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Wolfgang Vollmann, 6.Jul.2005, http://home.pages.at/vollmann

Seit ich als Schüler in den 1970er Jahren die wunderbaren Beobachtungsführer von T.W.Webb "Celestial Objects for Common Telescopes" und Robert Burnhams "Celestial Handbook" las (beide bei Dover erschienen), wollte ich Doppelsterne auch messen -- und jetzt gehts dank der Technik mit einer einfachen Webcam. Auch die Fernrohraufstellung ist nicht kritisch und sogar eine elektrische Nachführung ist nicht unbedingt nötig -- viele Beobachtungen wurden mit händischer Nachführung auf meinem Balkon gemacht, als mein Steuergerät defekt war! Angeregt zu dieser Arbeit wurde ich durch einen Artikel von Steve Bodin, der Doppelsterne mit einer Videokamera misst: siehe Literaturliste.

Die folgenden Tabellen listen alle von mir vom 1.Apr. bis 31.Mai 2005 gemachten Doppelsternmessungen mit der Webcam Philips ToUcam Pro II auf. Fernrohr: Refraktor 130/1040mm, mit 3x bzw. 5x Barlowlinse. Die Tabellen dienen zum Vergleich der Beobachtungen mit den Werten aus dem WDS = Washington Double Star Catalog von Brian D. Mason, Gary L. Wycoff, and William I. Hartkopf um die Beobachtungs(un)genauigkeit zu zeigen.

• Beobachtungsberichte
• Doppelsternmessungen an Doppelsternen mit bekannter Bahn
• Doppelsternmessungen an weiteren Doppelsternen
• Beobachtungstechnik und Auswertung
• Literaturliste

Beobachtungsberichte

Einige weitere Berichte zu den Webcam-Messungen sind hier nachzulesen. Dort sind auch Hinweise zur Beobachtungstechnik zu finden:

• 4.Apr. und 12.Mai 2005: Xi UMa
• 4.Apr. und 21.Apr.2005: Zeta Cnc
• 4.Apr.2005: Alpha Gem
• 15.Apr.2005: Gamma Leo, Iota Cnc, Tau Leo
• 23.Apr.2005: Gamma Vir und Alpha Gem
• 2.Mai 2005: Zeta UMa, Epsilon Boo
• 27.Mai 2005: Xi Boo, 44 Boo, Sigma CrB

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Name	Katalog	WDS	MagA	MagB	Termin	Distanz	PW	Dist WDS	PW WDS	Diff Dist	Diff PW
Alpha Gem (Kastor)	STF1110AB	07346+3153	1,9	3,0	2005,249	4,13	60,3	4,29	60,3	-0,16	0,0
Alpha Gem (Kastor)	STF1110AB	07346+3153	1,9	3,0	2005,303	4,13	58,9	4,29	60,3	-0,16	-1,4
Zeta Cnc A-B	STF1196AB	08122+1739	5,3	6,3	2005,257	1,01	50,3	0,96	55,2	0,05	-4,9
Zeta Cnc A-B	STF1196AB	08122+1739	5,3	6,3	2005,303	0,91	56,2	0,96	55,2	-0,05	1,0
Zeta Cnc A-C	STF1196AB-C	08122+1739	5,1	6,2	2005,257	6,75	71,3	5,91	70,5	0,84	0,8
Zeta Cnc A-C	STF1196AB-C	08122+1739	5,1	6,2	2005,303	6,21	72,1	5,91	70,5	0,30	1,6
Gamma Leo	STF1424AB	10200+1950	2,4	3,6	2005,287	4,60	126,4	4,43	125,3	0,17	1,1
Xi Uma	STF1523	11182+3132	4,3	4,8	2005,323	1,79	243,3	1,73	243,5	0,06	-0,2
Xi Uma	STF1523	11182+3132	4,3	4,8	2005,358	1,85	244,4	1,73	243,3	0,12	1,1
Xi Uma	STF1523	11182+3132	4,3	4,8	2005,361	1,75	242,2	1,73	243,3	0,02	-1,1
Xi Boo	STF1888	14514+1906	4,7	7,0	2005,361	6,29	313,0	6,35	313,0	-0,06	0,0
44 Boo	STF1909	15038+4739	5,2	6,1	2005,380	2,00	58,5	1,95	56,5	0,05	2,0
44 Boo	STF1909	15038+4739	5,2	6,1	2005,402	2,03	59,0	1,95	56,5	0,08	2,5
Delta Ser	STF1954AB	15348+1032	4,2	5,2	2005,380	4,36	174,0	4,33	175,8	0,03	-1,8
Sigma CrB	STF2032AB	16147+3352	5,1	6,5	2005,402	7,01	237,1	7,11	236,8	-0,10	0,3

