachelor-Studierende der Bergischen Universität Wuppertal: Die stürmische Sonne: Protuberanzenbeobachtung im H-alpha-Licht
• Nadine Bratek & Greta Hollender, Projektkurs Astronomie Q1 am CFG: Der „Supermond“ am 7. April 2020
• Nadine Bratek & Greta Hollender, Projektkurs Astronomie Q1 am CFG: Rendezvous von Mond und Venus am Abendhimmel am 25. April 2020
• Michael Winkhaus, Physiklehrer Lehrer am CFG: Mutter Ziege und ihre sieben jungen Geißlein am Himmel als Mutmacher in der Corona-Krise
• Colin Thiel, Westerwald-Gymnsium, Altenkirchen: Galaxienfotografie bei (fast) vollem Mond

Ein „neuer“ Stern in Galaxie M61: Die Supernova SN2020jfo

von Melina Anna Mitsakos, Gymnasium Wülfrath und AstroTreff am CFG

Vor 66 Millionen Jahren endete in der Galaxie M61 (NGC 4303) das Leben eines Sterns mit einer spektakulären Supernova. Am 06.05.2020 erreichte das bei der Supernova ausgesandte Licht die Erde und die Augen vieler Astronomen.

Wenn ein Stern sehr viel Masse hat und die Kernfusion in seinem Inneren nach einer bestimmten Zeit aufhört, fällt der dadurch entstandene, nach außen gerichtete Strahlungsdruck weg und der Stern zieht sich aufgrund seiner eigenen Gravitation (Schwerkraft) zusammen. Gerade der Kern wird dadurch sehr dicht, und wenn weiter Material auf den Kerns einstürzt, prallt dieses einfach am Kern ab. Es wird ins Weltall zurückgeschleudert und löst dabei noch eine Druckwelle aus, die das Material, das sich in den äußeren Schichten befindet, auch weiter nach außen schleudert. Bei einer Supernova wird unglaublich viel Energie freigesetzt, die man in Form von Licht beobachten kann. Eine Supernova kann zwischenzeitlich so hell wie eine ganze Galaxie scheinen, allerdings ist sie schon nach ein paar Wochen nicht mehr im sichtbaren Bereich des Lichtes zu sehen.

Schaut man sich Spektren der Supernova an, so kann man die blaue Farbe der Explosionswolke bestätigen. Diese muss richtig heiß sein und wird ihr Strahlungsmaximum weit im UV-Bereich haben.

„Am Freitag berichtete mir Herr Koch von der kürzlichen Entdeckung der Supernova SN2020jfo und fragte mich, ob ich nicht Lust hätte, davon eine Aufnahme zu machen, zumal ich kürzlich erst eine Facharbeit zu dem Thema Sternentwicklung geschrieben habe und mich natürlich brennend dafür interessiere.

Schnell war ein Termin ausgemacht und nur einen Tag später trafen wir uns bei einem Videoanruf über Jitsi und Herr Koch zeigte mir mithilfe der Remote-App AnyDesk, wie man Bilder mit dem Teleskop aufnehmen konnte. Er hatte natürlich vorher schon das Teleskop entsprechend vorbereitet, aber dennoch konnte ich etwas über die Steuerung von Teleskopen lernen, was ich vorher noch nie getan hatte. Das alles war sehr spannend für mich, und das Sahnehäubchen auf dem Ganzen war, dass ich mithilfe selbst aufgenommener Bilder die Supernova, die Galaxie und ihr Umfeld sehen konnte. Das lange Aufbleiben hat sich wirklich sehr gelohnt, und es war für mich eine tolle Erfahrung. Zwei Tage später trafen wir uns erneut zur Bildbearbeitung und Auswertung bei einem Videoanruf. Schließlich maßen wir noch die Helligkeit der intensiv blau erscheinenden und folglich sehr heißen Supernova, wobei wir auf einen Wert von 14,61mag kamen, den auch schon andere Astronomen gemessen haben.

