Forum der Vereinigung der Sternfreunde

Forum of the German Amateur Astronomy Association
It is currently 18. June 2019, 08:41:24 AM

All times are UTC+02:00




Post new topic  Reply to topic  [ 9 posts ] 
Author Message
PostPosted: 07. May 2019, 22:54:17 PM 
Offline
Nutzer

Joined: 20. September 2017, 18:09:35 PM
Posts: 22
Bereits kurz nach der Entdeckung von C/2017 K2 (PANSTARRS) vor zwei Jahren war klar, daß es sich um einen ungewöhnlichen Kometen handeln würde. Noch nie wurde ein Komet so zeitig im Anflug systematisch fotometrisch beobachtet und so fand sich schnell ein kleines Team zusammen, diese Herausforderung anzunehmen: Andreas Beck, Roland Fichtl, Steffen Fritsche, Thomas Lehmann.
Hier ist nun ein Bericht unserer ersten Ergebnisse.


Der Komet C/2017 K2 (PANSTARRS) wurde im Mai 2017 bei einer Sonnenentfernung von 16 Astronomischen Einheiten (AE) entdeckt. Später konnte er sogar auf Aufnahmen des CFHT aus dem Jahr 2013 (bei 24 AE) gefunden werden. Er ist damit der am weitesten von der Sonne beobachtete Komet im Anflug auf das innere Sonnensystem.

Um so erstaunlicher ist die Tatsache, daß selbst auf den Aufnahmen von 2013 bereits kometare Aktivität in Form einer Koma nachgewiesen wurde. Wegen der niedrigen Temperatur in dieser Entfernung muß ein großer Vorrat an sehr leicht flüchigen Gasen vorhanden sein, die eine Koma bilden können. Man vermutete deshalb, daß der Komet in sehr ursprünglichem Zustand seine erste Annäherung zum Sonnensystem absolviert.

Spätere Messungen der Bahndaten und darauf basierende Modellrechnungen legen jedoch nahe, daß der Komet nicht dynamisch neu ist, sondern bereits mehrmals ins innere Sonnensystem gelangte (siehe z.B. https://arxiv.org/abs/1802.10380).


Der Komet wird erst in 3 1/2 Jahren seine größte Helligkeit erreichen und wenigstens noch zwei Jahre eher unattraktiv erscheinen. Trotzdem wollten wir die Aktivität bereits jetzt, in großer Sonnenentfernung fotografisch erfassen, da nicht bekannt ist, wie die Helligkeitsentwicklung dort verläuft.
Verwendet wurden Teleskope zwischen 40cm und 10cm Öffnung, fast ausschließlich in Verbindung mit DSLR-Kameras von Standorten sehr unterschiedlicher Himmelsqualität (Roland beobachtet in ländlichen Umgebung, ich aus dem Stadtzentrum von Weimar heraus). Bei einer Helligkeit des Kometen von ca. 18. Größe würde es an die Grenzen des Machbaren gehen, insbesondere da die meisten Aufnahmen mit den kleineren Teleskopen entstanden.

Die Aufnahmen wurden fast ausschließlich mit der Software AIRTOOLS ausgewertet. Dabei wird eine - im Vergleich zu visuellen Schätzungen - große Apertur verwendet, um möglichst das gesamte Licht der Koma zu erfassen. Gemessen wurde der grüne Farbkanal. Bei CCD Aufnahmen wurde ebenso mit breitbandigem Grünfilter aufgenommen. Dafür gibt es zwei wichtige Gründe:
- Die Gaskoma ist besonders hell im grünen Spektralbereich.
- Die Festlegung auf einen begrenzten Spektralbereich verringert systematische Unterschiede durch verschiedene spektrale Empfindlichkeit der Aufnahmesysteme (insbesondere bei CCDs).

Die Helligkeit wurde mit einer Vielzahl an Katalogsternen (ca. 200 je Beobachtung) unter Verwendung eines Farbkorrekturterms kalibriert. Es zeigte sich, daß alle
Aufnahmesysteme ihren spektralen Schwerpunkt sehr nahe bei V haben (etwa 0.1*(B-V) in Richtung Blau verschoben). Die Daten der so gewonnenen, visuell-ähnlichen Gesamthelligkeit sind in Abbildung 1 dargestellt.

