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Optische Pulsation des Krebsnebelspulsars gemessen
#1
Hallo!
Die Zeichner hier im Forum werden sich entsetzt abwenden Big Grin  - heute Nacht ist es mir gelungen, die Optische Pulsation des Krebsnebelspulsars zu messen!

Das Wetter hat nicht nur mich auf eine harte Geduldsprobe gestellt: Seit dem 16.9. war mein Equipment für die Messung der Pulsation des Krebsnebelpulsars bereit. Aber es war nur unbrauchbares oder unberechenbares Wetter. Heute Nacht aber war es endlich so weit. Um 2:30 MESZ ging es in die Sternwarte! Shy

Ein Freund hatte mir einen hochgenau drehenden Motor zur Verfügung gestellt, der auch heute Nacht stabil seine voraus berechneten 889,05 U/min einhielt. Daran war ein Chopper-Rad befestigt, das zwei Blenden mit 18° Öffnung hatte. Damit ergaben sich etwa zwei mal 3 ms Belichtungszeit pro Drehung durch die Blendenöffnungen hindurch.
Die Umdrehung war auf eine Pulsationsfrequenz von 29,638 Hz abgestimmt (gleich einer Periode von 33,743 ms), die ich mir aus Daten des "Jodrell Bank Centre for Astrophysics" hoch gerechnet hatte.
Genau genommen lag ich etwas daneben: nämlich um 0,2 U/min, damit ich über 5 Minuten lang eine Bilderserie aufnehmen konnte, die jeweils mit 20 sec belichtet wurde. Damit konnte in 15 Bilder die gesamte Pulsationsdauer "abgefahren" und aufgezeichnet werden.

Nachdem ich heute morgen zwei Bilderserien machen konnte und sie den Tag über ausgewertet habe bin ich vollends entzückt: in beiden Serien ist der optische Doppel-Puls enthalten! Um das S/N-Verhältnis zu verbessern habe ich beide Serien synchronisiert und addiert.

Anbei das stolze Ergebnis!   Daumen hoch

   

Das Einstein Observatory hat 1979 folgendes im Radiobereich gemessen:

   

Es gibt allerdings eine deutliche Abweichung in meinen Daten zu der Radio-Untersuchung von 1979:
Vom großen zum kleinen Peak waren es 1984 eine Differenz 13 ms.
Gemessen habe ich 16 ms!
Umgekehrt waren es 1984 vom großen zum kleinen Puls 19 ms (die Periode dürfte damals bei 32 ms gelegen haben).
Umgekehrt waren es vom großen zum kleinen Puls bei mir 17 ms (Periode ist heute 33,74 ms).
Daraus ergeben sich einige Fragen für mich:
- habe ich falsch gemessen? könnte ja alleine durch das Rauschen bedingt sein!
- dreht der Pulsar heute anders? Zumindest in Richtung Erde?
- oder hat der optische Puls eine andere Phasengestalt?
Das eine Problem ist gelöst, und neue, andere sind hinzu gekommen!   Huh


Leider habe ich nach zwei Bilderserien meinen Chopper zerlegt, als er an das Teleskop kam und blockierte. Näher war es die Befestigung des Chopperrades, der an einer flexiblen Welle hängt. Das ist reparabel aber nicht während einer dunklen Nacht. Undecided 

Ich will nochmal nachmessen und vor allem mehrere Serien aufnehmen, um das S/N-Verhältnis zu verbessern.
Zunächst einmal bin ich aber zufrieden, das Projekt zu einem erfolgreichem Zwischenergebnis gebracht zu haben. Smile
Achja, und das blinkene Ergebnis muss ich auch noch in ein schönes Gif entwickeln. Das raucht noch etwas arg!
Viele Grüße
Christoph

https://www.klostersternwarte.de
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Andreas-TAL (03.10.2017), Astrokarsten (03.10.2017), Florian B. (03.10.2017), Georg (03.10.2017), Gerhard (04.10.2017), Herbipollution (05.10.2017), Karsten (03.10.2017), Martin.F (03.10.2017), Ralf (02.10.2017), Ulf (03.10.2017), Uwe (02.10.2017)
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#2
Hallo Christoph,

da kann der einfache Zeichner Wink  nur staunen und mit einem: "Faszinierend!" deine Arbeit würdigen. Alleine auf solch eine Idee zu kommen, ist für die meisten schon unvorstellbar. Für mich übrigens auch. Umso schöner, wenn du dich dann über deine Ergebnisse freuen kannst und wieder neue Fragen daraus entstehen.

