Meines Großvaters Doppelsterne
Doppelsterne hatte ich in meiner bisherigen Amateurzeit eigentlich
nur sehr gelegentlich beobachtet, meist um die Leistungsfähigkeit meiner Teleskope
und den Erfolg von Justierarbeiten zu testen; wahrscheinlich halten es die
meisten Amateurastronomen nicht anders.
Indessen sind diese Konstellationen durchaus interessant und ist ihre Beobachtung
über lange Zeiträume von wissenschaftlichem Wert: Da Doppelsterne auf ihren
Wegen umeinander den Gesetzen der Himmelsmechanik folgen müssen, eröffnet
das die Möglichkeit, über die Erfassung ihrer zueinander wechselnden Örter
im Lauf der Zeit
- die wahren Bahnen,
- die Gesamtmasse des Systems
- und die Einzelmassen der
beteiligten Komponenten zu erfahren.
Man kann mit Recht sagen,
daß die Beobachtung von Doppel-und Mehrfachsystemen die Möglichkeit
eröffnet, Sterne zu wiegen.
Daß ich dazu gekommen bin, Doppelsterne messend zu beobachten, ist nicht
zuletzt eine Konsequenz aus dem mittlerweile erreichten Lebensalter - in mehrfacher
Hinsicht: Ich bin jetzt 67 Jahre alt und habe in den letzten Jahren doch zunehmend die Erfahrung
machen müssen, daß meine Augen weniger lichtempfindlich
sind, jedenfalls schneller ermüden, als das noch vor einigen Jahren der Fall
war. Also habe ich mich von der früher nicht ohne Erfolg betriebenen visuellen
Jagd nach lichtschwachen deep-sky-Objekten verabschiedet...
Weiter wird das voranschreitende
Lebensalter -jedenfalls bei mir- mit einem gewissen Zuwachs an Beobachter-Geduld
kompensiert, sodaß ich jetzt Befriedigung darin
finde, eine halbe Stunde an einem wenig spektakulären Sternpaar rumzumessen,
was mich früher wohl fürchterlich genervt hätte. Schließlich ist mir eine
etwas verblichene Broschüre wieder in die Hände gefallen - sie stammt von
meinem Großvater mütterlicherseits, den habe ich nie erlebt, weil er schon
1942 verstorben ist. Der Titel der 1922 im Verlag von Gustav Fischer, Jena
verlegten Broschüre von 58 Seiten Umfang:
Anleitung zur Himmelsbeobachtung mit kleinen Fernrohren von Hans Lietzmann.
Mein Großvater, von Beruf Professor für alte Kirchengeschichte, war ein begeisterter Amateurastronom. Einer von denen, die nicht nur gucken, sondern ihre Beobachtungen sammeln, auswerten, dabei messen und rechnen... Von seinen astronomischen Hinterlassenschaften ist nur besagtes Bändchen auf mich gekommen, seine Kollektion feinster ZEISSscher Fernrohre auf uhrwerk-getriebenen Montierungen hat zwar die Bomben und die Russen in Berlin überstanden - ist dann aber im Winter 1946 doch in Bohnenkaffee und Lucky Strikes umgetauscht worden. Ich kann es meiner Großmutter nicht verübeln...
Jedenfalls war mir diese Broschüre anfangs meiner astronomischen Passion, da war ich 14 Jahre alt, der erste Wegbereiter an den Sternenhimmel. Neben Hinweisen zum Umgang mit Fernrohren und Anleitungen zum Auffinden vieler Nebel und Haufen enthält das Büchlein zahlreiche Hinweise auf Doppelsterne - jeweils mit angegebenen Abständen und Positionswinkeln und Nummer des heute nicht mehr benutzten "Ambronnsche Sternverzeichnis" - wie nachstehend auszugsweise:
Auf meiner Suche nach sinnvollen neuen astronomischen Betätigungsfeldern hat mir das Heft den entscheidenden Anstoß gegeben, mich mit Amateurmitteln an Doppelsternen zu versuchen.