Image

Die Bestimmung der Parameter der Lichtkurve erfolgt gemäß dem Modell
Code:
m = m0 + 5log(D) + n*2.5log(r)

  m  ... scheinbare Helligkeit des Kometen
  D  ... Entfernung Erde-Komet
  r  ... Entfernung Sonne-Komet
  m0 ... absolute Helligkeit des Kometen
  n  ... Aktivitätsparameter

und ergibt

m0 = 1.33+-0.04
n = 3.9+-0.5

Die beobachtete Aktivität liegt somit dicht am Wert von n=4, der bei neuen Kometen anfänglich oft angenommen wird. Es ist erstaunlich, daß bereits in der Entfernung von 16 bis 12 AE eine derart starke Komaentwicklung - d.h. Zunahme der Sublimation von Gasen - stattfindet.

Die Meßwerte zeigen erwartungsgemäß eine relativ hohe Streuung von 0.3mag. Die Messungen mit großen Aperturen haben zwar den Vorteil der geringen systematischen Verfälschung des Mittelwertes, jedoch machen sich die Unsicherheiten der Bestimmung des Hintergrundes immer stärker bemerkbar. Anders ausgedrückt: der Kontrast von mittlerer Kometenhelligkeit in der Meßapertur zum Hintergrund sinkt.

Aus diesem Grund haben wir eine zweite Helligkeitsbestimmung mit deutlich kleinerer Apertur vorgenommen. Dafür wurde ein konstanter Wert von 140000 km Durchmesser am Ort des Kometen festgelegt, entsprechend 12 bis 16 Bogensekunden Winkelausdehnung über den Zeitraum der bisherigen Beobachtungen. Unter der Annahme eines gleichmäßigen Abströmens des Gases vom Kometenkern wäre die heliozentrische Helligkeit m-5log(D) (genauer: nach Umwandlung in Intensität) direkt proportional zur Gasproduktion. Diese wäre also nach einer "Eichung" bestimmbar, ähnlich der Bestimmung der Staubmenge nach Afrho. Man kann erwarten, daß die Lichtkurve bei Verwendung einer konstanten, kleineren Apertur
- eine systematisch niedrigere Helligkeit aufweist (im Vergleich zur Gesamthelligkeit, gemessen mit großer Apertur)
- eine geringere Streuung der Einzelmessungen aufweist und damit gegebenenfalls kurzfristigere Helligkeitsschwankungen preisgibt
- der Aktivitätsparameter niedriger ausfallen wird, wenn die Koma sich real (am Ort des Kometen) ausdehnt, da ein immer größerer Gasanteil nicht mit gemessen wird

Die Komahelligkeit innerhalb von d=140000km ist in Abbildung 2 dargestellt:

Image

Als Modellparameter erhalten wir jetzt

m0 = 3.08+-0.02
n = 3.4+-0.2

und die Einzelmessungen streuen mit 0.13mag - eine deutliche Verringerung des zufälligen Fehlers. Im Rahmen der Meßgenauigkeit gibt es keine Abweichungen vom stetigen Helligkeitsanstieg, der durch die Modellkurve beschrieben wird. Der Aktivitätsparameter ist statistisch nicht signifikant kleiner als bei Messungen mit großer Apertur. Aus der Zunahme der heliozentrischen Helligkeit im Berichtszeitraum um 1.2mag ergibt sich ein Anstieg der Gasproduktion um den Faktor 3.


Der Komet C/2017 K2 wird auch von anderen Beobachtern systematisch verfolgt. In der COBS Datenbank werden eine Reihe von fotometrischen Ergebnissen aus CCD-Beobachtungen gelistet. Diese erfolgten zumeist ohne Verwendung von Filtern und mit Teleskopen von 50cm Öffnung und mehr. (Abbildung 3):

Image

Ein Vergleich dieser Beobachtungen mit unseren eigenen Messungen der Gesamthelligkeit zeigt deutliche Differenzen:
- die filterlosen CCD-Beobachtungen sind heller und das, obwohl überwiegend mit deutlich kleinerer Apertur gemessen wurde (soweit angegeben)
- der Anstieg der Lichtkurve verläuft deutlich flacher (n=1.4+-0.9), selbst bei Auslassung des stark abweichenden Wertes im Juli 2017 (n=2.0+-0.7)

Eine Ursache für die helleren CCD Helligkeiten anderer Beobachter ist die häufige Verwendung von R-Helligkeiten der Kalibrationssterne. Leider ist aus den ICQ-Records oft nicht der verwendete Farbkanal des jeweiligen Sternkatalogs ersichtlich, der Name des Katalogs allein ist dazu nicht ausreichend.