Da wird es einem schon nicht langweilig. Am schlimmsten ist dann das aktuelle Wetter, das einen regelmäßig auf eine Geduldsprobe stellt.

Also, dann bleib mal weiter dran, am Pulsar! Ab welcher Öffnung ist der denn visuell interessant? Dann kann ich schonmal meine Bleistifte spitzen... Big Grin

Spaß beiseite, jeder ambitionierte Beobachter weiß, dass selbst die feinen Filamente im Nebel schon eine Herausforderung sind. Diese zu zeichnen wäre auf alle Fälle höchstinteressant und eine schöne Beschäftigung!
the sky is the limit

Gruß Uwe

"Sehen ist schwieriger als Glauben" Zitat aus "Die Kometenjäger"

http://www.the-night-black-white.de
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Christoph (02.10.2017)
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Christoph (02.10.2017)
#3
Hallo Uwe!
Am besten nimmst Du einen möglichst großen Lichteimer, so einen 40 Zöller oder am besten mehr.
Das wird sicher eine tolle Zeichnung von Dir werden!

Und für den Pulsar im Zentrum haben so um 2004 rum zwei Amerikaner das mit einem Chopper visuell ausprobiert - soll auch funktioniert haben! Da ist es ja nicht so wichtig die genaue Frequenz zu haben, Hauptsache es blinkt!
Viele Grüße
Christoph

https://www.klostersternwarte.de
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#4
Hallo Christoph,
Glückwunsch zum Ergebnis.
Jetzt möchte ich Dich ermutigen einen kleinen Artikel über die Messung und den Aufbau an die vds zu senden. Peter Riepe würde da bestimmt voll darauf abfahren Tongue

CS
Ralf
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Astrokarsten (03.10.2017)
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Astrokarsten (03.10.2017)
#5
Hallo Ralf!
Danke für die Ermutigung, aber muss das sein?
Wohl schon, alleine für meine eigene Homepage. Und Du warst ja auch am Rande daran beteiligt.

Leider sind die Messwerte, die ich mit Aperture Photometry Tool gemessen habe wesentlich aussagekräftiger als die Bilder selbst, die doch sehr unscheinbar daher kommen. Doch seht selbst, das Gif ist nicht wirklich gut geworden, bei aller "Dichtung" mit PS. Das Seeing und auch die Nachführung schlug leider wesentlich heftiger zu, als ich es gehofft hatte für ein schönes, blinkendes Bildchen des Pulsars.
Das Bildchen anklicken und meditieren. Wink
Bei 2 ms ist der Nebenpuls und bei 18 ms ist der Hauptpuls zu sehen. Der Nebel ist schemenhaft zu erkennen.

   
Und ein 20 sec - Frame nur mit Hotpixelkorrektur vom Bildschirm weg.
   

Vielleicht sollten wir das ganze mal bei besserem Seeing an einem richtigen größeren Teleskop (16") ausprobieren? Wink

PS: Gerade gefunden auf den Seiten der Ruhr-Uni Bochum:
Synchronizing High-speed Optical Measurements with amateur equipment
Viele Grüße
Christoph

https://www.klostersternwarte.de
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#6
Hi,

wow - Spitze. Echte Wissenschaft.  Daumen hoch Die Schwankungen die du erklärt hast können etliche Ursachen haben, wie du schon vermutest. Ich kann nur empfehlen noch ein paar weitere Messungen zu machen. Dann siehst du ob du Ausreißer in der Messreihe hast.
Zu weiteren möglichen Quellen der Unterschiede, auch zu den 1980er Jahren:

https://de.wikipedia.org/wiki/Pulsar

Es gibt Periodensprünge und weitere Störungen der Pulsardrehung. Außerdem denke ich, dass weitere Effekte wie Apsidendrehung und Präzession eine Rolle spielen.
Das kann eine gute Erklärung für die langperiodigen Änderungen über die Jahre zueinander sein. Die Unterschiede innerhalb deiner Messungen sind wohl auf lokale Effekte einzuschränken: Messaufbau, Schwankungen in der Sicht durch die Atmosphäre etc. ...