Erklärung der Spalten:

1. Name: gebräuchlichster Name des Sterns
2. Katalog: Katalogeintrag im WDS = Washington Double Star Catalog. STF = W.Struve.
3. WDS: Nummer im WDS = Ort 2000.0: 12345+6712 = 12h34.5m +67°12'
4. MagA: Helligkeit der helleren Komponente
5. MagB: Helligkeit der schwächeren Komponente
6. Termin: meiner Beobachtung; Jahr mit Jahresbruchteilen
7. Distanz: gemessene Distanz in Bogensekunden
8. PW: gemessener Positionswinkel in Grad
9. Dist WDS: berechnete Distanz aus den Elementen im WDS
10. PW WDS: berechneter Positionswinkel aus den Elementen im WDS
11. Diff Dist: Differenz Beobachtung minus Rechnung (Spalte 7 minus 9)
12. Diff PW: Differenz Beobachtung minus Rechnung (Spalte 8 minus 10)

Vergleich meiner Ergebnisse mit dem WDS:
Distanz: mittlere Abweichung aller Messungen +0,08", Standardabweichung 0,24", Streuung -0,16" bis +0,84"
Positionswinkel: mittlere Abweichung aller Messungen +0,1°, Standardabweichung 1,8°, Streuung -4,9° bis +2,5°

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Name	Katalog	WDS	MagA	MagB	Termin	Distanz	PW	Dist WDS	PW WDS	Ep WDS	Diff Dist	Diff PW
STF1245 Cnc	STF1245AB	08358+0637	6,0	7,2	2005,303	10,13	25,3	10,0	25	2004	0,13	0,3
Iota Cnc	STF1268	08467+2846	4,1	6,0	2005,287	30,31	307,3	30,7	308	2003	-0,39	-0,7
Epsilon Hya	STF1273AB-C	08468+0625	3,5	6,7	2005,303	2,43	293,0	3,0	299	2004	-0,57	-6,0
54 Leo	STF1487	10556+2445	4,5	6,3	2005,303	6,24	110,0	6,30	111	2003	-0,06	-1,0
Tau Leo	STFA 19AB	11279+0251	5,1	7,5	2005,287	88,20	182,8	88,9	181	2004	-0,70	1,8
90 Leo	STF1552AB	11347+1648	6,3	7,3	2005,303	3,12	207,5	3,40	208	2003	-0,28	-0,5
2 Com	STF1596	12043+2128	6,2	7,5	2005,380	3,94	235,9	3,7	236	2003	0,24	-0,1
2 CVn	STF1622	12161+4040	5,9	8,7	2005,380	11,76	259,6	11,3	260	2003	0,46	-0,4
STF1627	STF1627	12182-0357	6,6	6,9	2005,380	20,36	194,8	19,8	196	2003	0,56	-1,2
24 Com	STF1657	12351+1823	5,1	6,3	2005,303	20,41	270,1	20,10	270	2004	0,31	0,1
Alpha CVn	STF1692	12560+3819	2,9	5,5	2005,380	19,49	229,1	19,3	229	2003	0,19	0,1
Zeta Uma (Mizar)	STF1744AB	13239+5456	2,2	3,9	2005,333	14,58	152,5	14,3	153	2003	0,28	-0,5
Epsilon Boo	STF1877	14450+2704	2,6	4,8	2005,333	3,02	342,1	2,8	343	2004	0,22	-0,9
Alpha Her	STF2140	17146+1423	3,5	5,4	2005,333	4,89	104,8	4,8	104	2003	0,09	0,8

Erklärung der Spalten:
wie oben, aber Spalte Ep WDS: Epoche WDS = Jahr der letzten Messung im WDS, auf den sich die Spalten "Dist WDS" und "Dist PW" beziehen.

