Meines Großvaters Doppelsterne
Doppelsterne hatte ich in meiner bisherigen Amateurzeit eigentlich
nur sehr gelegentlich beobachtet, meist um die Leistungsfähigkeit meiner
Teleskope und den Erfolg von Justierarbeiten zu testen; wahrscheinlich halten
es die meisten Amateurastronomen nicht anders.
Indessen sind diese Konstellationen durchaus interessant und ist ihre
Beobachtung über lange Zeiträume von wissenschaftlichem Wert: Da Doppelsterne
auf ihren Wegen umeinander den Gesetzen der Himmelsmechanik folgen, eröffnet
das die Möglichkeit, über die Erfassung ihrer zueinander wechselnden Örter im
Lauf der Zeit
- die wahren Bahnen,
- die Gesamtmasse des Systems
- und die Einzelmassen der beteiligten Komponenten
zu erfahren.
Man kann mit Recht sagen, daß die
Beobachtung von Doppel-und Mehrfachsystemen die Möglichkeit eröffnet, Sterne zu
wiegen.
Daß ich dazu gekommen bin, Doppelsterne
messend zu beobachten, ist nicht zuletzt eine Konsequenz aus dem mittlerweile
erreichten Lebensalter - in mehrfacher Hinsicht: Ich bin jetzt 58 Jahre alt und
habe in den letzten Jahren doch zunehmend die Erfahrung machen müssen, daß
meine Augen weniger lichtempfindlich sind, jedenfalls schneller ermüden, als
das noch vor einigen Jahren der Fall war. Also habe ich mich von der früher
nicht ohne Erfolg betriebenen visuellen Jagd nach lichtschwachen
deep-sky-Objekten verabschiedet...
Weiter wird das voranschreitende
Lebensalter -jedenfalls bei mir- mit einem gewissen Zuwachs an
Beobachter-Geduld kompensiert, sodaß ich jetzt Befriedigung darin finde, eine
halbe Stunde an einem wenig spektakulären Sternpaar rumzumessen, was mich
früher wohl fürchterlich genervt hätte. Schließlich ist mir eine etwas
verblichene Broschüre wieder in die Hände gefallen - sie stammt von meinem
Großvater mütterlicherseits, den habe ich nie erlebt, weil er schon 1942
verstorben ist. Der Titel der 1922 im Verlag von Gustav Fischer, Jena verlegten
Broschüre von 58 Seiten Umfang:
Anleitung zur Himmelsbeobachtung mit kleinen Fernrohren von Hans Lietzmann.
Mein Großvater, von Beruf
Professor für alte Kirchengeschichte, war ein begeisterter Amateurastronom.
Einer von denen, die nicht nur gucken, sondern ihre Beobachtungen sammeln,
auswerten, dabei messen und rechnen... Von seinen astronomischen Hinterlassenschaften
ist nur besagtes Bändchen auf mich gekommen, seine Kollektion feinster ZEISSscher
Fernrohre auf uhrwerk-getriebenen Montierungen hat zwar die Bomben und die
Russen in Berlin überstanden - ist dann aber im Winter 1946 doch in Bohnenkaffee
und Lucky Strikes umgetauscht worden. Ich kann es meiner Großmutter nicht
verübeln...
Jedenfalls war mir diese Broschüre anfangs meiner astronomischen Passion, da war ich 14 Jahre alt, der erste Wegbereiter an den Sternenhimmel. Neben Hinweisen zum Umgang mit Fernrohren und Anleitungen zum Auffinden vieler Nebel und Haufen enthält das Büchlein zahlreiche Hinweise auf Doppelsterne - jeweils mit angegebenen Abständen und Positionswinkeln und Nummer des heute nicht mehr benutzten "Ambronnsche Sternverzeichnis" - wie nachstehend auszugsweise:
Auf meiner Suche nach sinnvollen neuen astronomischen Betätigungsfeldern hat mir das Heft den entscheidenden Anstoß gegeben, mich mit Amateurmitteln an Doppelsternen zu versuchen.