Ich bin gespannt wie es weiter geht!  Daumen hoch


Grüße,

Florian
Astrobin
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Astronomie, einer der schönsten Gründe, nachts nicht schlafen zu gehen!
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#7
Hallo Christoph,

ich kann da nicht viel mehr dazu sagen als WOW!! Daumen hoch

Und die Idee mit dem Bericht in der VDS finde ich super, oder vielleicht sogar ein Vortrag beim nächsten Frühjahrstreffen in Würzburg? Wink
Astronomische Grüße
Ulf

[Bild: signatur.jpg]

Wer die Freiheit einschränkt, um Sicherheit zu gewinnen, wird am Ende beides verlieren!
Benjamin Franklin
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Florian B. (03.10.2017)
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Florian B. (03.10.2017)
#8
(03.10.2017, 12:12)Ulf schrieb: ... oder vielleicht sogar ein Vortrag beim nächsten Frühjahrstreffen in Würzburg? 

Servus,

das ist doch mal de coole Idee! Oder Christoph?

Grüße,

Florian
Astrobin
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#9
Hallo Christoph,

das ist schon eine ausgefuchste Apparatur, die Du da zum Einsatz gebracht hast. - Übrigens würde ich gerne mal ein Bild von dem schnell drehenden Chopper in dieser Versuchsanordnung sehen.
Echt klasse, dass Du damit das Blinken des Neutronensterns nachweisen konntest. Und wer weiß, vielleicht bergen die aufgetretenen Fragen doch noch die ein oder andere wissenschaftliche Überraschung.

Eine Superidee und wie immer großartig mit einfachen Mitteln umgesetzt. Daumen hoch
Gruß Martin
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#10
Hallo!
Vielen Dank für die Blumen! Smile 

Ob das was für die VdS-Tagung ist, weiß ich nicht. Das müssen andere entscheiden. Vielleicht auch eher unter dem Gesichtspunkt, was man alles machen kann, wenn man dran bleibt.


Ich versuche mal ein Filmchen vom Chopper-Rad anzuhängen. Das müsste man wohl sich auf die Platte laden...
Hm, geht leider nicht. Ein Standbild als Bildschirmkopie tut es vielleicht auch:
   

   
Viele Grüße
Christoph

https://www.klostersternwarte.de
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#11
Smile 
Hallo Christoph,

wirklich eine tolle Sache. Respekt vor Allem vor dem Ergebnis. Da kommt der Elektrotechniker durch Big Grin . Ich finde unglaublich, dass man als Hobbyastronom mit relativ moderaten Mitteln solche Ergebnisse erzielen kann, wenn man dranbleibt.
Klaren Himmel und klaren Kopf wünscht Karsten
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#12
Hallo!
Wegen eines Berichtes des Projektes etc. habe ich quasi als Vorstufe auf meiner Homepage zwei Nachrichten veröffentlicht:

Krebsnebelpulsar Teil 1


und:

Krebsnebelpulsar Teil 2

Falls etwas nicht gut erklärt ist, erbitte ich sachdienliche Hinweise für eine bessere Beschreibung!
Vielleicht ist der ganze Sachverhalt auch etwas kompliziert, wenn man sich nicht jahrelang mit dem "Problem" beschäftigt hat.
Viele Grüße
Christoph

https://www.klostersternwarte.de
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Martin.F (05.10.2017), Ulf (04.10.2017)
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#13
Hallo Christoph,

Cooles Projekt, welches du da durchgezogen hast. Respekt!

