Kapella und ihre Begleiter

Wolfgang Vollmann, http://home.pages.at/vollmann, 25.Jan.2006.

Zusammenfassung

Kapella hat mehrere schwache weit entfernte Begleiter. Ich beobachtete die optischen Begleiter E, F und G. Sie stehen weit im Hintergrund (Kapella A ist nur 41 Lichtjahre entfernt) und ermöglichen aber die Bestimmung der Eigenbewegung von Kapella A: etwa 0,4 Bogensekunden pro Jahr nach Süden. Bei den Messungen verglich ich die visuelle Methode mit dem Baader Microguide-Okular mit einer Astrometrie mit Webcam bzw. auf den CCD-Aufnahmen von Peter Wienerroither.

Kapella hat auch einen 12 Bogenminuten -- das ist "weit" -- entfernten Begleiter 10.Grösse (Kapella H). Er zeigt die gleiche Eigenbewegung wie der helle Hauptstern A und hat zusätzlich noch einen engen physischen Begleiter -- Kapella ist also auch ein "Doppel-Doppelsternsystem"!

Kapella und ihre Begleiter

An den Abenden vom 8. bis 11.Jan.2006 beobachtete ich die Kapella im Fuhrmann (auch Capella; Alpha Aurigae, α Aur). Sie ist nicht nur der sechsthellste Stern am Himmel und der nördlichste Stern erster Grösse, sondern auch ein äusserst enges Doppelsternsystem, das im kleinen Fernrohr nicht auflösbar ist (die Beobachtung erfolgt spektroskopisch bzw. interferometrisch). Selbst bei sehr gutem Seeing konnte z.B. William Hussey im Jahre 1900 mit dem 91cm Lick Refraktor den Doppelstern nicht trennen (siehe 1900AJ.....21...28H).

Ein bisschen mehr über Kapella findet sich auf der Webseite von James Kaler bzw. im Wikipedia-Eintrag.

Im Washington Double Star Catalog (WDS) sind mehrere schwache Begleiter von Kapella A aufgelistet. Sie haben die Buchstaben B bis L bekommen. In meinem 130mm Fernrohr konnte ich bei 35- und 140-facher Vergrösserung folgende Begleiter beobachten (Angaben aus dem aktuellen WDS vom Jan.2006; PW = Positionswinkel):

Komp	Bezeichnung	Mag	Jahr	Distanz	PW	Anmerkung
E	BU 1392AE	12,1mag	1908	154,1"	319°	recht schwach
F	HJ 2256AF	10,2mag	1999	112,0"	137°	gut sichtbar
G	SHJ 51AG	8,1mag	2003	522,4"	349°	sehr hell
H	FRH 1AH	10,5mag	1895	723,3"	141°	sehr weit, gemeinsame Eigenbewegung mit A. Hat einen schwachen Begleiter L (siehe unten)

Die Begleiter E, F und G scheinen nichts mit Kapella A zu tun zu haben -- sie dürften weit entfernte Hintergrundsterne sein. A steht in einer Entfernung von 41 Lichtjahren -- siehe die "Nearby Star Database" des Astronomischen Rechen-Instituts: Datenblatt für Capella A sowie Datenblatt für Capella's engen Begleiter

Peter Wienerroither hat für sein fotografisches Doppelstern-Projekt natürlich auch Kapella am 8.Jan.2006 wunderschön aufgenommen und die Begleiter identifiziert (Norden ist oben):

Höhere Auflösung: externer Link: http://homepage.univie.ac.at/peter.wienerroither/pwafods/05167+4600.htm.

Kapella A erschien bei meiner Beobachtung ziemlich gelblich gefärbt. Sie steht auch in einem schönen Sternfeld -- besonders gut gefällt mir die Gegend bei 35x.