Vergleich meiner Ergebnisse mit dem WDS:
Distanz: mittlere Abweichung aller Messungen +0,03", Standardabweichung 0,38", Streuung -0,70" bis +0,56"
Positionswinkel: mittlere Abweichung aller Messungen -0,6°, Standardabweichung 1,7°, Streuung -6,0° bis +1,8°

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Beobachtungstechnik und Auswertung

Da ich gefragt wurde hier noch zusammengefasst einige Hinweise zur Beobachtungstechnik und Auswertung.

Beobachtung am Fernrohr:

• Stern finden und mit Webcam scharfstellen. Das ist der aufwändigste Teil, da bei 3,12 (3x Barlow) bzw. 5,2 Meter (5x Barlow) Brennweite das Gesichtsfeld sehr klein ist.
• Aufnahme: mit der Originalsoftware der Webcam Philips ToUcam Pro II: sie heisst VRecord. Wichtig ist die Einstellung des Videoformats auf 320x240 und der Framerate auf 5 Frames pro Sekunde -- andere Einstellungen lieferten kein gutes Ergebnis. Die Belichtungszeit stelle ich auf 1/25 oder 1/50 Sekunde und Helligkeit, Kontrast und Gain so dass die Sterne gut am Bildschirm sichtbar sind.
• meistens mache ich 3 kurze Videos bei denen zuerst der Doppelstern ungefähr in der Mitte ist. Dann per Feinbewegung an den Ostrand des Bildfeldes und den Stern von einem Rand zum anderen driften lassen -- die Erddrehung gibt eine hervorragende Ost-West-Richtung an. Das ist für die spätere Bestimmung des Positionswinkels wichtig.
• Ein Video dauert etwa eine Minute, kann aber auch länger sein

Auswertung am Schreibtisch:

• die Videos (AVI-Dateien) werden in die Einzelbilder im BMP-Format zerlegt. Dazu verwende ich das Programm Giotto http://www.videoastronomy.org/ von Georg Dittie
• die entstandenen mehrere hundert BMP Files durchsuche ich nun nach brauchbaren Aufnahmen auf denen die Sterne halbwegs scharf erscheinen. Dazu verwende ich Irfanview: http://www.irfanview.net/. Ausserdem notiere ich mir je fünf Einzelbilder bei denen bei der Drift der Doppelstern auf der Ostseite und Westseite des Bildfelds steht
• die ausgewählten Einzelbilder konvertiere ich für die Messung ins FITS-Format. Dazu verwende ich das Programm bifsconw: http://obswww.unige.ch/~behrend/page_bif.html von Raoul Behrend.
• die Messung erfolgt mit dem "Distance Tool" im Programm "Astronomical Image Processing for Windows" das als Beilage im Buch "Handbook of Astronomical Image Processing" von Richard Berry und James Burnell enthalten ist: siehe http://www.willbell.com/AIP/Index.htm.
• der parallaktische Winkel zur Festlegung des Positionswinkels wird aus den fünf "Ost-" und "West-Aufnahmen" gemessen. Mehr dazu steht im Buch von Berry/Burnell und im neuen Buch "Observing and Measuring Visual Double Stars" Bob Argyle (Hrsg.).
• für die nötige Rechnerei vom Arcus Tangens bis zu Mittelwert und Standardabweichung benutze ich ein Tabellenkalkulationsprogramm (bei mir Excel, es geht aber natürlich auch mit OpenOffice wunderbar)
• wenn auch die Aufnahme der Videos am Fernrohr sehr schnell geht sitze ich an der Auswertung pro Stern schon einmal eine Stunde vor dem PC..... aber das geht ja auch bei bewölktem Himmel!

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Literaturliste

1. Steve Bodin: DOUBLE STAR MEASUREMENTS USING A VIDEO CAMERA. http://www.carbonar.es/s33/Articles/DOUBLE-STAR-MEASUREMENTS-VIDEO.pdf
2. Richard Berry und James Burnell: Handbook of Astronomical Image Processing. Willmann-Bell.
3. Bob Argyle (Hrsg.): Observing and Measuring Visual Double Stars. Springer Verlag.
4. Weitere Doppelsternbeobachtungen habe ich auf den Seiten über Doppelsterne mit in wenigen Jahren beobachtbarer Bahnbewegung im kleinen Fernrohr sowie Doppelstern-Beobachtungen zusammengestellt.

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