Forum der Vereinigung der Sternfreunde

Hallo,
Hans Schreier, DLR, hat verschiedene numerische Implementierungen des Voigt-Profils untersucht:

Comments on the Voigt function implementation in the Astropy and SpectraPlot.com packages
https://arxiv.org/pdf/1806.10338.pdf

Das Voigt-Profile ensteht durch Faltung eines Gauss- mit einem Lorentz-Profil und wird zur Beschreibung von Linien benötigt, bei denen neben der thermischen Linienverbreiterung noch der Starkeffekt, die van der Waals Verbreiterung und Mikroturbulenz hinzukommen. s. z. B. Gray, Stellar Photospheres
Viele Grüße
Christian

Hallo Christian,

Ich scheitere gerade daran H_alpha mit einem Voigt-Profil (astropy) zu fitten.

Danke für den Link --Chr.

Hallo Christian,
es freut mich daß mein Beitrag Dir möglicherweise weiterhilft. Mich würde interessieren, welches Ziel Du mit der Approximation verfolgst. Willst Du den Einfluss der möglichen Ursachen (Temperatur, Mikroturbulenz u. s. w.) analysieren?
Viele Grüße
Christian

Hallo Christian,

eine Studentin schreibt in unserer Sternwarte ihr erstes Staatsexamen.
Dafuer beobachtet sie H_alpha von Beta und Delta Cephei(*), u.a. die Veränderung der Absorption.

Sie hat versuchen, die Linie mit einem Voigt-Profile zu fitten, ist aber leider mit ihrem Programm (?) gescheitert.

Ich wollte mittels Python das Problem klären -- soweit auch ohne Erfolg.

Weist du, inwieweit H_alpha überhaupt ein Voigt-Profile aufweist? Ich finde dazu nichts in der Literatur ...

--Chr.

(*) Editiert am 2020-02-25, Persei durch Cephei ersetzt.

Hallo Christian,
Deine Frage ist nicht so leicht zu beantworten. Zunächst besteht die Halpha-Linie wegen der Feinstruktur und Hyperfeinstruktur aus mehreren Linien unterschiedlicher Intensität, wobei die äußeren Komponenten immerhin 0,2 A auseinanderliegen:
https://physics.nist.gov/cgi-bin/ASD/li ... n&J_out=on
Daher kommt es auch auf das R des Spektrographen an.
Sodann ist der Starkeffekt bei H gegenüber anderen Verbreiterungseffekten nicht sehr stark ausgeprägt. Wegen des geringen Atomgewichts ist der thermische Dopplereffekt natürlich besonders stark. Bi bet Per handelt es sich lt. Simbad um ein Tripelsystem, was die Sache noch komplizierter macht. Vielleicht hilft folgender Link weiter:
https://arxiv.org/pdf/1506.01254.pdf
Zwei Gaussprofile kann man ganz gut mit dem Algorithmus von Levenberg-Marquardt trennen.
Ich bin mir sicher, daß Otmar weitere Hinweise gene kann.
Ich wünsche der Dame viel Erfolg.
Christian

Hallo,

vielleicht Fityk ( https://fityk.nieto.pl ) könnte eine gute Alternative sein.

Auch, lmfit ist eine gute Option.

https://lmfit.github.io/lmfit-py/builtin_models.html#

Grüße
Alex

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Everything is Mathematics !

Hallo Alex,

ich habe kein Problem mit Astropy, sondern mit H_alpha.

1) Es sieht so aus als waere H_alpha "kein" Voigt-Profile?
2) Witzigerweise erreiche ich sehr gute Ergebnisse mit einem Pseudo-Voigt -- einer Summe aus Lorentz- und Gauss.
3) Das eroeffnet die Frage, inwieweit jede Lorentz-Gauss Summe einem Voigt Profile entspricht.
4) Noch besser ist die Summe mehrerer Voigt-Profile.

--Christian

PS: Please tell wither you prefer to switch to English. --Chr.

Hallo Christian,
offensichtlich hat sich das Profil der Halpha Linie in letzter Zeit etwas verändert. Ich stelle hier zum Vergleich ein Profil vom 01.08.15 ein (weiß). Es wurde mit einem Lhires III aufgenommen.
Gitter: 2400 L/mm, R~18.000
Man erkennt nur auf der rotseitigen Flanke einen Knick.
Es wäre unter Umständen hilfreich, wenn Du Dein Setup beschreiben könntest.
Viele Grüße
Christian

Gemeint ist natürlich die blauseitige, also die linke Flanke.
Christian

Hallo Christian,

die Aufnahme stammt von Bernd Bitnar,
- aufgenommen mit einem LHiresII am 2017-07-21,
- getrocknety mit SpectroTools,
- normalisiert mit einem Polynom dritter (oder vierter) Ordnung.

Wenn ich wieder zu Hause bin, und falls es dich interessiert, kann ich dir die Spektren als Fits-Datei senden.

--Chr.

Hallo Christian,
interessanter fände ich die ungetrocknete Datei.
Christian

Hallo Christian,

mich überrascht etwas, dass ihr ein Voigt-Profil an Halpha bei Algol fitten wollt. Mir scheint, dass die Linie nicht nur in der Photosphäre erzeugt wird. Sonst müsste der Fit m.E. zwanglos möglich sein.

