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LinuxNetMag #4
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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.
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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