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Vergleich Modellspektren und gemessene
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Autor:  Lothar Schanne [ 05. Mai 2015, 11:21:45 AM ]
Betreff des Beitrags:  Vergleich Modellspektren und gemessene

Hallo zusammen,

ich hatte vor paar Jahren den Versuch gemacht Modellspektren heranzuziehen um beispielsweise die normalen Absorptionskomponenten von Linien zu ermitteln, die komplex aufgebaut sind, wie beispielsweise die Balmer-Linien von Be-Sternen mit ihren Emissionskomponenten und ihren breiten Flügeln durch Streuung im Sternatmosphärenplasma verursacht.
Ich will euch jetzt mal einige der damaligen Ergebnisse vorstellen.

Otmar hatte mir den Zugang zu berechneten Sternspektren ermöglicht (fits-Dateien).In diesen waren systematisch die wichtigen Parameter Teff, g, Turbulenz etc. variiert so dass viele der Sternspektren der heißeren Hauptreihensterne klassifiziert nach diesen Parametern vorlagen. Ich habe die dann noch mit meinem Apparateprofil (und dem Rotationsprofil) gefaltet und konnte so berechnete Spektren erhalten, die gut mit den gemessenen übereinstimmten. Z.B. die Rotationsgeschwindigkeit variiert, bis es passte, wobei Messung/Modellierung und Literaturangaben manchmal verblüffend gut übereinstimmten.
Nachfolgend Beispiele zu diesen schon etwas älteren Bemühungen.

Autor:  Berthold Stober [ 05. Mai 2015, 11:42:51 AM ]
Betreff des Beitrags:  Re: Vergleich Modellspektren und gemessene

Zitat:
Ich will euch jetzt mal einige der damaligen Ergebnisse vorstellen.
Hallo Lothar,

leider sehe ich keine Ergebnisse, bin vermutlich blind :(

Das mit dem Berechnen von Spektren finde ich sehr interessant, wenn auch nicht so leicht zugänglich für nicht naturwissenschaftler....:-)

hG
berthiold

Autor:  Lothar Schanne [ 05. Mai 2015, 11:44:44 AM ]
Betreff des Beitrags:  Re: Vergleich Modellspektren und gemessene

Erstes Beispiel: alpha Leo

Grundlage des Vergleichs war ein Modellspektrum. Das Spektrum im Bereich der Halpha-Linie zeigt Abb. B5V Modellspektrum.png.
Ich hatte mehrere von mir (mit der Mäusevilla) gemessene Spektren zur Verfügung und habe dann das Modellspektrum mit den Parametern Teff=13 kK, vsini = 280 km/s, log g=4 und Apparateprofil =1,5 Angström (als Gauss) gefaltet. Siehe Datei alpLeo_20050313_Modell.png. Schwarz ist das berechnete Spektrum und rot meine gemessenen.
Die Genauigkeit der Modellierung zeigt sich erst bei vergrössertem Maßstab, was in den weiteren Abbildungen für die prominenten Balmerlinien gezeigt ist.

Dateianhänge:
alpLeo_Hg_model.png
alpLeo_Hg_model.png [ 32.66 KiB | 3184 mal betrachtet ]
alpLeo_Hb_model.png
alpLeo_Hb_model.png [ 27.81 KiB | 3184 mal betrachtet ]
alpLeo_Ha_model.png
alpLeo_Ha_model.png [ 25.95 KiB | 3184 mal betrachtet ]
alpLeo_20050316_Model.png
alpLeo_20050316_Model.png [ 29.93 KiB | 3184 mal betrachtet ]
B5V Modellspektrum.png
B5V Modellspektrum.png [ 49.98 KiB | 3184 mal betrachtet ]

Autor:  Lothar Schanne [ 05. Mai 2015, 11:51:36 AM ]
Betreff des Beitrags:  Re: Vergleich Modellspektren und gemessene

Beispiel: beta Orionis

leider habe ich zu diesem Beispiel nicht mehr die Parameter, die ich in die Berechnung eingesetzt habe.
Während das Modell für die Hgamma-Linie gut passt ist die Halpha-Linie intensitätsmäßig überschätzt.

