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Licht vom Ringplaneten
#1
Hallo,

Jupiter und Saturn spielen ja durch ihre Konjunktion in diesen Tagen wieder eine Hauptrolle am abendlichen Himmel.
 
Ich möchte Euch mal zeigen, was da eigentlich für ein Licht von diesen zwei Planeten kommt, indem ich es durch das Spaltspektroskop DADOS aufgenommen habe.
Wie gehe ich da vor: Saturn wird mit seiner Äquatorebene auf den Spalt gesetzt.
(1. Bild zeigt den Planeten links neben dem beleuchteten Spalt, 2. Bild Zustand während der Aufnahme: Planet liegt auf dem Spalt)

              

Als Ergebnis sieht man ein Spektrum, das dem Tageslichtspektrum unserer Sonne entspricht. Auch wenn man meint, die Gase in der Planeten-Atmosphäre müssten sich hier zeigen, dann stimmt das für meine Möglichkeiten nicht. Die typischen Molekül-Absorptionen von Methan oder Ammoniak sind lediglich im IR-Bereich oder gar Radiobereich zu finden, den ich nicht abbilden kann. Und so wirken für mich diese Planeten als reine Spiegel des Sonnenlichts.

   

Der mittlere breite Streifen kommt von der Planetenscheibe (am Aufnahmetag 15.09.20 ca. 17‘‘ im Durchmesser), die schmaleren Streifen von den Ringen (ca. 40‘‘).

Wenn man genau hinschaut, dann erkennt man, dass dieser Saturn-Spiegel offenbar rasch rotiert. Hier die Vergrößerung eines Abschnitts, wo man erkennt, dass die Absorptions-Linien vom Ostrand mehr ins Rote verschoben sind und umgekehrt die vom Westrand ins Blaue. Ursache ist der Dopplereffekt, der hier bei der Reflexion sogar doppelt zur Geltung kommt, weil beispielsweise am sich wegdrehenden Ostrand das Sonnenlicht schon rotverschoben ankommt und bei der Spiegelung an einem sich entfernenden Objekt noch einmal Rotverschiebung stattfindet.

Diesem starken Effekt ist es auch zu verdanken, dass ich es mit meinen Mitteln zumindest qualitativ darstellen kann.

   


Durch die Ringe zeigt sich noch etwas anderes. Die inneren Ringe rotieren rascher als die obersten Atmosphären-Schichten und so ist hier auch ein stärkerer Dopplereffekt zu erkennen. Die Umlaufgeschwindigkeiten der Ringpartikel nehmen nach außen gemäß Keplerbahnen (mit r hoch -1/2)  ab, sodass die Absorptionslinien auf der Innenseite der Ringe einen Knick machen. Für eine ernstzunehmende Messung der Rotationsgeschwindigkeit ist die Auflösung zu gering, aber ich denke, man kann die Tendenzen sehen.
 
Anmerkung für die Astrofotografen: Saturn ist also im östlichen Bereich röter als im westlichen. Sieht man das? Muss man hier bei der Bildbearbeitung eine Farbkorrektur vornehmen?  - Nein! 
Die Farbverschiebung vom östlichen inneren B-Ring-Rand zum westlichen inneren B-Ring-Rand beträgt bei der gegebenen Neigung nur 1,4 Angström. Das lässt sich wirklich nur mit dem Spektroskop aufdecken.

 
P.S. Asche auf mein Haupt. Ich bin jetzt schon 10 Jahre Mitglied in diesem einzigartigen Forum und habe es erst auf 350 Beiträge gebracht. Zum einen bin ich da wohl etwas faul zum anderen schätze ich es sehr, über die Unternehmungen der anderen Amateur-Astronomen zu lesen und mich dadurch inspirieren zu lassen. Bitte macht weiter so!
Gruß Martin
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Andreas Paul (20.12.2020), Andreas-TAL (20.12.2020), Astrokarsten (24.12.2020), Christoph (20.12.2020), el_Micha (23.03.2021), Florian B. (20.12.2020), Herbipollution (20.12.2020), Johannes Röll (20.12.2020), Ralf (22.12.2020), Uwe (20.12.2020)
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#2
Hi Martin,

faszinierend, wie du das so ohne weiteres auf Planeten andwendest und die Ergebnisse finde ich wirklich spannend.