Der flachere Anstieg hingegen ist vermutlich auf die sehr weit ins Rote reichenden Empfindlichkeit der CCDs zurückzuführen und den damit verbundenen viel stärkeren Einfluß des Staubanteils in der Koma. Die Staubentwicklung ist bisher vermutlich eher gering. Wenn filterlos beobachtet wird, sind zudem starke Unterschiede zwischen unterschiedlichen Sensoren wahrscheinlich. Da außerdem auch unterschiedliche Auswertemethoden und stark unterschiedliche Aperturgrößen zum Einsatz kamen, entsteht eine relativ hohe Streuung der Meßwerte.


Zusammenfassend können wir sagen, daß die gewählte Beobachtungs- und Auswertungsmethode durchaus geeignet erscheint, selbst mit vergleichsweise bescheidenen instrumentellen Voraussetzungen zu brauchbaren fotometrischen Ergebnissen zu gelangen - selbst bei einem Kometen der 18. Größenklasse. Der Komet C/2017 K2 hat sich in den zurückliegenden beiden Jahren unerwartet gut entwickelt. Es wird sehr spannend, wie die Helligkeitszunahme weiter verläuft, wenn bei zunehmender Annäherung an die Sonne die Sublimation weiterer Gase beginnt. Eine Extrapolation mit aktuellen Aktivitätsparametern führt zu einem Helligkeitsmaximum von 6+-1 mag. Auch wenn der Komet dann nicht in unseren Breiten sichtbar ist, hoffen wir, mit diesem Bericht Ansporn zu langfristiger kontinuierlicher Beobachtung zu geben.

Danke an alle Mitstreiter,
Thomas

PS: Danke auch an M. Büchner und F. Niebling, die eine Beobachtung im Oktober 2017 beigesteuert haben!


Top
   
PostPosted: 08. May 2019, 20:10:04 PM 
Offline
Meister

Joined: 08. October 2016, 10:45:39 AM
Posts: 261
Location: Köditz
Lieber Thomas,

vielen Dank für diese großartige erste Analyse! Ich bin begeistert und angespornt zu weiteren Beobachtungen!

Viele Grüße

Steffen

PS: Jetzt widme ich mich erstmal weiter dem bayerischen Matheabitur. Zum Glück ist das Wetter gerade schlecht.


Top
   
PostPosted: 09. May 2019, 16:43:24 PM 
Offline
Meister
User avatar

Joined: 20. January 2013, 20:03:54 PM
Posts: 508
Location: Leipzig
Maik hat hierzu einen Aufsatz für das VdS-Journal geschrieben. Ich möchte dem Jounrl nicht vorgreifen; vielleicht schreibt Maik hier selbst ein paar Worte.
Ein wirklich interessanter Komet!

_________________
Uwe Pilz, Fachgruppen Kometen und Astrophysik/Algorithmen.
Oft benutzte Instrumente: Swarovski SLC 7x50B, Fujinon 16x70 FMT-SX-2, TMB Apo 105/650, Ninja Dobson 320/1440


Top
   
PostPosted: 11. May 2019, 10:50:35 AM 
Offline
Neueinsteiger

Joined: 04. June 2018, 16:12:24 PM
Posts: 4
Hallo,

zunächste mal Danke an Thomas für den klasse Beitrag und an alle Beteiligten für die Arbeit, die dahinter steckt!

Wie Uwe schon sagte, habe auch ich mich an einer kleinen Vorschau für das nächste VDS-Journal versucht.

Ich habe das Ganze etwas weiter gefasst, d.h. aufgrund der derzeit noch großen Vorlaufzeit und der damit verbundenen Unsicherheit nur eine Abschätzung der Ober- und Untergrenzen einer möglichen Entwicklung auf der Basis der derzeit verfügbaren Daten und der allgemeinen Sichtbarkeitsbedingungen für uns. Meine Ergebnisse sind aber ähnlich.

Ich habe natürlich anhand der COBS-Daten Eure vielen Messungen gesehen und mir schon gedacht, dass da ein geplantes Projekt dahintersteckt. Ich hoffe, Ihr bleibt dran.