Mein Großvater muß einiges an Meßgerätschaften besessen haben, darunter sowohl den zur Ermittlung des Positionswinkels benötigten Positionskreis von ZEISS als auch das ZEISSsche Schraubenmikrometer mit beleuchtetem Fadenkreuz.
Beides wird heute nicht
mehr hergestellt - das Mikrometer von ZEISS, links eine Abbildung aus der
Broschüre, ist wohl zu einem gesuchten und entsprechend teuren Sammlerstück
geworden.
Jedenfalls keimte der Wunsch, die zahlreichen von Hans Lietzmann 1922 beschriebenen
und mit präzisen Angaben versehenen Doppelsterne doch einmal darauf hin zu
untersuchen, ob sich in der Zwischenzeit von mehr als 85 Jahren etwas mit
Amateurmitteln Meßbares an Abständen und Winkeln geändert haben mag...
Immerhin ein Unterfangen, das über die von ihm angeführten Doppelsterne hinaus
-die in der Regel am Auflösungsvermögen eines vierzölligen Refraktors ihre
Grenze finden - auf ein schier unerschöpfliches Reservoir an Kandidaten
zurückgreifen kann.
Da ich weder fotografisch noch mit elektronisch abbildenden Hilfsmitteln arbeiten kann - ich lebe ja in der Berghütte ohne Wasser/Kanal, Zentralheizung und ohne Anschluß ans Stromnetz, mein 12V- Strom kommt nur spärlich aus zwei Solar-Paneelen, - war von Anfang an klar, daß mir für Doppelstern-Messungen nur die altmodische Methode in Betracht kommt, nämlich mit Positionskreis und Mikrometerschraube zu arbeiten.
Die Anschaffung des Positionskreises machte keine Schwierigkeiten - es gelang mir alsbald, einen ZEISS-Positionskreis fast ungebraucht günstig zu erwerben. Da der mit dem ZEISS-typischen M-44 Gewinde versehen ist, habe ich mir vom Gerd Neumann in Münster Adapter drehen lassen.
Schwieriger war es, ein
Fadenkreuz-Okular mit Mikrometerschraube, zumal beleuchtet, zu beschaffen.
Mangels Nachfrage wird sowas für Amateurzwecke offenbar nicht mehr hergestellt.
Nach einiger Suche ist es mir dann gelungen, ein russisches Fadenkreuzmikrometer
FM 16 Fabrikat LOMO aufzutreiben, das für den Einsatz am Mikroskop gedacht
war. Das Ding gibts bei B-W Optik; es ist solide aufgebaut, leichtgängig und
mit einer fein und spielfrei agierenden Mikrometerschraube ausgerüstet. Außerdem
kann man es gut zerlegen und die Komponenten nach Bedarf weitgehend frei zueinander
justieren. Da das LOMO-Meßokular keine feste Markierung hatte, auf die der
Bezugsstern eingestellt und gegen die das bewegliche Fadenkreuz dann auf den
anderen Stern hin verschoben werden kann, mußte diese nachträglich angebracht
werden. Ich habe das schließlich mit dem ganz zarten Strich eines Werkzeugs
zum Glasritzen auf dem okularseitigen gläsernen Markierungsträger erledigt.
Ging erstaunlich gut - hätte aber auch schiefgehen können...
Da das Mikrometer einen anschlußseitigen Durchmesser von 25mm hat, mußte noch
ein entsprechender Adapter gedreht werden, um an 1 1/4 Zoll anzuschließen.
Das Okular hat f=16mm - etwas knapp für enge DS, da die resultierende Vergrößerung am C8 dann nur 130-fach beträgt. Daher beabsichtige ich, das bei Gelegenheit mit einer einschraubbaren kurz bauenden Barlow-Linse nachzubessern.
Links ein Bild meiner Schätze.
Zunächst hatte ich einen gebraucht erworbenen Dunkelfeld-Tubus -
Mikroskopzubehör von ZEISS - eingesetzt. Der war notwendig, um das Gesichtsfeld
stufenlos so weit aufzuhellen, daß ich die fein geätzten Markierungen auch
gegen den Himmelshintergrund erkennen konnte.