Insgesamt war es ein unvergessliches Erlebnis und mein Dank gilt Herrn Koch, der mir dieses ermöglichte.“

Planetarische Nebel – Auch Sterne leben nicht ewig …

Ein erstes Angebot für teleskopische Fernsteuerungsmöglichkeiten nutzten Mitte März Ashraf Lutfi und Adrian Groh, beide im Projektkurs Astronomie Q1 von Bernd Koch. Sie begannen mit Ihren spektroskopischen Messungen sogenannter Planetarischer Nebel. Das sind „sterbende“ Sterne in der Endphase ihres stellaren Lebens, die sie als Weiße Zwerge mit umgebender abgestoßener Sternhülle beenden. In der Schönwetterperiode Mitte/Ende März 2020 wurden per Remote Control erste Daten für eine Forschungsarbeit gewonnen.

„Dass die Sternwarte des CFG aufgrund der aktuellen Corona-Pandemie so plötzlich schließen musste, war aufgrund der kommenden wolkenlosen Nächte ersteinmal sehr schade. Wir hatten zwar das Glück, die kritischen Aufnahmen und Beobachtungen, welche wir für unsere Projektarbeit benötigen, zum Zeitpunkt der Schulschließungen bereits aufgenommen zu haben, jedoch hatten wir trotzdem vorgehabt, noch mindestens einen weiteren Planetarischen Nebel zu spektroskopieren, um einen Vergleich erstellen zu können. Als Herr Koch dann vorschlug, die Beobachtung digital mit ihm zusammen an seiner privaten Sternwarte im Westerwald durchführen zu können, schien dies wie die ideale Lösung. Wir würden einen noch klareren Himmel haben als hier in Wuppertal und unsere Beobachtungen trotz der andauernden Corona-Krise durchführen können. Wir waren zwar nicht physisch am Teleskop anwesend und konnten daher Dinge, wie das Ansetzen des Spektrographen, nicht selber durchführen. Dies übernahm dann unser Projektkursleiter Herr Koch. Den Großteil der Messung, also die Steuerung von Teleskopmontierung und Kamera, welche am Computer stattfindet, konnten wir mit Hilfe der App „AnyDesk“ jedoch selber übernehmen und dank einer Überwachungskamera, welche eine live-Übertragung des Teleskops ermöglichte, alles bestens mitverfolgen. Wir nutzten also mehrere sternenklare Nächte in Folge, um unsere Arbeit zu erweitern, während wir über das Online-Kommunikationsprogramm „Skype“ weiterhin, trotz der räumlichen Entfernung zueinander, in Kontakt bleiben und uns austauschen konnten. Schlussendlich ist es natürlich immer noch etwas Anderes, selber neben dem Teleskop stehen zu können und dieses bei den Aufnahmen direkt zu begleiten, als im Warmen daheim am Computer zu sitzen und zu wissen, dass alles irgendwo gerade passiert. Nichtsdestotrotz war diese Methode, angesichts der aktuellen Lage, die optimale Alternative, um weiterhin Astronomie betreiben zu können, und letztendlich erhielten wir auch äußerst zufriedenstellende Resultate.“

Adrian Groh und Ashraf Lutfi (Projektkurs Astronomie Q1)

Die Wolkenhülle des „Abendsterns“ – Videografie des Planeten Venus im ultravioletten und infraroten Licht

Venus ist unser nächster Nachbarplanet, umhüllt von einer dichten, heißen Teibhausatmosphäre aus überwiegend Kohlendioxid. Gleißend hell steht die Venus derzeit am Abendhimmel, nach Sonne und Mond das hellste Himmelsobjekt. Ideal für ein Schülerprojekt in diesen Wochen.

Karim El Ouaamari ist Schüler des Projektkurses Astronomie am Gymnasium Kothen, Wuppertal, unter der Leitung von Physiklehrer Sven Römer. Karim hatte das Pech, dass seine für Februar/März diesen Jahres geplante Venusbeobachtung und Teilnahme am Spektroskopiekurs ausfiel: Zuerst wegen des schlechten Wetters im Februar, und dann wegen der Schulschließung ab Mitte März.

Karim hat mein Angebot, die fotografischen Beobachtungen remote mit meinem heimischen Teleskop vorzunehmen, gerne angenommen. Nachdem ich am 24. April eine WhatsApp von Karim erhielt, öffnete ich meine Sternwarte und gerade mal eine halbe Stunde nach Aufnahme des Kontakts steuerte Karim meine Videokamera per AnyDesk und nahm die Videos auf. Das Seeing war aufgrund der durchziehenden Wolken nicht optimal, aber mit Hilfe der Videotechnik ist es möglich, aus einem Strom von Bildern die schärfsten Frames herauszufischen und zu einem guten Ergebnis zu verarbeiten.

