{"id":1286,"date":"2022-09-25T17:45:00","date_gmt":"2022-09-25T15:45:00","guid":{"rendered":"https:\/\/kosmos-os.de\/?page_id=1286"},"modified":"2023-08-17T11:12:43","modified_gmt":"2023-08-17T09:12:43","slug":"der-stern-hd189733-und-sein-planet-hd189733b","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/kosmos-os.de\/en\/der-stern-hd189733-und-sein-planet-hd189733b\/","title":{"rendered":"The star HD189733 and its planet HD189733b"},"content":{"rendered":"\n
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Dr. Gerold Holtkamp, 25.9.2022<\/p>\n\n\n\n


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Am Stern HD189733 und seinem Exoplaneten 189733b wird gezeigt, dass auch mit einem relativ kleinen Instrument aus st\u00e4dtischem lichtverschmutzten Gebiet interessante aussagef\u00e4hige Messungen der Sternrotation und des Planetentransits vor seinem Mutterstern durchgef\u00fchrt werden k\u00f6nnen. Au\u00dferdem erm\u00f6glicht die Zusammenschau der Ergebnisse vieler Amateurastronomen weltweit weitere Erkenntnisse. <\/em><\/p>\n\n\n\n


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Ausgangslage<\/strong><\/h5>\n\n\n\n

Der Stern HD189733 – auch V452 Vul – hat die Spektralklasse K2V und ist 64 Lichtjahre von der Erde entfernt. Er hat eine scheinbare Helligkeit von 7,67 mag (V-Johnson) und scheint im Sternbild Fuchs (Vulpecula) direkt neben dem Hantelnebel (NGC 6853) zu stehen, der allerdings von uns 1280 Lichtjahre entfernt ist. HD189733 hat eine Oberfl\u00e4chentemperatur von ca. 5050 Kelvin. Damit ist er in etwa so hei\u00df wie unsere Sonne. Er hat den 0,78-fachen Durchmesser und die 0,82-fache Masse unserer Sonne. Es gibt einen stellaren Begleiter, der allerdings nur 3200 Kelvin hei\u00df ist, den 0,22-fachen Durchmesser und die 0,2-fache Masse unserer Sonne hat [1].<\/p>\n\n\n\n


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(Beschriftung bei Mouseover<\/em>)<\/p>\n\n\n

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HD189733 wird von mindestens einem Planeten umkreist. Von diesem Exoplaneten, HD189733b, ist bereits Einiges bekannt. Er gilt als der zurzeit am besten untersuchte Exoplanet. Dies ist vor allen Dingen darauf zur\u00fcckzuf\u00fchren, dass er einerseits Transits vor seinem Mutterstern durchf\u00fchrt und andererseits sein Mutterstern f\u00fcr uns auf der Erde relativ hell erscheint, was spektroskopische Untersuchungen erleichtert. Er ist ein sog. hei\u00dfer Jupiter mit einer Oberfl\u00e4chentemperatur von etwa 1209 Kelvin, dem 1,13-fachen Durchmesser und einer 1,13-fachen Masse von Jupiter. Er umrundet seinen Mutterstern mit einer Periode von 2,2 Tagen in einer Entfernung von 4,78 Mio. km (gr. Halbachse) [1]. In seiner Atmosph\u00e4re wurde bereits Wasser nachgewiesen, wenn auch nur in gasf\u00f6rmigem Zustand, was bei den herrschenden Temperaturen allerdings kein Wunder ist [2].<\/p>\n\n\n\n


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Vorhaben<\/strong><\/h5>\n\n\n\n

Am 5.7.2022 rief die AAVSO (American Association of Variable Star Observers) mit ihrer sog. Alert Notice 785 zur Beobachtung des Sterns HD 189733  f\u00fcr den Zeitraum Juli bis August 2022 auf [3]. Die Amateurastronomen weltweit wurden darin aufgefordert, eine zu der Zeit laufende Beobachtungskampagne des HST\/WFC3 (Hubble Space Telescope \/ Wide Field Camera) zu unterst\u00fctzen [4]. Bei dieser Kampagne soll die Atmosph\u00e4re des Exoplaneten HD189733b spektroskopisch untersucht werden. Hierf\u00fcr misst man Ver\u00e4nderungen im Spektrum des Muttersterns HD189733, wenn der Exoplanet f\u00fcr das HST vor dem Stern herzieht. Man verspricht sich von den begleitenden Messungen der Sternhelligkeit von HD189733 Aussagen dar\u00fcber, ob bzw. wie stark die Variabilit\u00e4t der Sternhelligkeit Einfluss auf die von HST\/WFC3 durchgef\u00fchrten Untersuchungen der Atmosph\u00e4re des Exoplaneten hat. Au\u00dferdem waren die Amateurastronomen aufgefordert, m\u00f6gliche Transits des Exoplaneten HD189733b vor seinem Mutterstern zu beobachten, um u.a. die Transitdauer genauer festzulegen.<\/p>\n\n\n\n