Als beruflicher Messtechniker, der sich täglich mit Messunsicherheitsberechnungen beschäftigt (plagt!), habe ich daruf verzichtet, aus den bisher vorhandenen Daten noch eine weitere Selektion vorzunehmen. Der Grund ist einfach, dass die Projektion aus den verfügbaren Daten bis zum Perihel einfach noch viel zu unsicher ist. Selbst wenn ich einen intern sehr stimmigen und konsistenten Datensatz verwende, bedeutet die geringe Streuung oder der Fit mit geringen Residuen nicht, dass eine sichere Aussage da ist. Die Aussage passt natürlich für den derzeitigen Zeitpunkt, aber je weiter man extrapoliert, umso unsicherer wird das Ganze. - Das liegt natütlich an vielen Einflüssen: Veränderung der physikalischen Aktivitätsprozesse in Abhängigkeit von der Sonnennähe, das grundsätzlich eigensinnige Verhalten von Kometen, die Messmethode, etc. Habt Ihr alles erwähnt.

Leider ist es so, dass die in der Astronomie üblichen Fehlergrenzen immer nur auf die Standardabweichungen bezogen sind und nicht wirklich aus einem Unsicherheitsmodell stammen, welches alle wesentlichen Unsicherheitseinflüsse separat bewertet (inklusive Verteilungsmodell) und dann nach "mathematischer Verhackstückung" zu einer sogenannten erweiterten Messunsicherheit kommt. Es ist davon auszugehen, dass somit die Fehlergrenzen immer zu klein bewertet sind. Auf der anderen Seite fehlt eine objektive Kalibrierung, dass heißt, eine anerkannte Referenz (ein DAkkS/DKD-Kalibrierschein für Kometen :D ), so dass es in gewissem Maße müßig ist, über Unsicherheiten zu diskutieren. Die Verwendung eines intern konsistenten Datensatzes wie bei Euch ist aber immer die beste Möglichkeit, die Unsicherheiten zu minimieren und läßt sicherere Aussagen über den Trend zu.

Da der Komet wie erwähnt nicht dynamisch neu ist, ist die Wahrscheinlichkeit höher, dass der Aktivitätsfaktor höher als 4 sein wird. Unter Zuhilfenahme aller COBS-Daten und der Prediscovery-Daten erhalte auch ich wie Ihr derzeit ein n um die 4 (n=3.7 für den Bestfit) herum. Das Spannende hierbei ist, dass das auf Basis der klassischen Formel eine ansehnliche absolute Helligkeit von 1 +/- 0.5 mag ergibt! Setzt man jetzt ein n von 5 an (auf Basis der Vermutung, dass der Komet dynamisch alt ist), dann kommen wir in Größenordnungen von H0 von -2.5 mag! Das erscheint zwar nicht unmöglich, aber weniger wahrscheinlich. Eine Kurve mit n=3 hat einen deutlich schlechteren Fit mit den Daten, wäre aber bei einem realistischeren H0 von 4.5 mag.

Es ist schade, dass der Komet geometrisch mies platziert ist. Die geringste Erdnähe beträgt 1.8 AE und findet schon im Juni 2022 statt und das Perihel sieht den Kometen in 2.5 AU Erddistanz. Allerdings bedeutet die große Entfernung auch einen gut erkennbaren, kompakten Kometen.

Ich möchte aber nicht unerwähnt lassen, dass mein Bauchgefühl sagt, dass es bei n ~ 4 bleiben wird - aber wetten würde ich nicht darauf. Ich erinnere micht noch gut, wie Rob McNaught damals nie daran gezweifelt hat, dass C/2006 P1 ein Großer Komet wird. Es gab damals nicht wenige Stimmen, die sogar vorhersagten, dass der Komet zerfällt und verlöscht!

Trotzdem oder gerade deshalb ist es und bleibt es spannend und ich hoffe, Ihr verfolgt den Kometen weiter so intensiv. Ich hatte vor, nach einem Jahr ein Update für den Artikel zu bringen - warum machen wir das dann nicht zusammen?

@Uwe: Kann man dem Artikel noch einen Hinweis auf den Forumsbeitrag von Thomas hinzufügen oder den Beitrag auch auf die FG Homepage stellen?

Maik


Top
   
PostPosted: 11. May 2019, 15:13:32 PM 
Offline
Meister
User avatar

Joined: 20. January 2013, 20:03:54 PM
Posts: 508
Location: Leipzig
Lieber Maik und alle,

ich füge dem Artikel einen Verweis auf diese Diskussion hier hinzu.