Messungen der Begleiter im Jan.2006

Ich machte verschiedene Messungen der Winkeldistanz und der Richtung (Positionswinkel; Nord=0°, Ost=90°, Süd=180°, West=270°) von Kapella A zu ihren Begleitern. Dazu verwendete ich unterschiedliche Verfahren:

• Visuelle Astrometrie mit dem Baader Microguide-Okular : dieses Okular hat eine lineare Skala in der Mitte für die Entfernungsmessung und eine Gradskala am Rand für Winkelmessungen. Es ist ziemlich aufwändig einen Stern damit zu messen -- eine Messung dauert mehr als eine halbe Stunde da die Einstellungen öfters wiederholt werden um die Ergebnisse zu mitteln. Eine Beschreibung des Verfahrens ist im Buch von Bob Argyle (ed.), "Observing and Measuring Visual Double Stars" (2004) enthalten. Dafür kommt man sich fast wie ein richtiger "alter Astronom" vor, der am Fernrohr seine Winkelmessungen macht!
• Drift-Astrometrie mit der Webcam: das ist am Fernrohr sehr einfach und schnell: einfach die Webcam in die Okularsteckhülse und bei ausgeschalteter Nachführung die Sterne durch das Gesichtsfeld driften lassen und dabei ein Video aufnehmen -- das gibt die genaue Ost-West-Richtung. Der exakte Abbildungsmassstab muss durch bekannte Stern-Distanzen geeicht werden. Die Webcam ist einfach und billig und macht in kurzer Zeit hunderte Bilder die sich gut messen und mitteln lassen. Die Messgenauigkeit ist durchaus mit einer teuren CCD-Kamera vergleichbar (siehe z.B. die Vergleichsbeobachtung an Lambda Arietis vom 11.Jan.2006). Einziger Nachteil ist der bei der Aufnahme nötige Computer und das ziemlich kleine Gesichtsfeld durch den kleinen Chip (4,6x4,0mm). Mehr dazu ist auf meiner Seite über Doppelstern-Astrometrie mit der Webcam nachzulesen.
• Klassische Astrometrie mit 3 oder mehr Referenzsternen: dieses Verfahren ist sowohl mit der Webcam als auch einer normalen CCD-Kamera anwendbar. Vorteil ist dass Abbildungsmassstab (Brennweite) und Bildorientierung sehr präzise ermittelt werden können. Nachteil ist dass mindestens 3, besser 6 oder mehr Sterne genau bekannter Position am Bild sein müssen. Das ist mit dem kleinen Webcam-Chip nicht immer möglich. Mit Peters CCD Bildern mit der Kamera Starlight SXV-H9 bei ein Meter Brennweite benutze ich dieses Verfahren. Es ist im zitierten Buch von Argyle beschrieben.

Ich wertete meine visuellen Messungen und Webcam-Videos aus und habe auch Peter Wienerroithers CCD-Aufnahmen messen können. Die Ergebnisse sind hier zusammengefasst und gelten für 2006,02:

Begleiter E = BU 1392AE:

Durch die Lichtschwäche ist dieser Stern nur auf Peters 10 Sekunden belichteten CCD Aufnahmen messbar.

Begleiter F = HJ 2256AF:

Obwohl der Entdeckercode HJ für John Herschel steht wurde dieser Begleiter schon von William Herschel erstmals beobachtet.

Begleiter G = SHJ 51AG:

Dieser Begleiter wurde von John Herschel und James South erstmals gemessen.

Begleiter H = FRH 1AH:

Der WDS gibt für den Entdeckercode FRH R.Furuhjelm an. Er hat Capella H 1914 in den Astronomischen Nachrichten erstmals beschrieben: 1914AN....197..181F.

Die optischen Begleiter F und G

Wenn ich jetzt den Mittelwert meiner Messungen der Begleiter F und G mit einigen Werten aus der Literatur vergleiche ist erkennbar dass es sich um optische Begleiter von Kapella A handelt die weit entfernt im Hintergrund stehen: sie bewegen sich geradlinig bezogen auf A.

Komponente F = HJ 2256AF

Kapella A nähert sich durch ihre Eigenbewegung immer mehr dem Begleiter F.