Mein Großvater muß einiges an Meßgerätschaften besessen haben, darunter sowohl den zur Ermittlung des Positionswinkels benötigten Positionskreis von ZEISS als auch das ZEISSsche Schraubenmikrometer mit beleuchtetem Fadenkreuz.
Beides wird
heute nicht mehr hergestellt - das Mikrometer von ZEISS, links eine Abbildung
aus der Broschüre, ist wohl zu einem gesuchten und entsprechend teuren Sammlerstück
geworden.
Jedenfalls keimte der Wunsch, die zahlreichen von Hans Lietzmann
1922 beschriebenen und mit präzisen Angaben versehenen Doppelsterne doch einmal
darauf hin zu untersuchen, ob sich in der Zwischenzeit von mehr als 85 Jahren
etwas mit Amateurmitteln Meßbares an Abständen und
Winkeln geändert haben mag...
Immerhin ein Unterfangen, das über die von ihm angeführten Doppelsterne hinaus
-die in der Regel am Grenzgröße und Auflösungsvermögen eines vierzölligen
Refraktors ihre Grenze finden - auf ein schier unerschöpfliches Reservoir
an Kandidaten zurückgreifen kann.
Da ich weder fotografisch noch mit elektronisch abbildenden Hilfsmitteln arbeiten kann - ich lebe ja in der Berghütte ohne Wasser/Kanal, Zentralheizung und ohne Anschluß ans Stromnetz, mein 12V- Strom kommt nur spärlich aus zwei Solar-Paneelen, - war von Anfang an klar, daß mir für Doppelstern-Messungen nur die altmodische Methode in Betracht kommt, nämlich mit Positionskreis und Mikrometerschraube zu arbeiten.
Die Anschaffung des Positionskreises machte keine Schwierigkeiten - es gelang mir alsbald, einen ZEISS-Positionskreis fast ungebraucht günstig zu erwerben. Da der mit dem ZEISS-typischen M-44 Gewinde versehen ist, habe ich mir vom Gerd Neumann in Münster Adapter drehen lassen.
Schwieriger
war es, ein Fadenkreuz-Okular mit Mikrometerschraube, zumal beleuchtet,
zu beschaffen. Mangels Nachfrage wird sowas für Amateurzwecke offenbar nicht
mehr hergestellt. Nach einiger Suche ist es mir dann gelungen, ein russisches
Fadenkreuzmikrometer FM 16 Fabrikat LOMO aufzutreiben, das für den Einsatz
am Mikroskop gedacht war. Das Ding gibts bei B-W
Optik; es ist solide aufgebaut, leichtgängig und mit einer fein und spielfrei
agierenden Mikrometerschraube ausgerüstet (sofern nicht gerade strenger Frost
herrscht). Außerdem kann man es gut zerlegen und die Komponenten nach Bedarf
weitgehend frei zueinander justieren. Da das LOMO-Meßokular
keine feste Markierung hatte, auf die der Bezugsstern eingestellt und gegen
die das bewegliche Fadenkreuz dann auf den anderen Stern hin verschoben werden
kann, mußte diese nachträglich angebracht werden.
Herr Voß von BW-Optik hat mir eine entsprechende Strichplatte aus seinen Beständen
rausgesucht. Die ließ sich ohne weiteres mit Sekundenkleber vor dem Okular
fixieren.
Da das Mikrometer einen anschlußseitigen Durchmesser
von 25mm hat, mußte noch ein entsprechender Adapter
gedreht werden, um an 1 1/4 Zoll anzuschließen.
Das Okular hat f=16mm - etwas knapp für enge DS, da die resultierende Vergrößerung am C8 dann nur 130-fach beträgt. Daher beabsichtige ich, das bei Gelegenheit mit einer einschraubbaren kurz bauenden Barlow-Linse nachzubessern.
Links ein Bild meiner Schätze.
Zunächst hatte ich einen gebraucht erworbenen Dunkelfeld-Tubus -
Mikroskopzubehör von ZEISS - eingesetzt. Der war notwendig,
um das Gesichtsfeld stufenlos so weit aufzuhellen, daß
ich die fein geätzten Markierungen auch gegen den Himmelshintergrund erkennen
konnte.