Vielliecht bin ich en bißchen altmodisch, aber ich möchte nicht, dass unsere Mitglieder Material lesen, was hier im Forum schon in der ganzen Breite publiziert wurde. Ich kann jedoch die Seite in unserem Internetauftritt mit einem Ausschnitt aus deinen Texten versehen. Die Bilder sind ja ohnehin schon drinnnen. Dann setze ich das Ganze auf die Publikationsseite der FG und schicke eine Erinnerung / einen Link hier. Ist das ein sinnvoller Kompromiss?

_________________
Uwe Pilz, Fachgruppen Kometen und Astrophysik/Algorithmen.
Oft benutzte Instrumente: Swarovski SLC 7x50B, Fujinon 16x70 FMT-SX-2, TMB Apo 105/650, Ninja Dobson 320/1440


Top
   
PostPosted: 11. May 2019, 16:54:36 PM 
Offline
Nutzer
User avatar

Joined: 11. December 2016, 20:11:27 PM
Posts: 33
Hallo zusammen,

da ich bekanntermaßen (siehe Schweifstern) derzeit regelmäßig Auswertungen der Multiaperturmessungen vornehme, anbei die aktuelle Auswertung für den Kometen C/2017 K2. Die Streuung der Daten erscheint für diese Methode momentan noch recht hoch. Zudem scheint es so, dass es Schwankungen in der Helligkeitsentwicklung gibt.

Wir dürfen gespannt sein ...

Gruß
Michael


Attachments:
Formeln.jpg
Formeln.jpg [ 58.54 KiB | Viewed 410 times ]
Kurven.jpg
Kurven.jpg [ 127.74 KiB | Viewed 410 times ]
Top
   
PostPosted: 11. May 2019, 17:23:18 PM 
Offline
Neueinsteiger

Joined: 04. June 2018, 16:12:24 PM
Posts: 4
Hallo Uwe,
Quote:
Vielliecht bin ich en bißchen altmodisch, aber ich möchte nicht, dass unsere Mitglieder Material lesen, was hier im Forum schon in der ganzen Breite publiziert wurde. Ich kann jedoch die Seite in unserem Internetauftritt mit einem Ausschnitt aus deinen Texten versehen. Die Bilder sind ja ohnehin schon drinnnen. Dann setze ich das Ganze auf die Publikationsseite der FG und schicke eine Erinnerung / einen Link hier. Ist das ein sinnvoller Kompromiss?
ich meinte eher, erst wenn das VDS-Journal draußen ist. Dann ist es kein Problem mehr.

Maik


Top
   
PostPosted: 13. May 2019, 09:27:31 AM 
Offline
Meister
User avatar

Joined: 20. January 2013, 20:03:54 PM
Posts: 508
Location: Leipzig
Lieber Maik und alle,

ich habe den Aufsatz um einen Verweis auf diesen Zwirn hier erweitert.

Maiks Grafiken:
http://fg-kometen.vdsastro.de/Publ/2017K2.html

Wenn der Aufsatz erschienen ist, dann stelle ich ihn zur Gänze in unsere Veröffentlichungsecke.

_________________
Uwe Pilz, Fachgruppen Kometen und Astrophysik/Algorithmen.
Oft benutzte Instrumente: Swarovski SLC 7x50B, Fujinon 16x70 FMT-SX-2, TMB Apo 105/650, Ninja Dobson 320/1440


Top
   
PostPosted: 16. May 2019, 20:35:23 PM 
Offline
Nutzer

Joined: 20. September 2017, 18:09:35 PM
Posts: 22
Danke für Eure Antworten und Ergänzungen zum Thema!

@Maik: Ja, wir können uns gern bei einer zukünftigen Analyse und Veröffentlichung zusammentun.

@Michael: Könntest Du noch ein paar ergänzende Infos zu Deinen Messungen beisteuern (Instrument, Kamera, Filter etc.)?

Thomas


Top
   
Display posts from previous:  Sort by  
Post new topic  Reply to topic  [ 9 posts ] 

All times are UTC+02:00


Who is online

Users browsing this forum: No registered users and 1 guest


You cannot post new topics in this forum
You cannot reply to topics in this forum
You cannot edit your posts in this forum
You cannot delete your posts in this forum
You cannot post attachments in this forum

Search for:
Jump to:  
cron
Powered by phpBB® Forum Software © phpBB Limited