Karim schreibt: „Corona schränkt uns vielleicht ein aber nicht die Astronomie. Vom globalen Stillstand sind zurzeit auch Schulen betroffen, doch das hält mich dank Herrn Koch nicht davon ab, Aufnahmen von der Wolkenülle der Venus zu machen. Noch am selbem Tag als ich ihm geschrieben habe, haben wir dann geskyped. Über dem Programm AnyDesk konnte ich auch auf sein Teleskop zugreifen, es steuern und mit seiner Hilfe auch die Aufnahmen machen.“

Anschließend verarbeiteten wir interaktiv die Videos mit der Software Autostakkert! und schärften mit Giotto nach. Mit dem Ergebnis, dass auf dem UV-Bild der Venus hell/dunkel-Wolkenstrukturen herausgearbeitet werden konnten.

Protuberanzen, leuchtende Plasmabögen am Sonnenrand

Auch in Zeiten niedriger Sonnenaktivität, die sich durch eine geringe Zahl oder gar Tage bis wochenlanges Ausbleiben von Sonnenflecken zeigt, lohnt es sich, auf die Sonne zu schauen. Genauer gesagt, auf den Sonnenrand. Der Blick geht in die über der Photosphäre liegende, nur rund 2.000 Kilometer dicke Chromosphäre der Sonne. Die Temperatur liegt dort mit 10.000K und mehr weitaus höher als in der 5.778K heißen Photosphäre. Die Chromosphäre ist im Bild als dünner Lichtsaum zu erkennen. Durch magnetische Wechselwirkungen und Strahlungsheizung wird der Wasserstoff zum typischen H-alpha-Leuchten angeregt.

Ob es sich lohnt, an das Teleskop zu gehen, kann man vorher ermitteln mit einem Blick auf diese Webseite des Kanzelhöhe Obervatoriums.

Johannes Heinemann schreibt:

„Im Zuge meiner Master-Thesis zum Thema Sonnenbahn und Tagbogen unseres Muttergestirns wollte ich gerne einige Aufnahmen der Sonne im Theorieteil einbinden. Da die Sternwarte am CFG durch die besondere Situation natürlich geschlossen bleiben muss, bot mir Herr Koch die Gelegenheit, an seiner privaten Sternwarte die Aufnahmen per Internet, Computer, Skype und Anydesk zu machen. So gelang es mir am 22.04.2020 einige Bilder der Sonnenoberfläche und einer Protuberanz zu schießen. Außerdem konnten wir einen Vogel , der sich später als metallern und sehr groß – ein Flugzeug-, durch das Bild fliegen sehen (https://www.schuelerlabor-astronomie.de/astroblog/). Trotz des besonderen Zustandes zur Zeit ist es gelungen, eigenhändig Astro-Aufnahmen zu machen und mit der heutigen Technik diese über eine weite Distanz durchzuführen. Durch die Kommunikation über den Video-Call wurden alle Sicherheitsmaßnahmen eingehalten und dennoch war das Teleskop nicht weiter als eine Armlänge entfernt. Über Anydesk konnte ich das Teleskop weitestgehend alleine steuern, auch wenn es natürlich nicht möglich war, selbstständig die Montage zu verändern. Abschließend kann ich mich nur sehr bei Herrn Koch für die Möglichkeit und die Hilfe bedanken und die Remote-Astronomie jedem nur wärmstens zu empfehlen.“

Die Aktive Region AR 2760 auf der Sonne

von Johannes Heinemann, 26.4.2020

„Dieses Mal kam die Beobachtung sehr spontan zu Stande. Nachdem ich bei der Sichtung der Sonne mittels des Live-Bilds des Kanzelhöhen-Observatoriums ein Fleck ausgemacht hatte, und Herr Koch glücklicherweise an diesem Tag auch Zeit für eine weitere Remote-Beobachtung hatte, konnten wir mit den Aufnahmen starten. Die kleine Sonnenfleckengruppe konnten wir sowohl im H-Alpha als auch im Kontinuum hervorragend aufnehmen. Außerdem zeigte sich eine Protuberanz, die ebenfalls sehr gut auf den Bildern zur Geltung kommt„

