Objekte des Planetensystems

updated: 27.04.2023

Im Gegensatz zu Sternen oder Galaxien werden die Objekte unseres Sonnensystems durch unsere Sonne angestrahlt und ihre Spektren bestehen zu großen Teilen aus dem ursprünglichen und auch auf der Erde messbaren Tageslichtspektrum auf die eine oder andere Weise verbunden. Dennoch gibt es auch hier interessante Objekte und Effekte, denen ich mich an dieser Stelle nähern möchte.

C/2022 E3 (ZTK) - Der "grüne Komet" mal anders

[Höhere Aufösung 2795 x 1450 (563kB)]

[Ohne Bild 2015 x 713 (422kB)]

Bildaufnahmen von ZTF sind ja inzwischen einige im Umlauf. Hier mal ein Kometenspektrum von Ende Januar 2023. Die Presse schießt sich ja so langsam auf den Begriff „grüner Komet“ ein. Als wenn das bei anderen Kometen bisher anders gewesen wäre ;-) . Dennoch – die dafür verantwortlichen, kometentypischen Swan-Banden sind hier besonders schön im blauen und grünen Bereich zu erkennen. Dabei handelt es sich um molekulare CO Vibrationsbanden, also ein Verbund ganz vieler, durch molekulare Schwingungen erzeugter, Linien des Kohlenmonoxid-Moleküls.

Zur Bildung von CO2 stand einfach nicht genug Sauerstoff zur Verfügung. In diesem Fall ist das ganz hervorragend, denn Kohlendioxid wäre füre uns im Sichtbaren praktisch unsichtbar. Durch die unvollstädige Oxidation erstrahlen jedoch breite Bereiche des blauen und grünen Spektrums hell. Im Spektrum sind diese links zu sehen.

Wer dieses Leuchten trotz des schlechten Wetters und sogar ganz ohne Frostbeulen sehen möchte, kann sich im heimischen Wohnzimmer eine Kerze anzünden. Im unteren Bereich der Kerzenflamme ist das CO ebenfalls noch nicht vollständig zu CO2 verbrannt und die Swan-Banden leuchten auch hier blau/grün. Voila – ein Komet im Wohnzimmer. :-)

Ich gebe zu, am Himmel aber um ein Vielfaches spannender.

Io, Europa, Ganymed und Kallisto - Die vier Gallileischen Monde

Schade, so richtig viele Unterschiede sind nicht zu erkennenn zwischen den Gallileischen Monden. Vielleicht ein wenig bei Europa, der aufgrund seiner extrem eisigen und hellen Oberfläche recht viel Sonnenlicht reflektiert. Alle Linien entstammen dem an den Rändern abgeschnittenen, selektiv reflektierten Sonnenspektrum.

Generell werden Emissions- und Absorptionslinien in Spektren (fast) ausschließlich bei Gasen und so gut wie nie bei Festkörpern beobachtet. Schuld daran sind phononische Prozesse, also Wechselwirkungen mit quantenmechanischen Wärmebewegungen (Phononen), welche die Linienintensitäten abschwächen und die Energien "verschmieren". Zudem ist die Bandstruktur von in Festkörpern komplex, so dass zahlreiche Mini- Emissions- und Absorptionsvorgänge sich gegenseitig beeinflussen und ebenfalls zur Abschwächung und Verschmierung beitragen.

Wer also nach Leben auf anderen (Exo-)Planeten und Monden sucht, ist auf die Analyse ihrer (hoffentlich vorhandenen) Atmosphäre angewiesen.

Sonnenuntergang

Bei der Aufnahme von Spektren von Nachthimmelsspektren sollte man darauf achten, dass das Zielobjekt eine möglichst hohe Position über dem Horizont einnimmt. Wie sehr die irdische Atmosphäre ansonsten das Sternenlich beeinflusst, lässst sich an dieser Animation eines Sonnenuntergangs beobachten, die mir im Oktober 2011 gelang. Rechts oben befindet sich der rote Teil des Spektrums. Nicht nur, dass sich das Spektrum in den roten Bereich verlagert, die Wasser - Banden intensivieren sich. Steht ein Objekt tief am Horizont, so treten durch die den langen Lichtweg durch die Atmosphäre der Erde die gleichen Effekte auf, die zum einen das Signal/Rausch Verhältnis verschlechtern, zum Anderen zu einer "Rötung" des Spektrums führen, die herausgerechnet werden muss.

Komet C/2009 P1 Garradd

Der im August 2009 von Gordon Garradd entdeckte Komet besitzt im Frühjahr 2012 seine beste Sichtbarkeit. Grund genug mit dem DADOS Spektrographen einen Blick auf ihn zu werfen. Trotz seiner Helligkeit von etwa 7 mag war zur Aufnahme des obigen Spektrums eine ganze Nacht notwendig. Das im obigen plot schwarze Summenspektrum enthält daher eine Kombination aus den tellurischen Linien des Nachthimmels, des Kometen - Halos sowie des Kometen - Kerns. Halo und Nachthimmelsspektrum habe ich für das "blaue" Spektrum abgezogen, so dass das fast strukturlose Spektrum des Kerns übrig bleibt. Der Bump zwischen 5000 und 5200 Angstöm liegt im türkis - grünen Bereich und besteht aus den Emissions - Banden des Kohlenstoffmoleküls C2.

Das Spektrum ist das Mittel aus 17 600-Sekunden Aufnahmen (~3 Std.). Der Kern des Kometen wurde auf dem 50µm Spalt des DADOS Spekrographen nachgeführt, und das Spektrum mit der Atik 314L aufgenommen. Die weitere Nachbearbeitung erfolgte mit ESO-MIDAS 07FEB.

Komet C/2011 L4 Panstarrs

In diesem Fall war der namensgebenden Panoramic Survey Telescope And Rapid Response System der Entdecker. Die hier abgebildete Aufnahme eines Spektrums gelang mir am 7. April 2013 kurz vor Sonnenuntergang aus dem Taunus. Nach Abzug des Himmelshintergrunds (in der Animation das zweite Spektrum mit weniger Emissionslinien) bleiben insbesondere die im blauen Bereich des visuellen Spektrums leuchtenden C2 Emissionsbanden. Eine starke Natriumlinie kometaren Ursprungs - wie von einigen Beobachtern bermerkt - konnte ich leider nicht feststellen.

Literatur

C. R. Kitchin, Optical Astronomical Spectroscopy, IOP, 1995




Copyright 2023 Sebastian Hess