Indessen habe ich von dessen Verwendung inzwischen Abstand genommen: Denn
er ist 15 cm lang, verschiebt den Schwerpunkt des Teleskops daher erheblich
und verursacht allein durch den langen Hebel eine höchst unerwünschte Wackelei.
Ich habe dann versucht, die geätzten Markierungen gegen den dunklen Hintergrund
leuchtend zu machen, da das die besten Beobachtungs- und Meßbedingungen
versprach. Leider haben die zahlreichen Ansätze, die Markierungen quer zum
strahlengang des Teleskops zu hinreichender Reflexion zu bringen,
keinen brauchbaren Erfolg gezeitigt. Ich habe alle möglichen LEDs bis hin
zu Lasern ausprobiert, entweder gibts nur matte
Ergebnisse, mal wilde Reflexionen, mal leuchtet nur die horizontale, dann
die vertikale Komponente....
Also wurde das anders gelöst: Ich habe eine kleine rote Leuchtdiode (LED) in den Lichtweg etwa 8cm mittig vor die Feldlinse des Okulars gebracht. Die leuchtet das Gesichtsfeld von knapp 17´ gerade aus. Dazu braucht es je zwei gegenüberliegende 1,5mm-Bohrungen in den Reduzierstutzen, um die recht steifen Anschlußdrähte -isoliert natürlich- durchzuführen. Durch die zweite Bohrung wird parallel ein weiterer Draht geführt und direkt vor und hinter der Bohrung mit dem Anschlußdraht verlötet, um die Position der LED zuverlässig zu fixieren. Die naheliegende Befürchtung, daß sich diese Konstruktion störend auf die Abbildungsqualität auswirkt, hat sich nicht bestätigt. Jedenfalls nicht bei noch mäßiger Vergrößerung.
Die LED lasse ich über einen regelbaren Vorwiderstand von 120kOhm an 12V mehr oder weniger schwach glimmen - das reicht zum zuverlässigen Erkennen der Meßmarken und überstrahlt erst Begleitsterne schwächer als 9m5. Außerdem habe ich in die Zuleitung einen Schalter gelegt, der es mir erlaubt, die Feldaufhellung während des Beobachtens an- und auszuschalten, was beim Positionieren schwacher Sterne sehr hilfreich ist. Alles in allem habe ich für die Anschaffung der Gerätschaften rund 500,- € aufgewendet
Und so sieht das C8 dann mit komplett angesetztem „Meßgeschirr“ aus:
Die Technik des Messens der Parameter von Doppelsternen ist ziemlich
einfach:
Wie mit dem Positionskreis umzugehen sei, lehrt bereits Großvater Lietzmann:
"Ein Wort ist noch über den Positionskreis zu sagen: Das
ist eine in 360° rechtsumlaufend (entgegen dem Uhrzeigersinn) geteilte Kreisscheibe,
die man mit einem Fadenmikrometer verbinden kann. Der Nullpunkt ist unten.
Man stellt das Mikrometer richtig ein, indem man den Faden auf 90°
bringt und prüft, ob nun ein beliebiger Probestern auf dem Weg durch das Gesichtsfeld
genau an ihm entlang läuft, d.h. man stellt ihn dem Parallelkreis am Himmel
parallel. Dann muß bei parallaktischer Aufstellung
des Rohres der Zeiger des Positionskreises auf 0° stehen; eventuell
ist zu korrigieren. Will man nun den Winkel messen, den zwei Sterne mit der
Meridianlinie 0° bilden, so dreht man den Faden rechts herum, bis er genau
die Lage der Doppelsterne hat, d.h. bis beide ihn gleichzeitig passieren,
und liest dann die Drehung, den Positionswinkel (p) am Kreise ab."
Das Messen mit der Mikrometerschraube bedarf keiner großen
Erläuterung. Die erste Maßnahme besteht jedenfalls darin, diese zu eichen:
damit man weiß, wieviele Bogensekunden auf einen
Teilstrich gehen. Dazu hatte ich zunächst die Mikrometerschraube an Mizar, dessen aktuelle Distanz gut bekannt ist, probiert.