Dateianhänge:
betOri20061115_Ha_mess_model.png
betOri20061115_Ha_mess_model.png [ 19.2 KiB | 3183 mal betrachtet ]
betOri20061115_Hg_mess_model.png
betOri20061115_Hg_mess_model.png [ 12.61 KiB | 3183 mal betrachtet ]

Autor:  Lothar Schanne [ 05. Mai 2015, 11:56:51 AM ]
Betreff des Beitrags:  Re: Vergleich Modellspektren und gemessene

Beispiel: eta Tau

ist ein Be-Stern (Ha in Emission). Für Teff=13 kK und vsini = 140 km/s stimmt die Hbeta-Linie relativ gut. Bei der Ha-Linie ist die Emissionskomponente dominierend, aber man sieht schön die seitlichen Reste des Absorptionskomponente. Das war ja genau das, was ich modellieren wollte.

Dateianhänge:
etaTau_Ha_20060131_model_mess.png
etaTau_Ha_20060131_model_mess.png [ 18.11 KiB | 3182 mal betrachtet ]
etaTua_Hb_20060131mess_model.png
etaTua_Hb_20060131mess_model.png [ 24.73 KiB | 3182 mal betrachtet ]

Autor:  Berthold Stober [ 05. Mai 2015, 12:00:01 PM ]
Betreff des Beitrags:  Re: Vergleich Modellspektren und gemessene

aha , jetzt sehe auch ich was.....:-)

war zu schnell!

sehr schön! Ich wollte mal bei dem Stern die RV bestimmen....wird wohl jetzt nichts mehr bei diem Wetter hier. Das müsste doch mit solchen synthetischen Spektren gut gehen, oder?

Übrigens:

Deine homepage zur Spektroskopie ist wirklich ausgezeichnet. Wenn ich nicht andauernd mit den Begriffen umgehe, kommen in mir hin und wieder propädeutikartige Fragen auf. Z.B.letztens: wie komme ich, wenn ich für ein Spektrum die Angabe habe "angström/pixel" zu dem aktuellen R des Spektrums. Für mich ist so eine Frage nicht immer trivial. Deine Spectroskopieseite ist da oftmals sehr hilfreich. (Man scheut sich, solche Fragen hier zu stellen, weil die irgendwo bestimmt schon beantwortet wurden)

hG
Berthold

Autor:  Lothar Schanne [ 05. Mai 2015, 12:14:53 PM ]
Betreff des Beitrags:  Re: Vergleich Modellspektren und gemessene

Zitat:
sehr schön! Ich wollte mal bei dem Stern die RV bestimmen....wird wohl jetzt nichts mehr bei diem Wetter hier. Das müsste doch mit solchen synthetischen Spektren gut gehen, oder?
Der Einsatz der Modellspektren zur Rotationsgeschwindigkeitsbestimmung eines Sterns geht dann "gut", wenn die Linienprofile von der Rotation dominiert sind (also hohe Rot.geschwind.). Das Apparateprofil muss also deutlich kleiner sein (FWHM von terr. Linien), also ausreichende Auflösung. Und die Druckverbreiterung darf nicht zu hoch sein.
Zitat:
wie komme ich, wenn ich für ein Spektrum die Angabe habe "angström/pixel" zu dem aktuellen R des Spektrums. Für mich ist so eine Frage nicht immer trivial. Deine Spectroskopieseite ist da oftmals sehr hilfreich. (Man scheut sich, solche Fragen hier zu stellen, weil die irgendwo bestimmt schon beantwortet wurden)
Wenn du in diesem Spektrum die FWHM von terrestrischen Linien misst oder schätzt, beispielsweise 0,6 Angström, und die durch die Wellenlänge der Linie teilst, z.B. 6000 Angström, erhälst du das formale R = 6000/0,6 = 10000.