Indessen habe ich von dessen Verwendung inzwischen Abstand genommen: Denn er
ist 15 cm lang, verschiebt den Schwerpunkt des Teleskops daher erheblich und
verursacht allein durch den langen Hebel eine auch in nur geringfügigem Maße
höchst unerwünschte Wackelei.
Also wurde das anders gelöst:
Ich habe eine kleine rote Leuchtdiode (LED) in den Lichtweg etwa 8cm mittig
vor die Feldlinse des Okulars gebracht. Die leuchtet das Gesichtsfeld von
knapp 17´ gerade aus. Dazu braucht es je zwei gegenüberliegende 1,5mm-Bohrungen
in den Reduzierstutzen, um die recht steifen Anschlußdrähte -isoliert natürlich-
durchzuführen. Durch die zweite Bohrung wird parallel ein weiterer Draht geführt
und direkt vor und hinter der Bohrung mit dem Anschlußdraht verlötet, um die
Position der LED zuverlässig zu fixieren. Die naheliegende Befürchtung, daß
sich diese Konstruktion störend auf die Abbildungsqualität auswirkt, hat sich
nicht bestätigt. Jedenfalls nicht bei noch mäßiger Vergrößerung.
Die LED lasse ich über einen regelbaren Vorwiderstand von 120kOhm
an 12V mehr oder weniger schwach glimmen - das reicht zum zuverlässigen Erkennen
der Meßmarken und überstrahlt erst Begleitsterne schwächer als 9m5. Außerdem
habe ich in die Zuleitung einen Tastschalter gelegt, der es mir erlaubt, die
Feldaufhellung während des Beobachtens an- und auszuschalten, was beim Positionieren
schwacher Sterne sehr hilfreich ist.
Und so sieht das C8 dann mit komplett angesetztem „Meßgeschirr“ aus:
Alles in allem habe ich für die Anschaffung der Gerätschaften rund 500,- € aufgewendet
Die Technik des Messens von Doppelsternen ist ziemlich einfach:
Wie mit dem Positionskreis umzugehen sei, lehrt bereits Großvater
Lietzmann:
"Ein Wort ist noch über den Positionskreis zu sagen: Das ist
eine in 360° rechtsumlaufend (entgegen dem Uhrzeigersinn) geteilte Kreisscheibe,
die man mit einem Fadenmikrometer verbinden kann. Der Nullpunkt ist unten.
Man stellt das Mikrometer richtig ein, indem man den Faden auf 90°
bringt und prüft, ob nun ein beliebiger Probestern auf dem Weg durch das Gesichtsfeld
genau an ihm entlang läuft, d.h. man stellt ihn dem Parallelkreis am Himmel
parallel. Dann muß bei parallaktischer Aufstellung des Rohres der Zeiger
des Positionskreises auf 0° stehen; eventuell ist zu korrigieren. Will man
nun den Winkel messen, den zwei Sterne mit der Meridianlinie 0° bilden, so
dreht man den Faden rechts herum, bis er genau die Lage der Doppelsterne hat,
d.h. bis beide ihn gleichzeitig passieren, und liest dann die Drehung, den
Positionswinkel (p) am Kreise ab."
Das Messen mit der Mikrometerschraube bedarf keiner großen
Erläuterung. Die erste Maßnahme besteht jedenfalls darin, diese zu eichen:
damit man weiß, wieviele Bogensekunden auf einen Teilstrich gehen. Dazu hatte
ich zunächst die Mikrometerschraube an Mizar, dessen aktuelle Distanz gut
bekannt ist, probiert. Und so für meine Meßschraube zunächst einen Wert von
0,729"/ Teilstrich erhalten. Mit diesem Reduktionsfaktor habe ich dann
eine gute Weile gearbeitet - bis ich an Delta Ori/Mintaka die umgebaute
Feldaufhellung erproben wollte. Die in zwei Nächten jeweils 62 abgelesenen
Einheiten entsprachen danach einer Distanz von 45". Die ließen sich
allerdings mit den Angaben im Bright Star Catalogue, die zwischen 51,5" und
52" schwanken, nicht mehr vereinbaren.