Und so für meine Meßschraube zunächst einen Wert
von 0,729"/ Teilstrich erhalten. Mit diesem Reduktionsfaktor habe ich
dann eine gute Weile gearbeitet - bis ich an Delta Ori/Mintaka die umgebaute Feldaufhellung erproben wollte. Die in zwei Nächten jeweils 62 abgelesenen Einheiten
entsprachen danach einer Distanz von 45". Die ließen sich allerdings
mit den Angaben im Bright Star Catalogue, die zwischen 51,5" und 52"
schwanken, nicht mehr vereinbaren.
Ich habe mich dann etwas ratlos an Wolfgang Vollmann in Wien gewandt und der
versierte Doppelstern-Beobachter teilte mir mit, daß
seine aktuellsten Messungen ebenfalls bei 53" lägen?? Die Lösung
ergab sich schließlich aus Folgendem: Zunächst ist eine einzige Referenzquelle
schlicht zu wenig - ich habe die Meßschraube danach
an 5 weiten Doppelsternen probiert und die Werte gemittelt. Außerdem hatte
sich durch den Wegfall des langen Hellfeld-Tubus die Fokuslage des SC geändert
- und damit systembedingt auch die Brennweite. Deren Verringerung resultiert
in geringerer Vergrößerung - und einem größeren Reduktionsfaktor.
Schließlich stieß ich beim Durchforsten älterer Literatur zur visuellen Beobachtung von Doppelsternen auf die einfachste und zugleich genaueste - und eigentlich auch naheliegendste - Methode, die Meßschraube zu eichen:
Indem man nämlich bei abgeschalteter Nachführung die Durchlaufzeit eines Sterns zwischen zwei Meßmarken mit definiertem Abstand stoppt. Dazu wählt man einen möglichst großen Fadenabstand und nimmt einen Stern mit höherer Deklination - weil der "langsamer" läuft und daher der Durchgangszeitpunkt leichter zu bemerken ist. Außerdem habe ich jeweils mit beweglichem Faden vor und nach der Mitten-Markierung gemessen.
Ich habe wieder Mizar genommen und meine
Meßschraube auf genau 300 Einheiten auseinandergedreht.
Aus fünf Durchlaufzeiten erhielt ich so eine Durchnittszeit für die Passage von 300 Abstand-Einheiten mit
30,88".
Da eine Sternzeitsekunde am Himmelsäquator 15 Bogensekunden entspricht, und
Mizar eine Deklination von 54° 56´ hat, ergibt sich nach der
bekannten Formel
t x 15,0411 x cos Dekl = Strecke in Bogensekunden
(wie sie ja auch zur Bestimmung des Gesichtsfelds von Okularen verwendet
wird) bei mir die Rechnung
30,88 x 15,0411 x 0,5745 (= cos 54° 56´) = 266,83". Dies also
der Abstand zwischen 300 Schrauben-Einheiten; also entspricht eine Einheit
266,83/300, das sind 0,889" pro Teilstrich. Gelegentliche Nacheichungen
haben diesen Wert mit exakt 0,8892"/Teilstrich bestätigt.
Jede Messung wird zweimal ausgeführt. Beim Messen der Abstände
dergestalt, daß einmal der Hauptstern und einmal
der Begleiter "fixiert" und jeweils die andere Komponente mit der
Meßmarke angefahren werden. Ebenso wird der Positionswinkel
einmal "von links" und einmal "von rechts" angefahren.
Die Ergebnisse werden notiert und ausgemittelt. Ich kann sagen, daß die Abweichungen bei Messungen des Positionswinkels unter
den Einzelmessungen bei maximal +/-2° und bei den Distanzen um +/- 1 Teilstrich
entsprechend etwa 1,8" liegen. Typischerweise ist die Genauigkeit erheblich
besser, das hängt aber auch vom seeing und
der Zenithdistanz des Sterns ab. Bis vor einiger
Zeit folgte hier:
Da ich aus Stabilitäts- und vor allem Orientierungsgründen keinen Zenithspiegel
einsetze, schaffen zenithnahe Sterne gewissen "Verrenkungsfaktor"
- was die Meßqualität eindeutig beeinträchtigt.
