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  Nightfall Nightfall richtet sich eher an den erfahrenen Hobby-Astrophysiker.
Mit dem Programm ist es möglich für verschiedene Systeme von Doppelsternen die Bedeckungsveränderliche zu simulieren.
Wer also schon immer ein Doppelsternsystem im PC haben wollte, erhält jetzt die Gelegenheit dazu.


Bedeckungsveränderliche sind Doppelsterne, bei denen beide Sterne in der Sichtebene liegen, und sich somit bei einer Umkreisung gegenseitig verdecken.
Daraus resultiert eine Änderung der visuellen Helligkeit, die sich mit der Periode des Bahnumlaufes wiederholt. So daß es bei jeder Periode zu zwei Überdeckungen, d.h. Abnahme der Helligkeit kommt.
Die Stärke und Art der Helligkeitsabnahme ist abhängig von der Beschaffenheit der beiden Sterne (Oberflächentemperatur, Spots, Größe und Form der Sterne...) und dem Abstand beider Sterne voneinander, der gegenseitigen Reflektion und dem Winkel der Doppelsternsystemebene gegen die Sichtlinie.
Andererseits ist es somit möglich aufgrund der Lichtkurven Rückschlüsse auf alle diese Eigenschaften zu ziehen. Dadurch sind die Lichtkurven ein unschätzbares Hilfsmittel zur genaueren Bestimmung von Doppelsternsystemen.
Die beobachteten Perioden der Bedeckungsveränderlichen können zwischen 0.5 Stunden und mehreren Jahrzehnten liegen. Die meisten Perioden liegen aber unterhalb von 10 Tagen. Je länger die Periode ist, desto größer muß auch der Abstand der beiden Sterne sein. Aber je größer der Abstand zwischen den Steren ist, um so kleiner darf dann nur der Winkel zwischen Bahnebene und Sichtebene sein, damit es noch zu einer Bedeckung kommt.
Eine Lichtkurve von Bedeckungsveränderlichen könnte z.B. folgendermaßen aussehen:

Die y-Achse zeigt die Änderung der Helligkeit in Magnitudine (delta mag), während die x-Achse die Phase anzeigt. Die Phase hat einen Wert zwischen 0 und 1 und entspricht dem Winkel der Verbindungslinie beider Sterne zur Sichtlinie (0 bis 360°).
Zusätzlich zur iterierten Kurve sind die Werte einer experimentellen Messung eingezeichnet.
Man erkennt deutlich, das es sich bei diesem Doppelsternsystem um zwei verschieden beschaffene Sterne handelt, die einen relativ großen Abstand voneinander besitzen. Die meistens konstante Helligkeit, mit ihren zwei scharfen Einschnitten zeigt, daß die Sterne sich den größten Anteil einer Periodendauer nicht überdecken. Die Dauer der Bedeckung ist hingegen nur kurz.

Da steckt Potential drin

Sehr wichtig für die Untersuchung von Doppelsternen ist auch der Verlauf der Äquipotentialflächen. Da sich ein Körper ohne Kraftaufwendung auf einer Äquipotentialflächen bewegen kann, bedeutet dies, daß er zu jedem beliebigen Punkt auf dieser Fläche gelangen kann.
Nightfall kann Schnitte durch diese Äquipotentialflächen darstellen:


Äquipotentiallinien

Man erkennt deutlich, daß sich die Äquipotentialfläche in einem Punkt auf der Verbindungslinie zwischen den beiden Sternen in einem Punkt trifft.
Dieser Lagrange-Punkt (L1) hat eine wichtige Bedeutung für Doppelsterne. Reicht keiner der beiden Sterne bis zum Lagrage-Punkt L1, dann spricht man von einem getrennten System.
Wenn einer der beiden Sterne bis zum Lagrage-Punkt L1 reicht, dann handelt es sich um ein "halbgetrenntes Kontaktsystem".
Berühren sich sogar beide Sterne, dann spricht man von einem Kontaktsystem.
Die eingeschlossene Fläche der Äquipotentiallinien, welche durch den Lagrange-Punkt L1 führen nennt man Roche-Fläche. Ist eine oder sind gar beide Komponen größer als diese Roche-Fläche, dann können die Sterne untereinander Materie und somit auch Wärme austauschen, denn die Materie gelangt auf den Äquipotentialflächen ohne Arbeitsaufwand zum anderen Stern.


Kontaktsystem

Nightfall berücksichtigt dies bei seinen Berechnungen, und auch die Eigenschaft, daß Sterne, die dicht an den Lagrange-Punkt L1 reichen, zumeist keine Kugelform mehr besitzen, sondern sich durch die Tropfenförmige Gestalt der Äquipotentialflächen auch einer derartigen Form annähern.
Durch diese Form kann es zu großen Wärmeunterschieden auf der Oberfläche eines Sternes kommen, so daß während einer Umderhung des Doppelsterns sogar mehr als zwei Helligkeitsminima entstehen.
Zusätlich ist es mit Nightfall möglich Spots zu simulieren. Diese sind am ehesten zu vergleichen mit übergroßen Sonnenflecken.
Durch diese Spots kann es zusätzlich neben der Überdeckung zu weiteren Helligkeitsänderungen kommen, abhängig davon ob so ein heißer Fleck dem Beobachter zugewand ist, oder nicht.

Am Schluß noch eine Helligkieitskurve von einem Kontaktsystem. Man sieht im Vergleich zur Lichtkurve des getrennten Systems deutlich die langsamere Abnahme und Zunahme der Helligkeit. Zusätzlich zu den errechneten Werten sind die Meßwerte eingezeichnet.

Links
  Homepage Nightfall: http://www.lsw.uni-heidelberg.de/~rwichman/Nightfall.html

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