Astrospektroskopie mit dem Alpy600-Spektrografen

Einleitung

Die Astrospektroskopie eröffnet ein ganz neues Fenster für Amateurastronomen. Zum Einstieg in das riesige Gebiet habe ich 2015 ein Alpy600 mit Nachführmodul von Shelyak Instruments angeschafft. Der Spektrograf erlaubt die Aufnahme von Spektren astronomischer oder auch irdischen Lichtquellen in niedriger bzw. mittlerer Auflösung.
Kernstück des Gerätes ist ein Gitterprisma mit 600 Linien/mm. Besonderes Merkmal ist, dass das zerlegte Licht (genauer die zentrale Wellenlänge) in geradem Weg durchgeht. Das sorgt für einen einfachen Aufbau und eine sehr hohe machanische Stabilität.

Alpy600 und Nachführmodul am Teleskop mit Aufnahme- und Guiding-Kamera

Als Aufnahmekamera für die Spektren verwende ich eine Atik 428EX, deren Chip ausreichend groß ist, um das gesamte Spektrum abzubilden. Sie besitzt gleichgroße Pixel wie die Atik 460EX, die für wissenschaftliche Arbeit mit dem Alpy600 empfohlen wird. Letztere ist jedoch um einiges teurer. Wichtig sind geringes Rauschen und ein kurzer Backfokus. Als Guiding-Kamera kommt im Moment die Kamera ASI 120MM zum Einsatz. Wünschenswert wäre hierfür eine gekühlte Kamera, um auch sehr schwache Quellen (Supernovae, AGN, Quasare) spektroskopieren zu können.

Näheres zum Alpy600-System ist im User-Guide (engl.) zu finden.

Kalibrierung der Spektren

Zum Kalibrieren der Spektren nehme ich in jeder Spektroskopie-Session zusätzlich folgende Lichtquellen auf:

Energiesparlampe (Quecksilberlinien für den blauen Spektralbereich)
Flackerkerzenlampen (Neonlinien für den roten Spektralbereich), siehe selbstgebaute Kalibrierlichtquelle
Halogenlampe (für das Kontinuum als Flatfield)
Verbessertes Kalibrierlicht mit allen drei Quellen zusammen, siehe verbesserte Kalibrierlichtquelle

Zusätzlich wird das Spektrum eines Referenzsterns möglichst nahe zum Zielobjekt aufgenommen, um die spektrale Empfindlichkeit des gesamten Instruments (instrumental response) kalibrieren zu können.

Zur Auswertung der Spektren setze ich die Software Integrated Spectrographic Innovative Software von Christian Buil (engl.) ein. Eine Anleitung zur Kalibrierung der Spektren ist ebenfalls verfügbar. Mit dieser Software habe ich bisher alle hier vorgestellten Spektren kalibriert und ausgewertet.

Neon-Spektrum (3700-7500Å):

Spektrum einer Energiesparlampe (3700-7500Å):

Tipps und Tricks, die das Aufnehmen und Auswerten von Spektren erleichtern

Was kann man mit dem Alpy600 machen?

die wissenschaftlichen Erkenntnisse des 20.Jh. nachvollziehen, z.B. die Klassifikation der Sterne
die Spektroskopie veränderlicher Sterne
die Untersuchung von Emissionsliniensternen, siehe Be-Sterne
die Spektroskopie von massereichen Sternen, z.B. vom Typ O und B, Wolf-Rayet-Sterne, LBV-Sterne, rote und gelbe Überriesen
die Untersuchung von planetarischen Nebeln, Emissions- und Reflexionsnebeln
die Analyse von zeitlichen Veränderungen in galaktischen Novae, siehe z.B. Nova Persei 2018
die Spektroskopie von Kometen, siehe C/2020 F3 NEOWISE
die Spektroskopie von extragalaktischen Objekten, z.B. Seyfert-Galaxien, helle Quasare und BL-Lac-Objekte und helle Supernovae
die Radialgeschwindigkeitsmessungen an fernen, einigermaßen hellen Objekten
der Nachweis von P-Cygni-Profilen gelingt, siehe: P Cygni, Astronomical Spectroscopy (Jim Ferreira)
die Identifizierung spektroskopischer Doppelsterne mit unterschiedlichen Spektraltypen ist gelungen, siehe: 17 Leporis

Was geht mit dem Alpy600 nicht?

die Identifizierung spektroskopischer Doppelsterne, die sich durch Aufspaltung der Spektrallinien verraten
Generell die Untersuchung von Linienprofilen, z.B. der H-Alpha-Linie - in speziellen Fällen geht es doch, siehe: Astronomical Spectroscopy (Jim Ferreira)
Aufspaltung von Linien, z.B. durch Magnetfelder (Zeeman-Effekt)
Auffinden bzw. Nachweisen von Exoplaneten mit Hilfe der Radialgeschwindigkeitsmethode

Für derartige Aufgaben reicht die spektrale Auflösung nicht aus.

Ergebnisse, Projekte

		Riesensterne
		Hauptreihensterne
		weiße Zwerge
		Be-Sterne
		Wolf-Rayet-Sterne
		Veränderliche und symbiotische Sterne
		Planetarische Nebel
		Galaxien und Quasare
		Novae und Supernovae
		Komet C/2020 F3 NEOWISE
		Facharbeiten zur Spektroskopie
		Erste Tests mit Alpy600