Änderungen zum Versuch “Argelandersche Stufenschätzungen an veränderlichen Sternen auf Photoplatten”

1 Hintergrund

Dank neuer Photoplatten, die uns von der Sternwarte Sonneberg zur Verfügung gestellt wurden, ist es jetzt möglich, einen wesentlich großeren Zeitraum der Beobachtung der veränderlichen Sterne, d.h. in jedem Fall mehrere Perioden, abzudecken. Die größere Anzahl der Photoplatten macht aber nun eine Auswertung von Hand recht zeitaufwendig und mühsam, so daß hier der Computer einen großen Teil der Arbeit erledigen soll.

Mit der breiten Verfügbarkeit elektronischer Sternkataloge auch für Sterne geringer Helligkeiten wird es darüberhinaus möglich, eine wesentlich größere Zahl von Sternen in der Umgebung eines Veränderlichen als Vergleichssterne zu nutzen. Dadurch kann eine viel dichtere Skala von Vergleichshelligkeiten genutzt werden, wodurch die Genauigkeit der Helligkeitsbestimmung für den Veränderlichen deutlich verbessert wird. Allerdings sind viele dieser Sternkataloge noch in der Entwicklung bzw. wurden automatisch erstellt, so daß die photometrischen Daten oft noch fehlerbehaftet sind. Um Fehler in den Kataloghelligkeiten einzelner Vergleichssterne ausgleichen und korrigieren zu können, sollten deshalb nicht nur zwei Vergleichssterne verwendet werden, um die Helligkeit des Veränderlichen einzugrenzen (as_{1}V s_{2}b), sondern nach Möglichkeit vier Vergleichssterne (as_{1}bs_{2}V s_{3}cs_{4}d). Damit wird es möglich, Katalogfehler zu erkennen und den Katalog mit Hilfe der Schätzungen nach und nach zu verbessern.

2 Durchführung des Versuches

Da das Computerprogramm zur Auswertung der geschätzten Argelander-Stufen und der sich ergebenden Lichtkurve einen großen Teil der notwendigen Schrite selbst unternimmt (Heraussuchen der Helligkeiten der Vergleichssterne aus dem Sternkatalog, Umrechnung des Plattendatums in des zugehörige Julianische Datum, Aufstellung einer persönlichen Stufenskala aus der Gesamtheit aller Schätzungen), sollen die wichtigsten Schritte anhand einer einzelnen Photoplatte auch einmal von Hand durchgeführt werden.

Zunächst wird Ihnen dazu vom Praktikumsbetreuer eine Photoplatte herausgesucht auf der der Veränderliche eine mittlere Helligkeit besitzt. Bestimmen Sie für diese Platte Ihre persönliche Stufenskala indem sie eine Sequenz aus etwa fünf im Vergleich zum Veränderlichen helleren und fünf schwächeren Sternen aufstellen. Suchen Sie die Helligkeiten dieser Sterne anhand der Katalognummern in der Umgebungskarte aus dem Sternkatalog heraus. Berechnen Sie die Helligkeit des Veränderlichen einmal aus den Helligkeiten der beiden “benachbarten” Sterne und einmal anhand der Ausgleichsgeraden für Ihre Stufenskala.

Bestimmen sie im zweiten Teil die Lichtkurve des Veränderlichen, indem sie ihn auf jeder Platte zwischen den Helligkeiten von zwei helleren und zwei schwächeren Vergleichssternen einschließen. Erstellen sie damit eine Datei, die die Plattendaten, die Nummern der Vergleichssterne aus der Umgebungskarte und die von Ihnen geschätzten Stufen enthält. Das Auswerteprogramm wird Sie gegebenenfalls auf zweifelhafte Schätzungen bei bestimmten Platten oder mögliche Katalogfehler aufmerksam machen. Überprufen Sie diese Platten und korrigieren Sie den Katalog, falls nötig. Notieren Sie alle festgestellten Katalogfehler zusammen mit der von Ihnen ermittelten Helligkeit des jeweiligen Sternes im Protokoll, damit der zentrale Sternkatalog ständig verbessert werden kann.