Autor:  Lothar Schanne [ 05. Mai 2015, 12:26:29 PM ]
Betreff des Beitrags:  Re: Vergleich Modellspektren und gemessene

Beispiel: kap Dra

ist auch ein Be-Stern. Es ging mir darum, die unter den Emissionen vorhandenen (berechneten) Absorptionskomponenten zu eliminieren, sozusagen das "wahre" Emissionsspektrum zu berechnen. Das ist natürlich insoweit spekulativ, dass man die Richtigkeit der Berechnung voraussetzt. Eine Übersicht der am 31.1.2006 gemessenen beiden Spektren (rot) im Vergleich zum berechneten siehe Anlage. Parameter: 14 kK, vrot=220km/s.
Die Auswertungen für die einzelnen Linien in nächsten thread.

Dateianhänge:
kapDra20060131_Uebersicht.png
kapDra20060131_Uebersicht.png [ 15.87 KiB | 3169 mal betrachtet ]

Autor:  Lothar Schanne [ 05. Mai 2015, 12:34:23 PM ]
Betreff des Beitrags:  Re: Vergleich Modellspektren und gemessene

kap Dra, thread N° 2

gezeigt sind die beiden Balmerlinien Halpha und Hbeta. Jeweils das gemessene Spektrum (rot) mit dem berechneten Spektrum (schwarz) und dann das Differenzspektrum (sozusagen das wahre Emissionsspektrum).
Insbesondere bei der Hb-Linie sieht man schön, wie der Absorptionstrog durch die Emission teilweise aufgefüllt wird und um wieviel stärker die "wahre" Emissionskomponente ist wie im gemessenen Spektrum.

Dateianhänge:
kapDra20060131_Hbdiff.png
kapDra20060131_Hbdiff.png [ 18.43 KiB | 3169 mal betrachtet ]
kapDra20060131_Hb_mess_model.png
kapDra20060131_Hb_mess_model.png [ 20.56 KiB | 3169 mal betrachtet ]
kapDra20060131_Hadiff.png
kapDra20060131_Hadiff.png [ 14.93 KiB | 3169 mal betrachtet ]
kapDra20060131_Ha_model_mess.png
kapDra20060131_Ha_model_mess.png [ 15.34 KiB | 3169 mal betrachtet ]

Autor:  Lothar Schanne [ 05. Mai 2015, 12:38:15 PM ]
Betreff des Beitrags:  Re: Vergleich Modellspektren und gemessene

kap Dra, thread N° 3

Das gleiche am 2.2.2006 gemessen und berechnet ergibt eine Ahnung bezgl. der Reproduzierbarkeit.

Dateianhänge:
kapDra20060131_Uebersicht.png
kapDra20060131_Uebersicht.png [ 15.87 KiB | 3169 mal betrachtet ]
kapDra20060131_Ha_model_mess.png
kapDra20060131_Ha_model_mess.png [ 15.34 KiB | 3169 mal betrachtet ]
kapDra20060131_Hadiff.png
kapDra20060131_Hadiff.png [ 14.93 KiB | 3169 mal betrachtet ]
kapDra20060131_Hb_mess_model.png
kapDra20060131_Hb_mess_model.png [ 20.56 KiB | 3169 mal betrachtet ]
kapDra20060131_Hbdiff.png
kapDra20060131_Hbdiff.png [ 18.43 KiB | 3169 mal betrachtet ]

Autor:  Lothar Schanne [ 05. Mai 2015, 12:44:12 PM ]
Betreff des Beitrags:  Re: Vergleich Modellspektren und gemessene

beispiel gam Cas

Hier nur mal die He Linie von gam Cas bei 6678 Ångström.
Teff = 28 kK, 320 km/s Rotationsgeschwindigkeit, log g = 4,0

Die im gemessenen Spektrum im Absorptionstrog "untergetauchte" Emissionskomponente ist in Wirklichkeit vermutlich wesentlich stärker. Mit dieser Berechnungsweise kann man dann die "wahre" Äquivalentweite der Emission bestimmen (vorausgesetzt, das Modellspektrum stimmt).