Das kann ich seit Juli 2015 korrigieren: Ich habe mir nämlich den 2" Diagonalspiegel von BAADER-Planetarium mit dem "Click-Lock" System angeschafft. Nicht ganz billig, aber die Anschaffung lohnt sich. Damit lassen sich auch Zenithbeobachtungen und -Messungen verrenkungsfrei und komfortabel vornehmen, ohne daß die Genauigkeit der Messungen durch irgendwelche Wackelei leidet, ganz im Gegenteil! Es muß lediglich dem Umstand Rechnung getragen werden, daß der Zenithspiegel - spiegelt. Das macht sich beim Messen des Positionswinkels bemerkbar: die Meßwerte müssen von 360° in 90°-Schritten subtrahiert werden, etwas gewöhnungsbedürftig... Außerdem mußte ich wegen der verlängerten Brennweite den Umrechnungsfaktor der Meßschraube neu ermitteln: Der liegt jetzt bei 0,767"/Einheit.
Einschränkend muß ich den von mir angewandten Methoden
"all´antica" außerdem attestieren, daß
sie bei mir (Vergrößerung, Öffnung...) wirklich verläßliche
Ergebnisse erst ab Distanzen > 10" liefern. Dann allerdings sind sie
recht brauchbar und mit den Katalogangaben konsistent. Allerdings ist es wichtig,
die Mikrometerschraube regelmäßig zu kontrollieren, ob die Null-Lage
stimmt und ob die Fadenkreuze parallel zueinander laufen.
Inzwischen verfüge ich doch über einige Erfahrung auf dem Gebiet der visuellen
Messung von Doppelsternen. Die möchte ich wie folgt zusammenfassen:
Ich bin dazu übergegangen, meine Objekte nach bestimmten Kriterien
auszuwählen:
Neben den der beschriebenen Leistungsfähigkeit des Instrumentariums (Abstand>10",
Helligkeit <10m) ohnehin geschuldeten Einschränkungen konzentriere ich
mich auf Paare, bei denen eine signifikante Änderung von Positionswinkel und/oder
Abstand in überschaubaren Zeitspannen dokumentiert ist. Es erscheint mir wenig
sinnvoll, wenn ich mit meinem beschränktem Zeit-und Ausrüstungsbudget Paare
durchmesse, die seit 150 Jahren weitgehend konstantes Theta und Rho
zeigen...
Mittlerweile -ich schreibe dies im April 2017- habe ich Fortschritte
gemacht: Es ist mir mit meiner Ausrüstung inzwischen ohne weiteres möglich,
regelmäßig Doppelsterne mit 10m auszumessen. Die Kraft der Routine...
Der Rekord liegt bei 11m5, hier der Auszug aus dem Beobachtungsbuch:
HJ 119 RA09h 09.1 Dek-01° 35 7mag8/11mag5 rho 55,6“ sigma 1,3
theta 333° sigma 0,5 22.04.2017.
Allerdings war das auch eine sehr transparente Nacht....
Reizvoll, das aber nur im Erfolgsfall, weit überwiegend jedoch frustrierend
ist die Suche nach "neglected binaries"
- Doppelsternen, die seit geraumer Zeit nicht oder unzuverlässig beobachtet
wurden und deren Koordinaten meist ungenau oder fehlerhaft angegeben sind.
Ganz wichtig ist die Vorbereitung der "Sitzung", sonst wird es sehr
schnell sehr frustrierend. Es ist für ernsthaftes Beobachten unabweislich,
den WDS heranzuziehen: der Katalog des Washingtoner Naval
Observatory ist die fundamentale Quelle für alle Informationen über
Doppelsterne.
http://ad.usno.navy.mil/proj/WDS/
Aus dem WDS suchte ich mir die für mich in Frage kommenden Paare heraus. Da der in vier nach RA gegliederte Sektionen aufgeteilte Katalog sehr umfangreich ist, habe ich mir den gefiltert. Dazu habe ich die Datenkolonnen aus dem WDS in den ganz normalen Text-Editor kopiert, die Punkte komplett durch Kommata ersetzen lassen und das ganze in Excel importiert, wo sich die Daten dann schön filtern lassen. Herausgekommen sind meine nach RA sortierten Beobachtungslisten interessanter Paare...
