Forum der Vereinigung der Sternfreunde

Hallo,

nach den ersten Test mit LISA zeigt sich ja die vielversprechende Möglichkeit auch Galaxien zu spektrometrieren, deren Helligkeit über 12mag liegt. Ich habe mir hierfür eine kleine Galaxiengruppe ausgesucht, die bei Astrofotografen recht bekannt ist - es ist Stephans Quintett im Pegasus. Die 5 Galaxien NGC 7317, NGC 7318A, NGC 7318B, NGC 7319 und NGC 7320 bauen die kompakte Gruppe auf.

Wikipedia Link zu Stephans Quintett & Hubbe Spacetelescope Aufnahme ... https://de.wikipedia.org/wiki/Stephans_Quintett


Bei diesen Galaxiengruppen stellt sich die Frage, ob die Galaxien auch räumlich dicht beieinander stehen, oder wir sie nur entlang einer Richtung sehen, sie aber in verschiedenen Distanzen liegen. Es gibt verschiedene Entfernungsindikatoren, die Astronomen bei Galaxien anwenden, um diese Frage zu klären. Am bestehen geht dies mit Hilfe von Spektren, wobei man anmerken muss, dass gerade in wechselwirkenden Gruppen aufgrund der Relativgeschwindigkeiten gerade bei direkten Nachbarn unterschiedliche Geschwindigkeiten und damit Entfernungswerte ableiten lassen. Dies liegt daran, dass sich die Nachbargalaxien umlaufen und die Unterschiede der Bahngeschwindigkeiten einige 100 km/s betragen können.

Für meine Beobachtungen plante ich den LISA Spalt so zu platzieren, dass die hellen Galaxienkerne zweier eng beieinander stehender Galaxien spektrometriert werden können. Das nach auch das Spektrum der weiter entfernt stehenden Galaxie NGC7319 aufgenommen. Im Vergleich zum Hubble-Bild ist meine Aufnahme um etwa 90° im Gegenuhrzeigersinn gedreht.




Das Bild ist schon älter, ich habe es mit einer 8" Optik mit f/9, also 1800mm Brennweite aufgenommen. Für die Aufnahme der Spektren habe ich meinen 14" Hypergraphen mit 3000mm Brennweite eingesetzt.


Das nachfolgende Spektrum gehört zum Kern von NGC7318A, genutzt wurden 6 Einzelbelichtung mti jeweils 30min.Für die Subtraktion des Himmelhintergrundsspektrums habe ich Bereiche ober- und unterhalb des Spektralstreifens subtrahiert. Bei diesem Vorgang werden bsp. die Emissionslinien des atm. Sauerstoffs wie auf die Hg-Lampen der Nachbarschaft entfernt. Dies gelang nicht zu 100%, wie die zwei Peaks zwischen 540nm und 560nm zeigen - dies sind also Artefakte und haben nicht ihren Ursprung im Galaxienkern.




Das nächste Spektrum wurde zeitgleich vom Kern von NGC7318B aufgenommen:




Man sieht keine Emissionslinien in den zwei Spektren. Vergleich man die zwei Spektren direkt miteinander ...




so erscheinen einige Strukturen ähnlich, wie man auch erkennt, das der "Kontinuumsbuckel" bei NGC7318A stärker ausgeprägt ist. Dies kann aber auch daran liegen, dass dieser Kern weniger gut auf dem Spalt platziert wurde, und Licht verloren ging. Die Bezeichnung "NGC7320" ist etwas verwirrend, diese bezeichnet nicht den Galaxiennamen, sondern nur den Namen des Ordners, worunter ich die Daten abgelegt hatte.

Greift man ein Absorptionsdetail bei Vergleich der Spektren heraus, so kann man aus dieser Ähnlichkeit folgern, dass beide Galaxien wohl die gleiche Fluchtgeschwindigkeit besitzen.




Nimmt man an, dass die Absorptionslinie der rotverschobene (blended) Na-Linie mit der Ruhewellenlänge von 589.3nm zeigt, so ergibt sich bei der dafür gemessenen Wellenlänge von etwa 602nm eine Verschiebung von knapp 13nm. Für die Fluchtgeschwindigkeiten aus der Literatur erhält man die Werte:


NGC7318A 6614 km/s --> 589.3nm + 13.0nm = 602.0nm
NGC7318B 5758 km/s --> 589.3nm + 11.3nm = 600.3nm


Das passt recht gut, v.a. besser bei der Galaxie NGC7318A mit dem helleren Spektrum.