Dateianhänge:
gamCas20061115_Ha_Differenz.png
gamCas20061115_Ha_Differenz.png [ 24.97 KiB | 3169 mal betrachtet ]

Autor:  Lothar Schanne [ 05. Mai 2015, 12:57:56 PM ]
Betreff des Beitrags:  Re: Vergleich Modellspektren und gemessene

Beispiel: nuGem

An diesem schönen Beispiel kann man den Einfluß des Parameters Teff (effektive Temperatur der Photosphäre in K) auf die Absorptionskompoinente der Ha-Linie zeigen.
vsini = 220 km/s, log g = 3,8.
Teff zu 15 und zu 25 kK (kiloKelvin) angenommen.
Schwarz = gemessen, Blau = berechnet, Rot = Differenzspektrum.
Die Temperatur beeinflusst deutlich den Absorptionstrog in Tiefe und Breite.

Dateianhänge:
nuGem_modelliert15kK_Ha.png
nuGem_modelliert15kK_Ha.png [ 29 KiB | 3169 mal betrachtet ]
Dateikommentar: mit Teff = 25000 K gerechnet
nuGem_Ha_modelliert.png
nuGem_Ha_modelliert.png [ 29.73 KiB | 3169 mal betrachtet ]

Autor:  Lothar Schanne [ 05. Mai 2015, 13:07:39 PM ]
Betreff des Beitrags:  Re: Vergleich Modellspektren und gemessene

Beispiel: tetCrB

bei diesem Stern beobachtete ich eine nur sehr schwache Emissionskomponente im Absorptionstrog der Halpha-Linie. Die Modellierung führt zur "wahren" Emissionskomponente. Schön ist zu sehen, dass die Emissionskomponente noch eine zusätzliche innere Absorptionskomponente besitzt, die im Modelspektrum natürlich nicht vorhanden ist!

Bei der Hbeta-Linie ist keine Emissionskomponente sichtbar. Gemessenes und berechnetes Profil stimmen gut überein.

Man bedenke, alle diese Messungen wurden bei relativ niedriger Auflösung (Apparateprofil FWHM = 1,5 Angström) mit meiner Mäusevilla gemacht. Sowas mit einem höher auflösenden Apparat (Lhires) sollte noch bessere Ergebnisse liefern. Lhires-Spektren habe ich ja genug, habe aber das Thema später nicht mehr aufgegriffen. Vielleicht gehe ich mal wieder dran. :)

Dateianhänge:
tetCrB_20060312_Ha_Differenz.png
tetCrB_20060312_Ha_Differenz.png [ 24.13 KiB | 3169 mal betrachtet ]
tetCrB_20060312_Ha_mess_model.png
tetCrB_20060312_Ha_mess_model.png [ 23.64 KiB | 3169 mal betrachtet ]
tetCrB_20060312_Hb_mess_model.png
tetCrB_20060312_Hb_mess_model.png [ 23.04 KiB | 3169 mal betrachtet ]

Autor:  Lothar Schanne [ 05. Mai 2015, 13:12:14 PM ]
Betreff des Beitrags:  Re: Vergleich Modellspektren und gemessene

beispiel zetTau thread N° 1

und nun als letztes der Parade-Be-Stern zet Tau.
Hier erst mal die Übersicht berechnet und gemessen.
Die genaueren Auswertungen in den nächsten threads.