Einerseits schreibst Du von Beta und Delta Persei andererseits vergleicht Christian Netzel das mit einem Plot von Wega und/oder Deneb. Vielleicht redet ihr aneinander vorbei.

Gruß, Thomas

Hallo Christian (B.),

ich hab mal bei Böhm-Vitense nachgeschaut: Wasserstoff-Linien haben Stark-Effekt, was zur Veränderung der Linienform führen kann. Allerdings ist keine fitbare Funktion angegeben. Im Unsöld, 2. Auflage, 1968, steht zwar deutlich mehr - aber eine praktische Fitfunktion hab ich da auch auf die Schnelle nicht abgelesen. Ganz abgesehen von der Gültigkeit. Mir schien nur, das in kompakten dichten Atmosphären der Effekt richtig zuschlägt.

Es scheint eine Referenz zu geben: Kenneth Sutton, Approximate line shapes for hydrogen, Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer
Volume 20, Issue 4, October 1978, Pages 333-343, wo vielleicht was Fitbares drinsteht. Dank Elsevier hinter der Bezahlschranke für Otto-Normal-Spektroskopiker. Können die Profis hilfreich sein?

VG
Thomas

Im Gray, Stellar Photospheres, findet man mehr auf Seite 259, Formeln 11.49 und .50, und entsprechende Verweise auf vorhergehende Seiten. Vielleicht kann davon eine Fitfunktion bzw. -prozedur abgeleitet werden?

Hallo Thomas,
Du hast natürlich recht. Ich habe das verwechselt.
Gruß
Christian

Sorry, my bad :(

1. Wir wollen H_alpha von beta- und delta-Cephei fitten, nicht Persei.
Dabei ist aufgefallen, dass ein Voigt-Profile allein nicht funktioniert?

2. Um das Problem zu verstehen, habe ich alpha-Lyrae Spektren benutzt,
in der Annahme, das diese erst einmal einfacher sind.
Aber auch bei den Wega-Spektren musste ich feststellen, dass ein einfacher Voigt, ...

Ich hoffe das beseitigt die Verwirrung
--Chr.

Die habe ich leider nicht. Wahrscheinlich kann Bernd Bitnar helfen?

Hallo Christian!
Ich habe wenig Ahnung von Cepheiden, würde mich aber zunächst vergewissern, wie Halpha genau erzeugt wird ob ein Voigt-Profil angesichts der instabilen Photosphäre überhaupt Sinn macht. Ich wäre nicht überrascht, wenn die Linienbreite von der Pulsationsphase abhängt.

Wenn ich mich recht erinnere rotiert Wega sehr schnell und zeigt auch Gravity Darkenning (hellere Pole). Ich meine, da kann ein Voigt-Profil nicht funktionieren.

Du hast bisher nicht euer Ziel erläutert. Warum wollt ihr eigentlich Voigt fitten?

Gruß, Thomas

Hallo Thomas, etal,

wir wollen nicht primär ein Voigt-Profile fitten, sondern die Änderung der Absorption über die Zeit/Phase messen.
Falls wir ein Modell für die Linie fitten können, haben wir sofort auch eine Fläche.

Der ausgangspunkt dieses Threads war, um mich mal selber zu zitieren
--Chr.

Hilft euch das temporal variance spectrum?

Zuerst hier: TVS, Fullerton, Gies & Bolton 1996
und aktuell da: https://arxiv.org/abs/1603.06079

günter

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Im längsten Frieden spricht der Mensch nicht so viel Unsinn und Unwahrheit als im kürzesten Kriege. (Jean Paul)

Hallo Christian!

OK, den Ausgangspunkt hatte ich ganz anders verstanden. Wenn ihr Linienvariabilitäten bestimmen wollt, solltet ihr euch zunächst überlegen, was damit genau gemeint ist. Das kann sowas Einfaches wie EW ("Säulendichte" in der Photosphäre - das wäre Deine angesprochene "Fläche") oder FWHM (Rotationsanteile) sein oder auch etwas Komplexeres wie ein TVS (sowas ähnliches wie die Standardabweichung über die Linie). Ich meine, man sollte sich im letzteren Fall Gedanken darüber machen, wo die einzelnen Linienanteile herkommen (können) um überhaupt eine geometrische Interpretation zu erzielen. Ich kenne ein TVS nur bei Emissionslinienspektren wo es um ausgedehnte Winde geht. Ob das bei so Dingern wie Cepheiden oder A-Überriesen wie Wega Sinn macht, kann ich nicht sagen.

Gruß, Thomas

Hallo Zusammen,

ein Voigt-Profil an eine Absorptionslinie zu fitten bringt bei Sternen nichts.
Man hat ja nur 2 Parameter. Eine Absorptionslinie entsteht aber in versch. Tiefen der Photosphäre.
In jeder Tiefe herrschen andere Temperaturen, Drücke, Elektronendrücke,
Geschwindigkeiten, Ionisationsgleichgewichte usw.
Sicher, es gibt Voigt-Profile. Ich konnte an die gelbe Ne-Line super
ein solches Profil fitten (mit gnuplot). In so einem Ne-Lämpchen sind die Verhältnisse
aber recht konstant.

Viele Grüße
Dieter