Für die Galaxie NGC7319 ergab sich ein anderes Bild. In Ihrem Spektrum erkennt man prominente Emissionslinien, die zu [OIII],[OI],[NII],H-Alpha und [SII] gehören:




Leider reicht das spektrale Auflösungen des 300er-Gitters der LISA nicht aus, um die Linienkomponenten zu diferenzieren. Ich habe daher die Blended-Wellenlängen benutzt, um die Fluchtgeschwindigkeit zu ermitteln. Die nachfolgende Tabelle zeigt die Werte, an vorletzter Stelle steht die FLuchtgeschwindigkeit und am Ende einer Zeile ist die Abweichung relativ zum Literaturwert von 6747 km/s.


[OIII] 512.7nm 500.7nm +12.0nm --> v/c 0.0240 7169km/s 1.063
[OIII] 507.7nm 495.9nm +11.8nm --> v/c 0.0238 7118km/s 1.055
[OI] 644.1nm 630.0nm +14.1nm --> v/c 0.0224 6694km/s 0.992
Ha[NII] 672.2nm 656.5nm +15.7nm --> v/c 0.0239 7154km/s 1.060
[SII] 687.8nm 672.4nm +15.5nm --> v/c 0.0230 6873km/s 1.019


Rechnet man den Mittelwert der Messungen aus, so ergibt eine Geschwindigkeit von 7062km/s für NGC7319 (die enthaltene heliozentrische Korrektur beträgt -16km/s). Dieser Wert liegt nur 4,7% über dem Literaturwert. Ich denke, dass dies für eine 14mag helle bzw. dunkle Galaxie eine akzeptable Messgenauigkeit darstellt.

Wie immer freue ich mich über eure Kommentare.

Michael

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14"-Hypergraph, Spektrographen: Dados & LISA

Hallo Michael,

ein tolles Ergebnis fuer NGC 7319!

Fuer NGC7318 scheint es mir allerdings, dass das S/N nicht hoch genug ist, um Geschwindigkeitsdifferenzen zwischen den A und B Komponente ab zu leiten. Ich denke, man sollte realistischerweise erst so weit glaetten, dass die O2-A Bande bei 760nm ein halbwegs wohldefiniertes Kontinuum zeigt. Dann werden zwar viele der spektralen Strukturen verschwinden (nicht die Na Linie, die ist breit genug) aber die Messung enthaelt nun mal nicht mehr Information.

Die Zahlen auf der Y-axe sind nicht gerade aussagekraeftig. Wie koennte man das nach digitale "counts" umrechnen ?
(oder lieber, die Zahl der Elektronen im Spektrum, da [nur] aus diese das S/N [einfach] berechnet werden kann).

Gruesse, Sander

Hallo Sander,

danke für die nette Rückmeldung.

Ja, du hast Recht, das S/N ist nicht gerade berauschend. Und ich muss anmerken, dass die Untersuchung von Spektren von lichtschwachen Galaxien einfacher ist, wenn es sich um einen aktiven Galaxienkern handelt. Dann zeigen sich die Emissionslinien, die ich bei meinen anderen Postings beschrieben habe.

Ist eine Galaxie nicht aktiv, so fehlen diese Emissionslinien und man kann dann anhand von Absorptionsstrukturen Rückschlüsse ziehen, also etwa die Fluchtgeschwindigkeit bestimmen.

Bzgl. der Y-Wertangaben, ist es so, dass diese in erster Linie dazu dienen sollen, dass die drei Spektren zu vergleichen, da die gleichen Parameter - Kamera, Spektrograph, Belichtungszeit - genutzt wurden. Beim Vergleich der beiden A-B-Komponenten sieht man so, dass das Maximum einmal bei 20.000 units und einmal bei 30.000 units liegt. Man könnte hier also auf einen helleren Kern schließen, da die Annahme berechtigt ist, dass das Spektrum selbst - sozusagen die Spektralklasse - die gleiche ist.

Interessant ist dann auch der Vergleich zu NGC7319 - hier ist der Kern lichtschwächer, und somit auch das Kontinuum, jedoch sind die Emissionslinien bei dieser aktiven Galaxie sehr auffällig. Kein Wunder, es handelt sich um eine Seyfert-Galaxien, d.h. um ein Mitglied der Familie der aktiven Galaxien, das aufgrund ihrer optischen Emissionslinien-Eigenschaften klassifiziert wird.

Schöne Grüsse,
Michael

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