Weiter hat es sich als sehr hilfreich erwiesen, bei der Montierung kräftig
nachzulegen: Ich benutze jetzt eine alte Vixen ATLUX,
die für ein C8 zunächst überdimensioniert erscheinen mag. Zusammen mit einer
FS2 Steuerung von Michael Koch für die Schrittmotoren ergibt sich aber ein
wunderbar stabiles und feinfühliges Arbeiten am Doppelstern, das den Aufwand
bei weitem lohnt. Das trägt sehr zum entspannten Beobachten bei und steigert
die Genauigkeit der Messungen. Außerdem ist die Präzision des Positionierens
dem Skysensor mit der GP-DX überlegen. Auf der anderen
Seite erledigt die FS2 ihre Arbeit entschieden gemächlicher - mit einer maximalen
Positioniergeschwindigkeit von 32x...
Weiter ist es sehr empfehlenswert, sich bei der mailing-Liste der Doppelsternbeobachter
anzumelden:
http://groups.yahoo.com/group/binary-stars-uncensored/
und sich das "JDSO - Journal of Double star Observers", eine vierteljährlich
erscheinende Publikation der University of South
Alabama übers Internet zu besorgen: http://jdso.org/
Der Nachteil der beschriebenen Methode besteht darin, daß die Genauigkeit der Ergebnisse sicher geringer ist als
beim Einsatz von CCD-Kameras mit anschließender Auswertung anhand von CD-ROM-Kartenwerken. Letztere Methode ermöglicht insbesondere
den Nachweis von Eigenbewegungen und somit das Ausscheiden rein optischer
Doppelsterne. Das insbesondere bei Systemen mit geringem Abstand. Auch müssen
die altmodischen Gerätschaften erst mit Aufwand und Geduld beschafft und dem
Verwendungszweck angepaßt werden.
Ein nicht zu unterschätzender Vorteil des beschriebenen „handwerklichen“
Vorgehens ist dagegen die Schnelligkeit, mit der brauchbare Ergebnisse erzielt
werden: Nach etwas Übung läßt sich ein System in
einer halben Stunde aufsuchen und ausmessen; wenn man sich einigermaßen räumlich
bei einanderliegende Systeme für die Sitzung aussucht,
lassen sich ohne weiteres 5 - 6 Sternpaare in zwei Stunden „durchmessen“.
Man erhält sofort Ergebnisse - und dabei handelt es sich um durchaus brauchbare
und belastbare Resultate, die den Vergleich mit aufgrund anderer Methoden
gewonnen Werten nicht scheuen müssen.
Ergebnisse veröffentliche
ich gelegentlich im JDSO. Ich will hier diesen Veröffentlichungen nicht
vorgreifen, da die Herausgeber des JDSO sich verständlicherweise das Recht
vorbehalten haben, nur bislang unpublizierte Messungen vorzustellen.
Um einmal eine konkrete Vorstellung von dem zu geben, was man da eigentlich
mißt, füge ich hier eine grafische Darstellung ein, wie sich die
gemessenen Positionen des Systems SHJ 202AB zueinander seit 1823 nach meinen
eigenen Messungen verändert haben.
Der Positionswinkel ist von seinerzeit 135° um etwa 3° zurückgegangen,
Die Distanz hat geringfügig um etwa 1,5" zugenommen. Es gibt auffälligere
Entwicklungen, aber SHJ 202AB ist einigermaßen typisch.
Man sieht auch, daß die Messungen durchaus nicht "in der Reihe"
liegen, die Messungen sind eben nicht fehlerfrei, indessen ist der Trend der
Positionsveränderung zu ersehen.