Dateianhänge:
zetTau_20060313_Uebersicht.png
zetTau_20060313_Uebersicht.png [ 21.3 KiB | 3168 mal betrachtet ]

Autor:  Lothar Schanne [ 05. Mai 2015, 13:17:56 PM ]
Betreff des Beitrags:  Re: Vergleich Modellspektren und gemessene

zetTau thread N°2

zuerst mal die Halpha-Linie und die He6678. Letztere ist im Modell ganz anders wie bei der Messung. Gewähltes Modell und Realität scheinen nicht gut übereinzustimmen. Wegen des hohen vsini sind die berechneten Absorptionslinien rotationsbestimmt. Sie zeigen das typische halbkreisförmige Rotationsprofil.

Dateianhänge:
zetTau_20060313_Ha_mess_mod.png
zetTau_20060313_Ha_mess_mod.png [ 19.67 KiB | 3167 mal betrachtet ]
zetTau_20060313_Ha_Differenz.png
zetTau_20060313_Ha_Differenz.png [ 18.86 KiB | 3167 mal betrachtet ]

Autor:  Lothar Schanne [ 05. Mai 2015, 13:30:55 PM ]
Betreff des Beitrags:  Re: Vergleich Modellspektren und gemessene

zetTau thread N° 3
Im Bereich der Hbeta-Linie werden die breiten der Linien gut reproduziert (Rotationsprofil scheint zu stimmen).
Das Profil der Hb-Emissionskomponente ist stark asymmetrisch, stärker wie bei der Ha-Linie (V/R Verhältnis). Durch diese "Extraktion" der "wahren" Emission ist das V/R der Hb-Emission überhaupt erst zugänglich.
Hier wäre das Monitoring interessant, weil das V/R zeitlich systematisch variiert und einen Bezug auf die Asymmetrie (Dichteunterschiede durch elliptische Rotation ?) der Gasscheibe herstellt. Die Hb-Emission entsteht deutlich näher am Stern wie die Ha-Linie. Variieren sie parallel?

Dateianhänge:
zetTau_20060313_Hb_mess_mod.png
zetTau_20060313_Hb_mess_mod.png [ 24.4 KiB | 3165 mal betrachtet ]
zetTau_20060313_Hb_Differenz.png
zetTau_20060313_Hb_Differenz.png [ 22 KiB | 3165 mal betrachtet ]

Autor:  Lothar Schanne [ 05. Mai 2015, 13:36:25 PM ]
Betreff des Beitrags:  Re: Vergleich Modellspektren und gemessene

zet Tau thead N° 4

Schauen wir uns noch den Bereich um die Hgamma-Linie an. Leider waren da meine Spektren sehr verrauscht. da lässt sich nicht viel sagen, wäre zu sehr Kaffeesatzlesen.
Auch dies müsste ich mit besser definierten,späteren Spektren (mit meinem Lhires aufgenommen) kontrollieren.

Dateianhänge:
zetTau_20060313_Hg_mess_mod.png
zetTau_20060313_Hg_mess_mod.png [ 33.42 KiB | 3165 mal betrachtet ]
zetTau_20060313_Hg_Differenz.png
zetTau_20060313_Hg_Differenz.png [ 29.2 KiB | 3165 mal betrachtet ]

Autor:  Lothar Schanne [ 05. Mai 2015, 13:37:30 PM ]
Betreff des Beitrags:  Re: Vergleich Modellspektren und gemessene

So, jetzt habe ich euch mal genug bombardiert. Aber ihr seht, man kann mit solchen Vergleichen eine Menge machen und lernen. :D

Autor:  Christian Netzel [ 05. Mai 2015, 17:49:27 PM ]
Betreff des Beitrags:  Re: Vergleich Modellspektren und gemessene

Hallo Lothar,
gäbe das nicht einen interessanten Vortrag in Berlin?
Viele Grüße
Christian

Autor:  Ulrich Waldschlaeger [ 05. Mai 2015, 21:38:04 PM ]
Betreff des Beitrags:  Re: Vergleich Modellspektren und gemessene

Hallo,

das findet einer der Organisatoren auch!!!

Grüße

Ulrich

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