Forum der Vereinigung der Sternfreunde

Hallo,

in der letzten Schönwetterphase konnte ich wieder einige Galaxienspektren gewinnen. Heute zeige ich Euch die Ergebnisse von NGC1023, einer SB0-Galaxie im Perseus.
NGC1023 ähnelt eher einer Elliptischen Galaxie als eine Spiralgalaixe, da sie keine Hauptebenen it einerm Spralarmmuster aufweist. An ihrerm linken Rand sieht man den kleinen Begleiter NGC1023A. Schaut man genauer hin, so sieht man im inneren Bereich der SB0-Galaxie zwei Auffhellungen, die auf einen Balken hinweisen. Dies ist der Grund, warum man NGC1023 als SB-Typ, also als Balkenspiralgalaxie, eingeordnet hat.



Die Aufnahme zeigt NGC1023 und wurde mit einem 11"-Schmidt-Cassegrain Teleskop erstellt.


Ich habe den Spalt von LISA entlang der Längsachse orientiert, jedoch war nur das Zentrum hell genug um einen verwertbaren Spektralstreigen zu erzeugen. Die Helligkeit des Zentrums liegt bei etwa 11mag. Zur besseren Orientierung habe ich die Kalibrationslinien mit dargestellt. Für das Spektrum habe ich drei Einzelaufnahmen mit je 30min Belichtungszeit gemittelt. Bei den FITS-Rohdaten wurde ein 3x3-Medianfilter benutzt, um das Rauschen zu minimieren. Das Rauschniveau liegt auf der blauen Seite des Spektrums bei etwa 500-600 Units.





Im NGC1023 Spektrum erkennt man keine Hinweise auf Aktivität im Zentrum, d.h. es fehlen Emissionslinien. Sehr charakteristisch sind aber die Absorptionslinien von Magnesium (bei 518.0nm) und Natrium (bei 590.3nm), die belegen, das das galaktische Zentrum von vielen Sternen mit einem K-Spektraltyp bestimmt wird.

Der folgende Ausschnitt aus dem Spektrum von NGC102 zeigt den Bereich um die H-Alpha-Linie. Auch diese ist als Absorptionslinie enthalten - und lässt sich recht genau messtechnisch behandeln, da die Kalibrations-Glimmlampe eine H-Alpha-Linie mitliefert. Auch wenn die H-Alpha-Linie, im Vergleich zu den Mg-I und Na-I Linien, schwächer ausgeprägt ist, eignet sie sich fast besser zur Bestimmung der Fluchtgeschwindigkeit, da der Wert der Wellenlängenverschiebung, relativ betrachtet, größer ist und man daher einfacher messen kann. Die Verschiebung liegt im Bereich von nur 1nm bis 2nm, was bei der geringen LISA Auflösung eine Herausforderung darstellt. Die Schwierigkeit der Messung habe ich versucht damit zu illustrieren, dass ich einmal den tiefsten Punkte der H-Alpha-Absorptionslinien (rechte hellblau Linie) und einmal die FWHM-Lage (rechte hellblaue Linie) markiert habe.




Die zwei Werte liefern folgende unterschiedliche Geschwindigkeiten (mit heliozentr. Korrektur):

- H-Alpha-Minimum 553 km/s (Delta 13,3%)
- H-Alpha-FWHM 639 km/s (Delta 0,3%)


Die Delta-Angabe bezieht sich auf den Literaturwert der Fluchtgeschwindigkeit von NGC1023, der bei 637 km/s liegt.

Schöne Grüsse,
Michael

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Hallo Michael,
bist Du sicher, daß es sich bei der Kalibrationslinie bei 6562 A um eine Ha-Linie handelt? Dies würde die Existenz von atomarem Wasserstff voraussetzen, was mir sehr unwahrscheinlich erscheint.
Viele Grüße
Christian

Hallo Christian,

ja, ich bin mir recht sicher. Ich hatte mehrere Glimmlampen ausprobiert und die von mir genutzte hat in ihrem Gasgemisch aus Wasserstoff dabei - neben Ne + Ar.

Was mir auffiel ist, dass wenn ich diese Glimmlampe an 230V mit Vorwiderstand betreibe, die Wasserstofflinien prominenter sind. Ich habe die Glimmlampe jetzt in der "CalibrationUnit" am LISA verbaut - das ist technisch einfacher, weil ich keinen eigenen Anbau benötigte, jedoch ist die Lampe hier mit der LISA Elektronik weniger hell, und die Linien weniger auffällig. Was ich aber aus dem "hellen" Betrieb ableiten kann, ist die Lage, und somit auch den Wasserstoff als Ursache.

Aber du hast Recht, ohne das beschriebene Vorwissen würde man bei dieser Linie nicht auf Ha tippen.

Schöne Grüsse,
Michael

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Hallo Michael,
das Problem ist meiner Ansicht nach, daß bei diesen Temperaturen Wasserstoff ausschließlich in molekularer, nicht in atomarer Form existiert. Beim Lhires tritt diese Linie ebenfalls auf und ist außergewöhnlich breit. Die Breite kann jedenfalls durch die thermische Bewegung nicht erklärt werden. Ob der Starkeffekt, der ja bei H ausgeprägter als bei enderen Elementen ist, ausreicht, kann ich nicht beurteilen.
Viele Grüße
Christian

Hallo Christian,

das ist ein interessante Punkt - ich muss zugeben, darüber hatte ich gar nicht nachgedacht, aber der Stark-Effekt ist mir als Physiker bekannt.