Komponente G = SHJ 51AG

Kapella A entfernt sich durch ihre Eigenbewegung immer weiter vom Begleiter G.

Die Eigenbewegung von Kapella A

Auf den Datenblättern von Kapella A im "Catalog of Nearby Stars" des ARI wird eine Eigenbewegung von 0,431" pro Jahr im Positionswinkel 169,2° angegeben. Mein Ergebnis ist also nach Richtung der Eigenbewegung (etwa Süden) und Betrag durchaus vergleichbar.

Die Eigenbewegung der Kapella A deutet darauf hin dass der Stern ein entferntes Mitglied des Bewegungssternhaufens der Hyaden im Stier ist. Siehe z.B. den Eintrag für Kapella = HR 1708 im Bright Star Catalogue, 5th Revised Ed. (Hoffleit+, 1991) und die Arbeit von Eggen 1984.

Der entfernte Begleiter H mit gleicher Eigenbewegung

In 12,0 Bogenminuten Abstand vom hellen Stern Capella A entdeckte Furuhjelm 1914 einen schwachen rötlichen Stern 10.Grösse, der die gleiche Eigenbewegung mit Capella zeigt. Dieser entfernte Begleiter muss mehr als 10.000 Astronomische Einheiten (etwa 1/10 Lichtjahr) vom hellen Doppelstern entfernt im Raum stehen.

Einige weitere Messungen und Informationen bietet der Artikel von Heintz 1975.

Wenn ich jetzt meine gemessene Distanz und Positionswinkel von H in Bezug auf A mit dem Wert aus dem WDS vergleiche ist erkennbar dass sich in den 111 Jahren A und H nicht oder nur sehr wenig gegeneinander verschoben haben: sie zeigen also gemeinsame Eigenbewegung:

Komponente H = FRH 1AH:

Das rote Zwergenpaar HL

Der Begleiter H zeigt nicht nur gemeinsame Eigenbewegung mit Kapella A, sondern ist auch noch ein engerer Doppelstern. Der Begleiter von H hat den Buchstaben L erhalten und damit ist Kapella insgesamt ein "Doppel-Doppelstern"! L ist mit ca. 13mag allerdings deutlich schwächer als H mit ca.10mag. Ausserdem stehen die beiden Sterne nahe zusammen: 1988 hat W.D.Heintz 3,5 Bogensekunden im PW 163° gemessen. Es gibt auch bereits eine Bahnberechnung von Heintz für das HL System (Katalogname ST3 HL) mit einer Umlaufzeit von 388 Jahren (siehe Sixth Catalog of Orbits of Visual Binary Stars). Für 2006,000 bietet die Ephemeride im Katalog als Distanz 3,71" und Positionswinkel 166,9°.

Peter Wienerroithers Aufnahmen von Kapella sind so gut, dass ich auf 4 von 6 Bildern Kapella H und L auflösen und messen konnte. Hier das beste Bild herausvergrössert:

Capella H ist der hellere Stern in der Mitte, L der schwache Begleiter etwa unterhalb (Norden ist oben). Der Bildausschnitt beträgt etwa 30x22 Bogensekunden.
Auf dem Farbbild von Kapella ist übrigens deutlich zu sehen, dass Kapella H ein rötlicher Stern ist: das Datenblatt für Kapella H gibt einen Spektraltyp von M1 an. Auch der Begleiter L ist ein roter Zwerg vom Spektraltyp M4.

Auf Peters Aufnahmen habe ich einen genauen Ort von H für 2006,02 bestimmt: 5h17m23.92s +45°50'20.4" (Äquinoktium 2000.0). Für HL erhielt ich als Distanz 3,3" im PW 169,0° -- nicht allzu genau aber wenn man die kurze Brennweite von 1050mm und kurze Belichtungszeit von 10s bedenkt finde ich es trotzdem gut -- es ist auf jeden Fall im richtigen Bereich!

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