Ich habe mich dann etwas ratlos an Wolfgang Vollmann in Wien gewandt und der
versierte Doppelstern-Beobachter teilte mir mit, daß seine aktuellsten
Messungen ebenfalls bei 53" lägen?? Die Lösung ergab sich
schließlich aus Folgendem: Zunächst ist eine einzige Referenzquelle schlicht zu
wenig - ich habe die Meßschraube danach an 5 weiten Doppelsternen probiert und
die Werte gemittelt. Außerdem hatte sich durch den Wegfall des langen
Hellfeld-Tubus die Fokuslage des SC geändert - und damit systembedingt auch die
Brennweite. Deren Verringerung resultiert in geringerer Vergrößerung - und
einem größeren Reduktionsfaktor.
Schließlich stieß ich beim Durchforsten älterer Literatur zur visuellen Beobachtung von Doppelsternen auf die einfachste und zugleich genaueste - und eigentlich auch naheliegendste - Methode, die Meßschraube zu eichen:
Indem man nämlich bei abgeschalteter Nachführung die Durchlaufzeit eines Sterns zwischen zwei Meßmarken mit definiertem Abstand stoppt. Dazu wählt man einen möglichst großen Fadenabstand und nimmt einen Stern mit höherer Deklination - weil der "langsamer" läuft und daher der Durchgangszeitpunkt leichter zu bemerken ist.
Ich habe wieder Mizar genommen und meine Meßschraube auf genau 300
Einheiten auseinandergedreht. Aus fünf Durchlaufzeiten erhielt ich so eine
Durchnittszeit für die Passage von 300 Abstand-Einheiten mit 30,88".
Da eine Sternzeitsekunde am Himmelsäquator 15 Bogensekunden entspricht, und
Mizar eine Deklination von 54° 56´ hat, ergibt sich nach der bekannten Formel
t x 15,0411 x cos Dekl = Strecke in Bogensekunden
(wie sie ja auch zur Bestimmung des Gesichtsfelds von Okularen
verwendet wird) bei mir die Rechnung
30,88 x
15,0411 x 0,5745 (= cos 54° 56´) = 266,83". Dies also der Abstand zwischen
300 Schrauben-Einheiten; also entspricht eine Einheit 266,83/300, das sind
0,889" pro Teilstrich.
Jede Messung wird möglichst zweimal ausgeführt. Beim Messen der Abstände
dergestalt, daß einmal der Hauptstern und einmal der Begleiter "fixiert"
und jeweils die andere Komponente mit der Meßmarke angefahren werden. Ebenso
wird der Positionswinkel einmal "von links" und einmal "von
rechts" angefahren.
Die Ergebnisse werden notiert und ausgemittelt. Ich kann sagen, daß die Abweichungen
bei Messungen des Positionswinkels unter den Einzelmessungen bei maximal +/-2°
und bei den Distanzen um +/- 1 Teilstrich entsprechend etwa 1,8" liegen.
Typischerweise ist die Genauigkeit erheblich besser, das hängt aber auch vom
seeing und der Zenithdistanz des Sterns ab. Da ich aus Stabilitäts-
und vor allem Orientierungsgründen keinen Zenithspiegel einsetze, schaffen
zenithnahe Sterne gewissen "Verrenkungsfaktor" - was die Meßqualität
eindeutig beeinträchtigt. Einschränkend muß ich den von mir angewandten Methoden
"all´antica" außerdem attestieren, daß sie bei mir (Vergrößerung,
Öffnung...) wirklich verläßliche Ergebnisse erst ab Distanzen > 6"
liefern. Dann allerdings sind sie recht brauchbar und mit den Katalogangaben
konsistent.
Inzwischen -im Sommer 2011- verfüge ich doch über einige Erfahrung
auf dem Gebiet der visuellen Messung von Doppelsternen. Die möchte ich
wie folgt zusammenfassen:
Ich bin dazu übergegangen, meine Objekte
nach bestimmten Kriterien auszuwählen:
Neben den der beschriebenen Leistungsfähigkeit des Instrumentariums (Abstand>6",
Helligkeit<10m) ohnehin geschuldeten Einschränkungen konzentriere ich mich
auf Paare, bei denen eine signifikante Änderung von Positionswinkel und/oder
Abstand in überschaubaren Zeitspannen dokumentiert ist. Es erscheint mir wenig
sinnvoll, wenn ich mit meinem beschränktem Zeit-und Ausrüstungsbudget Paare
durchmesse, die seit 150 Jahren weitgehend konstantes Theta und Rho zeigen...
