Der pulsierende Stern SZ Lyncis im Sternbild Luchs

von Katrin Fortak

Eigentlich hatte ich mich ja sehr darauf gefreut, gemeinsam mit Bernd Koch die Sternwarte am CFG kennen zu lernen, um gemeinsam mit Schülern spannende astronomische Projekte durchführen zu können. Leider hat uns ja bekanntlich auch hier Corona einen Strich durch die Rechnung gemacht. Dennoch wollte ich die Astronomie nicht komplett beiseite schieben und so habe ich unsere heimische Dachterrasse für astronomische Aktivitäten genutzt.

Katrin Fortak verstärkt seit März 2020 das CFG-Astro-Team. Nach Ihrem Studium der Astrophysik an der Ruhr-Universität Bochum arbeitete sie dort als wissenschaftliche Mitarbeiterin und wechselte dann in die Industrie. Sie ist zudem erste Vorsitzende der Sternwarte Neanderhöhe Hochdahl e.V. Ihr Lieblings-Arbeitsgebiet in der praktischen Astronomie ist die Sternphotometrie.

Das Schöne an der Photometrie ist, dass man auch mit einfachen Mitteln sehr gute, wissenschaftlich wertvolle Daten sammeln kann. Damit diese Ergebnisse nicht einfach auf meiner Festplatte versauern, veröffentliche ich meine Messdaten immer in der Datenbank der AAVSO (American Association of Variable Star Observers; www.aavso.org). Dort greifen häufig auch professionelle Wissenschaftler auf die Daten zu und nutzen Sie für Ihre wissenschaftlichen Arbeiten. Man bekommt sogar eine kurze Infomail, wenn die eigenen Daten verwendet wurden.

Innerhalb einer Nacht vollständig zu vermessen – und daher auch sehr gute Zielobjekte für die Beobachtungen mit Schülern – sind kurzperiodische Veränderliche Sterne mit einer großen Helligkeitsamplitude. SZ Lyn ist ein sogenannter pulsationsveränderlicher Stern vom Typ Delta Scuti im Sternbild Luchs (lat. Lynx), rund 1.240 Lichtjahre von der Erde entfernt. Seine Masse beträgt 1,57 Sonnenmassen. In nur 2 Stunden und 53 Minuten ändert er seine visuelle Helligkeit im Bereich V=9,08 bis 9,72 Größenklassen.

Für die Aufnahmen habe ich die SBIG ST-7 Kamera der Sternwarte Neanderhöhe verwendet und Astroart benutzt, um die Aufnahmen zu steuern. Ich habe diesmal nicht guiden (also die Nachführung per Kamera überwachen und nachregeln) können, so dass ich häufiger den Bildausschnitt korrigieren musste. Ddaher auch die Lücken in der Lichtkurve. Ich habe gut eine Periode des Sterns lang Aufnahmen gemacht. Es sind dabei 200 Bilder à 45s Belichtungszeit entstanden. Leider sind zum Ende der Beobachtungszeit einige leichte Wölkchen aufgezogen, so dass die Bilder zunehmend „unschärfer“ wurden. Zusätzlich zu den eigentlichen Bildern des Sterns habe ich noch die üblichen Kalibrieraufnahmen wie Darks, Flatfields und Flatdarks gemacht und später jedes einzelne Bild damit kalibriert.

Mein üblicher „Workflow“ besteht darin, die Bilder mit Astroart zu kalibrieren und anschließend zu dem Onlinetool VPhot der AAVSO hoch zu laden, um dort die Photometrie durchführen zu können. Üblicherweise dauert diese Art der Auswertung, abgesehen von der Zeit, die VPhot zum registrieren der Daten braucht, nur sehr wenig Zeit.

Bernd ein anderes Softwarepaket empfohlen: Muniwin. Ich bin ja sehr neugierig und experimentierfreudig und habe mir das Programm also herunter geladen und ausprobiert. Nach einer kurzen Einarbeitungszeit und einiger guter Anleitungen im Internet konnte ich also meine Daten nun auch komplett mit Muniwin kalibrieren und photometrisch auswerten. Ich muss aber sagen, dass die Kalibrierung mit Muniwin etwas aufwändiger bzw. umständlicher ist als mit Astroart. Die Photometrie dagegen klappte ganz gut, wenn man einmal die Bilder entsprechend registriert hat, also die Sterne in allen Bildern richtig detektiert und zwischen den Bildern korreliert hat. Dies erfordert etwas Übung und Wissen, wie Sterne von Muniwin erkannt werden und an welchen Parametern man „drehen“ muss, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen. Ist dies aber erst einmal geschafft, ist die photometrische Auswertung sehr einfach. In meinem Fall habe ich sowohl bei Muniwin als auch bei VPhot die gleichen Vergleichs- (Auffindkarte: 109 und 115) und Check-Sterne (121) verwendet. Somit sollte das Ergebnis der photometrischen Auswertung nahezu identisch sein. Es sind dennoch leichte kleine Abweichung im Bereich der Fehlertoleranz zu erwarten, da jede Software eigene Algorithmen zum Auslesen und Auswerten verwendet.

Der Vergleich beider Lichtkurven zeigt, dass die erwarteten Ergebnisse auch zustande gekommen sind. Die kaum sichtbaren Fehlerbalken beziehen sich auf die Fehler bei der Auswertung jedes einzelnen Bildes, unabhängig von der Lichtkurve. Diese Fehler wurden von VPhot mit rund 0,002 mag, bzw. Muniwin mit rund 0,003 mag angegeben. Da diese Fehler sehr klein sind, sind somit auch die Fehlerbalken kaum sichtbar.

Nach diesem erfreulich präzisen Messergebnis steht neuen Herausforderungen wie die Photometrie von Asteroiden, Doppelsternen und (größeren) Exoplaneten nichts mehr im Wege. Ich freue mich schon darauf, dafür das professionelle Equipment des Schülerlabors Astronomie auf dem Dach des CFG zusammen mit Schülern zu verwenden.