Der Kugelsternhaufen Messier 3

Sehr erfreut hatte mich eine Anfrage der beiden CFG-Abiturienten des Jahrgangs 2019, Hendrik Tackenberg und Henri Wagner. Sie zählten in den letzten Jahren zu meinen Aktivposten in der Astronomie am CFG, fertigten ihre Projektarbeit und Besondere Lernleistung mit einem astronomischen Thema an. Und sie nahmen erfolgreich am Wettbewerb Jugend forscht 2019 teil. Nun wollten die beiden vor Aufnahme eines Physikstudiums im Herbst 2020 noch ein Astroprojekt starten. Wir suchten uns den Kugelsternhaufen Messier 3 aus, der eine spezielle Gruppe von Veränderlichen Sternen enthält, die RR Lyrae-Sterne. Mittels photometrischer Langzeitmessungen kann beispielsweise die Entfernung des Sternhaufens ermittelt werden. Die Auswertung der umfangreichen Daten wird zu gegebener Zeit hier publiziert.

Nach einem Einführungsabend zur Steuerung meiner Sternwarte haben Hendrik und Henri am 22./23.4.2020 vom 22 bis 2 Uhr meine Teleskope und Kameras remote bedient, hier das Dashboard:

Henri Wagner schreibt:

„Remote Astronomie in einer Corona-Welt: Kugelsternhaufen-Fotografie von Zuhause.

Es gibt nichts, was einen besser von der Vereinzelung der Welt ablenken könnte, als der Himmel selber. Dies erfuhren wir, nachdem wir unseren (ehemaligen) Lehrer der Astronomie, Bernd Koch, nach einer Möglichkeit fragten, an einem astronomischen Projekt teilzunehmen. Während wir via Skype konferierten, durften wir mit AnyDesk sein privates Teleskop steuern. Thematisch auf unsere Besondere Lernleistung aufbauend, fiel die Themenwahl auf die Beobachtung pulsationsveränderlicher Sterne in einem Kugelsternhaufen. Das sollte uns einige, durch den fehlenden Flugverkehr erstaunlich klare Nächte ohne Kondensstreifen beschäftigen, in denen uns Bernd Koch zu jeder Minute zur Seite stand – als, wie er so nett betonte „Forschungskollegen“.

Es tut gut zu lernen und zu forschen, gerade in diesen Zeiten, ohne ständig den Atem der Schule im Nacken zu spüren oder auch nur eine Bewertung zu beabsichtigen. Für uns war es ein Einblick in die Wissenschaft.

Wir widersprechen den Worten Herrn Kochs zu Beginn: Für uns war der Weg in den Himmel noch nie so leicht.“

Henri Wagner

Hendrik Tackenberg schreibt:

„Für mich begann dieses Jahr mit der Vorfreude auf ein dreimonatiges Praktikum bei der ESO in Chile. Das Ziel des Praktikums war es zu prüfen, ob anhand der lokalen Winddaten kurzfristige Vorhersagen für den Verlauf des Seeing zu treffen sind. Nach bereits zwei Wochen wurde dann aufgrund der fortschreitenden Pandemie Home-Office angeordnet, sodass sich meine Chancen sowohl Menschen als auch das Land kennen zu lernen auf ein Minimum schmälerten. Aufgrund der Einreisesperren und Flugstreichungen musste ich Chile leider nach weniger als einem Monat frühzeitig verlassen. Glücklicherweise kann ich jedoch das Praktikum auch von Deutschland aus fortführen. Parallel kamen Henri und ich auf die Idee, ein weiteres neues Projekt aufzugreifen, um die unfreiwillige Pause gebührend zu füllen.

Mich freut es, dass wir die Möglichkeit haben, mit Hilfe von Remote-Astronomie auch im Moment weiterhin Astronomie betreiben zu können. Im weiteren Sinne definiert sich schließlich sowohl die stetige Hürde als auch der Reiz der Astronomie gerade in der Überwindung von Distanzen.“

Hendrik Tackenberg