Reizvoll, das aber nur im Erfolgsfall, weit überwiegend jedoch erfolglos ist
die Suche nach "neglected binaries" - Doppelsternen, die seit geraumer
Zeit nicht oder unzuverlässig beobachtet wurden und deren Koordinaten meist
ungenau oder fehlerhaft angegeben sind.
Ganz wichtig ist die Vorbereitung einer Beobachtungsliste für die "Sitzung".
Ich mache das so, daß ich mir aus dem sehr empfehlenswerten "Double
Star Atlas" von Mullaney und Tiirion nach Separation und Komponentenhelligkeit,
zudem etwa im gleichen Feld liegende Objekte heraussuche. Ich schaue danach
im WDS nach den genauen Koordinaten -leider ist der Double Star Atlas in RA
nicht hinreichend präzise- und prüfe, ob sich in Distanz (Theta)
und Abstand (Rho) "etwas getan" hat. Daraus bereite ich dann meine
nächtliche Liste vor, meist so an die 8 Paare.
Weiter hat es sich als sehr hilfreich erwiesen, bei der Montierung kräftig
nachzulegen: Ich benutze jetzt eine alte Vixen ATLUX, die an sich für
ein C8 völlig überdimensioniert erscheinen mag. Zusammen mit einer
FS2 Steuerung von Michael Koch für die Schrittmotoren ergibt sich aber
ein wunderbar stabiles und feinfühliges Arbeiten am Doppelstern, das
den Aufwand bei weitem lohnt. Das trägt sehr zum entspannten Beobachten
bei und steigert die Genauigkeit der Messungen. Außerdem ist die Präzision
des Positionierens dem Skysensor mit der GP-DX überlegen. Auf der anderen
Seite erledigt die FS2 ihre Arbeit entschieden gemächlicher - mit einer
maximalen Poitioniergeschwindigkeit von 32x...
In jedem Fall unabweislich ist es, den
WDS heranzuziehen: der Katalog des Washingtoner Naval Observatory ist die
fundamentale Quelle für alle Informationen über Doppelsterne.
http://ad.usno.navy.mil/proj/WDS/
Weiter ist es sehr empfehlenswert, sich bei der mailing-Liste der Doppelsternbeobachter
anzumelden:
http://groups.yahoo.com/group/binary-stars-uncensored/
und sich das "JDSO - Journal of Double star Observers", eine vierteljährlich
erscheinende Publikation der University of South Alabama übers Internet zu
besorgen: http://jdso.org/
Der Nachteil der beschriebenen Methode besteht darin, daß
die Genauigkeit der Ergebnisse sicher geringer ist als bei interferometrischer
Methode oder dem Einsatz von CCD-Kameras mit anschließender Auswertung anhand
von CD-ROM-Kartenwerken. Letztere Methode ermöglicht insbesondere den Nachweis
von Eigenbewegungen und somit das Ausscheiden rein optischer Doppelsterne.
Das insbesondere bei Systemen mit geringem Abstand. Auch müssen die altmodischen
Gerätschaften erst mit Aufwand und Geduld beschafft und dem Verwendungszweck
angepaßt werden.
Ein nicht
zu unterschätzender Vorteil des beschriebenen „handwerklichen“ Vorgehens
ist dagegen die Schnelligkeit, mit der brauchbare Ergebnisse erzielt werden:
Nach etwas Übung läßt sich ein System in einer guten halben Stunde aufsuchen
und ausmessen; wenn man sich einigermaßen räumlich bei einanderliegende
Systeme für die Sitzung aussucht, lassen sich ohne weiteres 5 - 6 Sternpaare
in zwei Stunden „durchmessen“. Man erhält sofort Ergebnisse - und die Resultate
liegen durchaus im Rahmen...