Das Elektrische Feld erzeugt doch hier Dipolmomente und diese führen zur Aufspaltung, und es gibt den linearen bzw. quadratischen Effekt - ich muss dies nachlesen, um zu verstehen, wie sie dies auf die Ha-Linienlage auswirken würde.

Was ich aus meine Messung ableiten würde, ist, dass es ggf. ein symmetrischer Effekt ist.

Schöne Grüsse,
Michael

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Hallo Michael,

tolle Sachen machst Du!!!

Hallo Christian,

ein Kommentar zur Kalibrationslichtquelle : natürlich siehst Du den atomaren Wasserstoff im Glimmlampenspektrum. Der Witz dabei ist, dass die Glimmlampe alles andere als im thermischen Gleichgewicht ist. Die permanente Bombardierung mit schnellen Elektronen aus der Kathode nimmt zunächst das H2 auseinander (Bindungsenergie ~5eV) und, ionisiert bzw. regt der Wasserstoff dann an.

Die Linienbreiten aller Kalibrationslinien im Spektrum sind quasi identisch, heißt: der Spektrograph selbst definiert sie.

Der lineare Starkeffekt bringt sowas wie für V/cm.
Quelle: http://www2.uni-siegen.de/~flieba/pdf/qmprobe.pdf
Nehmen wir 100V bei einem Elektrodenabstand von 0,1cm: ergibt die 1000V/cm und passt somit. Heißt konkret: nicht sichtbar.

Grüße
Thomas

Hallo Kollegen,

noch eine kleine Ergänzung zum Kommentar von Thomas
Bei der Glimmlampe Osram ST111, welche auch von Richard Walker verwendet wurde, sind die Wasserstofflinien sehr ausgeprägt. Dazu ein Echellespektrum (Ausschnitt) mit meinem Echelle (R = 13000). Die Linienbreite der Argonlinien ist bestimmt durch die Auflösung des Spektrometers (ca. 25 km/sec), die Linienbreite der Wasserstofflinien beträgt ca. 100km/sec, verursacht durch hohe Plasmatemperatur und Stösse (rot: Ar Linien nach NIST, grün: Balmerlinien, Intensitäten nach NIST, skaliert auf gemessenes Spektrum. Dieses ist mit der Instrument Response korrigiert. Beachte den logarithmischen Massstab, um die Linien unterschiedlicher Intensität zu sehen. Mit linearem Massstab sieht das dann so aus (für H-alpha und H-beta, Zoom): Die Glimmlampe wurde bei 230 V mit einem Vorwiderstand von 36 kOhm und 2 mA Strom betrieben.

Gruss, Martin

Hallo Thomas, hallo Martin,
offensichtlich handelt es sich tatsächlich um H-Linien, da nicht nur Ha-Linien, sondern auch Hb-Linien zu sehen sind. Ich habe meine Kalibrationsspektren daraufhin durchgesehen und festgestellt, diese Linien bei mir fehlen.
Was die Linienbreite bei H betrifft, muß man beim atomaren Wasserstoff die Feinstruktur, die sich durch die Spin-Bahn-Kopplung ergibt, mit berücksichtigen.
Ich habe die entsprechenden NIST-Werte in eine Worddatei kopiert und hier angehängt. Dies ergibt bereits eine gewisse Linienbreite, die zwar nicht sehr groß ist (~0,2 A), aber mit entsprechendem R sichtbar gemacht werden kann.
Meiner Ansicht nach trägt nicht so sehr das Feld der an die Entladungsröhre angelegten Spannung, sondern wie in der Sternatmosphäre Stöße mit geladenen Teilchen, also Ionen und Elektronen zum linearen Starkeffekt bei.
100 km/s würden eine Plasmatemperatur von grob geschätzt 100000 K bedeuten. Bist Du sicher, daß das realistisch ist?.
Viele Grüße
Christian

Hallo,

ich habe in der folgende Grafik die zwei Starter-Lampenspektren gegenübergestellt. Die Osram111 zeigt die prominente H-Alpha-Linie. Im weiteren Spektrum findet man auch die H-Beta, H-Gamma Linien, diese habe ich hier nicht mit dargestellt, der Übersichtlichkeit wegen.

Das Lisa-Glimmlampenspektrum ist das der originalen Glimmlape - ich habe diese durch eine Osram111-Lampe ersetzt. Für die Kalibration des NGC1023 Spektrum habe ich also die Osram111 benutzt.

Für das gezeigte Osram111-Lampenspektrum habe ich einen eigenen Aufbau genutzt - mit 230V betrieben. In der LISA Unit ist die Ansteuerung über einen 12V Inverter gelöst, genaue Werte habe ich hier nicht, es sieht aber so aus, als wenn in der LISA Unit eine weniger "helle" Entladung stattfindet, und dass dies auch die Linienintensität reduziert.




Schöne Grüsse,
Michael

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