3 Arbeit mit dem Programm zur Auswertung der geschätzten Stufen

3.1 Allgemeine Eigenschaften des Programmes

Das Programm “ARGPRAKT” zur Auswertung der Stufenschätzungen besteht aus drei Teilen. Im ersten Teil werden die Schätzungen nach dem Plattendatum sortiert und das jeweilige Julianische Datum berechnet. Dann werden zu den Sternnummern die Helligkeiten aus dem Katalog herausgesucht und mit den vier Vergleichssternen werden vier Werte für die Helligkeit des Veränderlichen bestimmt. Differieren diese stark voneinander liegt ein Identifikations-, Schätz- oder Katalogfehler vor. Aus dem Mittelwert dieser Helligkeiten wird schließlich die Lichtkurve des Veränderlichen über den beobachteten Zeitraum bestimmt.

Im zweiten Teil wird aus allen Schätzungen eine persönliche Stufenskala ermittelt. Dazu wird aus den verschiedenen Vergleichen ein “Netz” von Referenzen erstellt, in welchem die einzelnen Knoten die Vergleichssterne darstellen und die Verbindungen durch die geschätzten Stufen hergestellt werden. Die “Maschen” dieses Netzes, die durch indirekte und Über-Kreuz-Vergleiche entstanden sind, werden so aufgelöst, daß man den mittleren Stufenabstand zwischen jeweils zwei Sternen erhält. Falls das “Netz” nicht zusammenhängend ist, wird das größte Subnetz verwendet. Die Parameter der Stufenskala werden durch lineare Regression bestimmt. Bei Sternen, die häufig benutzt wurden und die dennoch weit von der Geraden der Stufenskala entfernt liegen, ist ein Katalogfehler wahrscheinlich.

Im dritten Teil wird die Periode des Veränderlichen durch eine variable Phasenverschiebung zwischen den verschiedenen Teilen der Lichtkurve bestimmt. Dabei sollen alle Punkte der Lichtkurve in eine Periode abgebildet werden. Als Kriterium für die Berechnung der Periodenlänge wird die Länge des Polygonzuges zwischen aufeinanderfolgenden Meßpunkten innerhalb der Periode minimiert.

3.2 Datenein- und -ausgabe

Das Programm benötigt zwei Eingangsdateien - den Sternkatalog des entsprechenden Feldes und die Datei der geschätzten Stufen. Im Sternkatalog steht in der ersten Spalte die Nummer des Sternes aus der Umgebungskarte und in der achten Spalte die jeweilige Helligkeit. Die von Ihnen zu erstellende Datei mit den Stufenschätzungen muß in der ersten Spalte das Plattendatum in der Form dd.mm.jj enthalten. Die zweite bis fünfte Spalte enthalten die Nummern Ihrer Vergleichssterne a, b, c, d und die Spalten 6 bis 9 die vier Stufen s_{1}, s_{2}, s_{3}, s_{4}, wenn ihre Stufenschätzung die Gestalt as_{1}bs_{2}V s_{3}cs_{4}d besitzt. Die einzelnen Spalten werden durch Leerzeichen getrennt. Wenn der Veränderliche besonders hell oder schwach ist, kann es vorkommen, daß Sie keine Vergleichssterne innerhalb der Umgebungskarte mehr finden die heller bzw. dunkler sind. Geben Sie in diesem Falle statt der Vergleichssternnummer eine 0 ein.

Wenn alle Teile des Programmes absolviert werden, erstellt es drei Dateien, die es ermöglichen, die Ergebnisse z.B. mit GRAPHER genau und optisch ansprechend darzustellen. Jede Ausgabedatei entspricht einem Teil des Programmes. Die erste enthält in sechs Spalten das Julianische Datum der jeweiligen Platte, die vier bestimmten Helligkeiten für den Veränderlichen aus den vier Vergleichssternen und zuletzt die gemittelte Helligkeit des Veränderlichen zum jeweiligen Datum. Die zweite Datei enthält in drei Spalten die relative Stufenhöhe, die scheinbare Helligkeit und die Katalognummer der einzelnen Sterne. Die dritte Datei enthält in zwei Spalten das Julianische Datum und die Helligkeit des Veränderlichen, wobei alle Beobachtungen in die erste Periode projeziert wurden.

Das Programm überwacht einen großen Teil von Fehlerquellen selbständig. Versuchen Sie nicht, beim ersten Mal schon die gesamte Auswertung zu absolvieren, sondern korrigieren Sie auftretende Fehler in der Stufendatei und im Katalog, und führen Sie die Periodenanalyse erst durch, wenn Sie mit den Ergebnissen der ersten beiden Teile zufrieden sind.

V. Ossenkopf 19.6.1995