Ein Spektrum von Sirius

Am 11.2.22 dachte ich nachmittags: “Herrlich, die Sonne scheint, die Nacht wird klar. Da kann ich … ach, da steht ja der Mond.” Und der war etwa fünf Tage vor Vollmond sehr hell. Aber dann fiel mir ein, dass ich doch ein neues Projekt habe: Stellare Spektren. Und die kann ich auch bei Mondschein versuchen. Der Stern Sirius (auch: Hundsstern) bot sich an. Das Titelbild zeigt: Es war ein Erfolg.

Zum Einsatz kam wieder das Fotoobjektiv mit Blazegitter, das im Artikel vom 15.01.2022 beschrieben ist.

Das Ausrichten anhand der Gehäusekante der TIS-Kamera klappte problemlos. Gleich auf Anhieb war Sirius auf dem Kamerachip zu sehen. Kaum hatte ich die Belichtungszeit auf eine knappe halbe Sekunde erhöht, war auch das Spektrum gut zu erkennen.

Um die Belichtung des Spektrums zu prüfen, nahm ich Einzelbilder auf und schaute mir die Pixelhelligkeiten in Fitswork an. Die Bilder sollten keinesfalls überbelichtet sein, andererseits sollte auch nicht zu viel vom Spektrum durch Unterbelichtung verloren gehen.
Ein Einzelbild sah so aus:

Links ist Sirius als “nullte Ordnung” zu sehen, rechts davon im Bild das vom Blazegitter erzeugte Spektrum. Es sind dunkle Striche zu erkennen, die ich mit Buchstaben versehen habe. Die Erklärung folgt weiter unten.

Für das nachfolgend gezeigte Spektrum nutzte ich ein Video mit 100 Bildern von 0,85 Sekunden Belichtungszeit am f=135 mm bei f/16.

Die Auswertung des Videos erfolgte mit RSpec. Diese Software erlaubt es, das Spektrum zu rotieren, mehrere Zeilen per Binning zu kombinieren und Bilder zu überlagern. Gute Erfahrung habe ich mit 30 Bildern gemacht. Darüberhinaus kann RSpec die Pixel in Wellenlänge umrechnen und Spektrallinien einblenden.

Es zeigen sich folgende Spektrallinien im Spektrum von Sirius:
A 656 nm H-Alpha
B 486 nm H-beta
C 434 nm H-Gamma
D 410 nm H-Delta
E 397 nm H-Epsilon
O 759 nm atmosphärischer Sauerstoff, Fraunhofer A

Die Linie E ist nur als Knick im Kurvenverlauf angedeutet, der jedoch am genau richtigen Ort liegt. Trotzdem ist das eine rückschauende Betrachtung. Ohne die Kenntnis, dass dort eine Linie sein kann, würde man es dem Spektrum nicht ansehen. A bis D und O finde ich jedoch eindeutig genug.

Die Linien A bis E sind Teil der so genannten Balmerserie, das ist eine bestimmte Gruppe von Übergängen des Elektrons im Wasserstoffatom.

Auf Linie A beobachte ich übrigens die Protuberanzen an unserer heimischen Sonne – mit einem Wellenlängenfenster, das kaum breiter als der Pfeil in der Grafik ist.

Das Maximum der Helligkeit liegt bei 480 nm. Damit ist die Emission von Sirius wesentlich blaugrüner als die von Beteigeuze. Dort liegt das Maximum der sehr breiten Emission eher im Bereich von 620 nm, also im Roten.

Es ist sehr viel versprechend, dass der vergleichsweise einfache Aufbau meines “Spektroskops” so gut an Sirius funktioniert hat.

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