Gruß
Simon
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#14
Hallo!
Am Sonntagmorgen konnte ich noch weitere drei Belichtungsreihen meiner bisherigen Beobachtungen des Krebsnebelpulsares hinzufügen. Dominik Elsässer stellte mir ein PDF zum Thema zur Verfügung, das auch eine optische Beobachtung am MAGIC-Teleskop beinhaltete. Diese habe ich mal überlagert:

   

Das sieht gut aus! Smile  Bis auf den Wert des zweiten, erheblich niedrigeren Pulses, der 0,1 von der Phase abweicht. Das macht etwa 3 ms aus! Im Vergleich der fünf Reihen sah ich, dass der eine Wert nur auf einem Bild zu verzeichnen war und da auch eigentlich viel zu hell für den zweiten Puls. Das Signal ist aber unzweifelhaft auf dem Bild zu erkennen! Was also tun? Ich habe es mal als "falschen Wert" gekennzeichnet:

   

und dann in der Auswertung mal weggelassen und eine angepasste Kurve erhalten:

   
... die auf eine Millisekunde genau den wahren Verlauf wieder gibt. Daumen hoch 

Bei der Auswertung der Ankunft des Hauptpulses war ich auch eifrig am Rechnen.
Leider fehlen mir noch die genauen Daten des Krebnebelpulsars, da sie im Netz noch nicht verfügbar sind auf der Seite des Jordrell Bank Centre for Astrophysics. Da heißt es warten. Zudem gab es noch die Warnung in der Beschreibung: "One final warning: DO NOT trust the geocentric pulse arrival times yet!"
Wenn ich mal dennoch die Werte genommen habe, hochgerechnet auf den Sonntagmorgen, reduziert von Geo- auf Topozentrik Münsterschwarzach, dann liege ich sage und schreibe 13 ms daneben. Falls aber die mittlere Periode des Pulsars nur 0,000025 ms kürzer gewesen ist als ich sie annahm, dann hätte ich einen Volltreffer gelandet!
Dominik Elsässer meinte dazu, dass die "Frage der topozentrischen Ankunftszeiten der Einzelpulse (...) ein ganz schön komplexes Thema ist." Er hat es an eine ehemalige Doktorandin in Würzburg weiter gegeben, die sich einmal damit beschäftigt hat. Vielleicht kann sie mir weiterhelfen. Jedenfalls scheinen etwas Sinus & Cosinus von geographischer Breite, Stundenwinkel und Deklination nicht zielführend zu sein.
Viele Grüße
Christoph

https://www.klostersternwarte.de
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Andreas-TAL (01.05.2018), Astrokarsten (24.10.2017), Bernhard (07.11.2017), Florian B. (24.10.2017), Herbipollution (25.10.2017), Martin.F (29.10.2017), Ulf (24.10.2017), Uwe (24.10.2017)
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#15
Hallo!
Nach meinem Vortrag bei der Frühjahrstagung 2018 der VdS in Würzburg muss ich hier noch einiges ergänzen:

Obige Darstellung des Pulsverlaufes ist nicht ganz richtig, da die Zeit nicht richtig aufgetragen wurde.
Hintergrund ist, dass die Umdrehungsgeschwindigkeit meines Blendenrades um etwa eine Umdrehung falsch war!
Damit ergaben sich Verkürzungen der Schwebung, mit der ich den Pulsverlaufes des Pulsars bestimmen wollte in nicht unerheblichen Maße. Waren es Anfang Oktober noch ca. 3 ms waren es am 22.10. aufgrund der Verkürzung der Pulsfrequenz (Verlängerung der Pulsdauer!) schon 9 ms auf die ganze Belichtungszeit von 300 sec. Denn in den fünf Minuten der Aufnahme liefen ja 8900 Pulse auf. Bei einer Differenz von einer Mikrosekunde der Pulsdauer sind das dann schlappe neun Millisekunden, die fehlen!!!