Daumen hoch
the sky is the limit

Gruß Uwe

"Sehen ist schwieriger als Glauben" Zitat aus "Die Kometenjäger"

http://www.the-night-black-white.de
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Martin.F (21.12.2020)
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Martin.F (21.12.2020)
#3
Hallo Martin!
Kannst Du aus der Rot-/Blauverschiebung auch die Roationsgeschwindigkeit ableiten?
Müsste doch gehen? oder?
Viele Grüße
Christoph

https://www.klostersternwarte.de
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Martin.F (21.12.2020)
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Martin.F (21.12.2020)
#4
Hallo,

danke für Euer Interesse bei diesem etwas sperrigen Thema.
Vor einer quantitative Auswertung wollte ich mich wegen der geringen Auflösung drücken, aber jetzt wo Christoph direkt nachfragt, mache ich mal einen Versuch. Undecided
Ich habe im Bereich von ca. 5400 Angström das Spektrum übertrieben vergrößert und den Lauf einer Absorptionslinie blau nachgezeichnet.

   

An zwei Punkten möchte ich die Rotationgeschwindigkeit bestimmen.
Punkt A: Der vermutete östliche Rand der Planetenscheibe; Rotverschiebung: 0,85 Angström, das entspricht einer Rotationsgeschwindigkeit von 15 km/s.
Der korrekte Wert wäre 10 km/s. Wahrscheinlich habe ich den Rand zu weit vom Zentrum gesetzt und damit die Auslenkung zu groß gemessen - aber was solls, nachträglich schummeln gilt nicht!

Punkt B: Östlicher Innenrand des B-Ringes; Rotverschiebung 1,25 Angström, das entspricht einer Rotationsgeschwindigkeit von 21 km/s.
Der korrekte Wert wäre 24 km/s, also gar nicht so weit weg.

Ihr seht es an der pixeligen Auflösung, dass man genauere Werte nicht herausziehen kann, aber tendenziell lässt sich damit das rotierende System "Saturn und seine Ringe" schon gut beschreiben.
Gruß Martin
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Christoph (22.12.2020)
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Christoph (22.12.2020)
#5
Hallo Martin!
Immerhin! Daumen hoch 

Da ist doch nicht nur qualitativ was zu messen.

Gehe ich richtig davon aus, dass ±1 Pixel ≈ ± 2 km/s entsprechen?

Dann könntest Du ja einen interplanetarischen Jogger im Saturnring feststellen!?! Wink
Viele Grüße
Christoph

https://www.klostersternwarte.de
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#6
Hallo Christoph,

1 Kamera-Pixel entspricht in diesem Wellenlängenbereich bereits etwa 10 km/s und der interplanetarische Jogger müsste deshalb schon so schnell sein wie die New Horizon-Sonde. Dodgy
Gruß Martin
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#7
Hallo Martin!
Oh, hätte besser lesen müssen!

Zitat:
"Ich habe im Bereich von ca. 5400 Angström das Spektrum übertrieben vergrößert und den Lauf einer Absorptionslinie blau nachgezeichnet."

Oder habe ich auf dem sehr vergrößerten Bild noch dazu falsch gemessen?
Viele Grüße
Christoph

https://www.klostersternwarte.de
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#8
Hallo Christoph,

mit dem DADOS kann man guten Gewissens bei Sternspektren radiale Geschwindigkeiten ab 60 km/s messen.
Bei reflektierenden Objekten wie Saturn halbiert sich dieser Wert (also 30 km/s).
Der Ost- und der Westrand des unterscheiden sich in ihrer radialen Geschwindigkeit um 20 km/s vermindert um die etwas schräge Draufsicht auf 18 km/s.

Man ist hier also nur in dem Bereich, wo man den Effekt wahrnehmen kann, aber von ernstzunehmender Messung traue ich mich nicht zu sprechen.

Ich habe das Gefühl, dass man immer dort, wo es interessant wird, bei unserem Hobby erkennen muss, dass einem nur leistungsfähigeres und teureres Equipment weiterbringt. Undecided. Eigentlich schade, aber auf der anderen Seite auch ganz normal. Smile
Gruß Martin
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Herbipollution (25.12.2020)
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Herbipollution (25.12.2020)




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