Damit ergab sich das richtige Pulsdiagramm: Daumen hoch
   

Zu der Ankunftszeit des Hauptpulses in Münsterschwarzach machte ich nach meiner letzten Belichtung am 22.10.2017 noch einen Hell- / Dunkelfilm mithilfe einer Taschenlampe vor dem Teleskop. Dabei blendete ich auch die Zeit auf ms genau in das jeweilige Bild ein. Die genaue UTC wurde immer wieder mit einem Timeserver abgeglichen.
Über diesen Film kam ich auch auf die oben erwähnte langsamere Drehfrequenz des Blenden-Rades!

Vor einer richtigen Berechnung der Ankunftszeit des Hauptpulses stand noch die Reduzierung der Daten der JODRELL BANK CRAB PULSAR TIMING RESULTS – MONTHLY EPHEMERIS vom Erdmittelpunkt auf Münsterschwarzach bevor. Wenn mir nicht Martin Fischer geholfen hätte mit seinem Verstand, hätte ich mich auf eine Ephemeride des Asteroiden Budinger und dem Differenz-Abstand Erde-Mittelpunkt zu Münsterschwarzach verlassen müssen! Letzterer war gerade zufällig in meinem Bildfeld von M1 am 22.10. - aber die Berechnungen von Martin waren einfach besser! Es waren richtig 17,3 Millisekunden Differenz, die bei meinem Beobachtungszeitpunkt bestanden.

Diese 17,3 Millisekunden abgezogen von dem Zeitpunkt der zurück gerechneten "offenen Blende" ergab für die
Ankunftszeit des Hauptpulses in Münsterschwarzach am 22.10.2017 die genaue Zeit von 04:45:24,424 UTC.   Daumen hoch

Zwei stolze Ergebnisse bei allen Unzulänglichkeiten und Fehler, die ich bei der Umsetzung machte!
Wohl dem, der weiß, welche Fehler er macht und wie er sie auch korrigieren kann! Wink
Viele Grüße
Christoph

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Andreas-TAL (01.05.2018), Florian B. (30.04.2018), Martin.F (30.04.2018), Ulf (30.04.2018)
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#16
Hallo Christoph,

Top Ergebnis, sehr beeindruckend. Daumen hoch
Astronomische Grüße
Ulf

[Bild: signatur.jpg]

Wer die Freiheit einschränkt, um Sicherheit zu gewinnen, wird am Ende beides verlieren!
Benjamin Franklin
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Christoph (30.04.2018)
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Christoph (30.04.2018)
#17
Hallo Christoph,

fast schon gespenstisch, wie gut die Ergebnisse zu denen der Profis passen.
Ich denke jeder, der Deinen Vortrag in Würzburg gehört hat oder genug Phantasie besitzt, um sich die Komplexität des Aufbaus und der Auswertung auszumalen, zieht seinen Hut. Daumen hoch

Du hast wirklichen Forschergeist bewiesen, denn jeder andere hätte, nachdem der Puls sichtbar gemacht war, gesagt: "Passt scho". Aber da fingst Du erst richtig an, nachzugrübeln und zu rechnen, was sonst noch in den Daten steckt.

Wenn Du so weiter machst, werden bald die Australier (JODRELL BANK) ihre Radio-Pulsmessungen mit Deinen optischen Messungen abgleichen Big Grin
Gruß Martin
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Christoph (01.05.2018)
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Christoph (01.05.2018)
#18
Hallo Martin!
Zu der Genauigkeit sagte ich ja in meinem Vortrag, zumindest was den Eintreffzeitpunkt angeht: +- 5 ms an Genauigkeit, mehr ist eigentlich nicht drin. Aber "best fit" ist mein angegebener Zeitpunkt. Smile 

Und ohne Deine Berechnung hätte ich mich auf die Budinger-Ephermeride oder besser auf die berechnete Abstandsdifferenz verlassen müssen! Daumen hoch

Die Kurve ist aber allerdings einfach so rausgemessen und die Zeit nach dem korrigiert, was die Daten hergeben. Und das ist schon wirklich erstaunlich für mich! Daumen hoch
Viele Grüße
Christoph

https://www.klostersternwarte.de
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