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HD189733 ist ein m\u00e4\u00dfig aktiver Zwergstern, so dass man \u00c4nderungen in der Helligkeit neben einem m\u00f6glichen Transit seines Planeten HD189733b auf das Vorhandensein von gr\u00f6\u00dferen Sternflecken zur\u00fcckf\u00fchrt [5]. Da die durch die Rotation des Sterns – zusammen mit den Sternflecken – verursachte Ver\u00e4nderung der Helligkeit eine Periode in der Gr\u00f6\u00dfenordnung von 12 Tagen aufweist, sollte ein Transit seines Planeten mit einer Dauer von unter zwei Stunden sicher erkannt werden k\u00f6nnen, obwohl beide \u201eVerdunkelungen\u201c nur in einem Bereich von 0,02 bis 0,03 mag liegen.<\/p>\n\n\n\n


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Durchf\u00fchrung<\/strong><\/h5>\n\n\n\n

Die vorliegenden Helligkeitsmessungen wurden im Zeitraum 23.7. bis 3.9.2022 durchgef\u00fchrt. Zum Einsatz kam ein apochromatisches Teleskop der Marke Skywatcher mit 80 mm \u00d6ffnung und 600 mm Brennweite auf einer Montierung AZ EQ6 Pro. Als Kamera wurde eine QHY268M verwendet mit einem G-Filter der Marke Antlia, dessen Transmissionskurve in etwa der des Johnson V-Filters entspricht. Die Beobachtung des Transits am 9.8.2022 wurde mit einem L-Filter ebenfalls der Marke Antlia durchgef\u00fchrt. Der Beobachtungsort lag in der Regel im Stadtgebiet von Osnabr\u00fcck. Lediglich die Messungen am 23., 24., 25. und 28.8.2022 wurden in G\u00fclpe im Westhavelland – einer wenig lichtverschmutzten, l\u00e4ndlichen Region – durchgef\u00fchrt.<\/p>\n\n\n\n


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Helligkeitsmessungen zur Bestimmung der Sternrotation<\/strong><\/h5>\n\n\n\n

Insgesamt wurden in 26 N\u00e4chten Messungen durchgef\u00fchrt. Keiner der Messzeitpunkte fiel mit einem Transit des Exoplaneten zusammen. Auch die Helligkeitsmessung am 9.8.2022 um 20:44 UTC lag deutlich vor dem Transitbeginn um 22:17 UTC. Fehlende N\u00e4chte sind durch bew\u00f6lkten Himmel bedingt.
Es wurden f\u00fcr jeden Messpunkt jeweils 20 Aufnahmen erstellt. Mit der Software Muniwin wurden diese ausgewertet, indem die Helligkeit (G-Band) des Sterns HD 189733 in Bezug zum Vergleichs-Stern HD 345464 (Comp-Star) bestimmt wurde. Der sog. Check-Star war HD 189657. Aus den sich ergebenden 20 Helligkeiten wurde der Mittelwert und die empirische Standardabweichung berechnet. Die ermittelten Werte wurden in die AAVSO-Datenbank hochgeladen und k\u00f6nnen f\u00fcr sich oder auch zusammen mit den Messwerten anderer Astronomen als Lichtkurve abgerufen werden. [6] Die Messwerte k\u00f6nnen auch als csv-Datei heruntergeladen werden [7].<\/p>\n\n\n\n


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AAVSO Screenshot am 24.9.2022, G-Band (gr\u00fcne Kreise werden z.T. durch die eigenen orange markierten Messpunkte verdeckt), V-Band (gr\u00fcne gef\u00fcllte Quadrate)
unteres Bild ohne zwei abweichende Autoren im TG-Band und f\u00fcnf im V-Band<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n


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Die Helligkeitswerte f\u00fcr die G- und die V-Band-Messungen liegen wie erwartet im gleichen Bereich. Bei den G-Band-Werten wurde insgesamt in 28 N\u00e4chten gemessen,  davon in zwei N\u00e4chten von anderen Autoren, deren Ergebnisse stark abweichen.<\/p>\n\n\n\n

Die abweichende Messung am 17.7.2022 wurde mit einer CCD-Kamera erstellt. Die stark von den eigenen Messungen abweichende und streuende Messpunktserie am 21.7.2022 wurde mit einer Canon 1100D erstellt. Da die in DSLR-Kameras verwendeten G-Filter herstellerspezifisch sind, ist die Abweichung zu den eigenen Werten erkl\u00e4rlich. Die starke Streuung kann von der nicht vorhandenen K\u00fchlung herr\u00fchren.<\/p>\n\n\n\n

Die V-Band-Messungen streuen auch stark, allerdings nur bei 5 von 16 Autoren. Die Gr\u00fcnde hierf\u00fcr sind aus den f\u00fcr die Messpunkte mitgelieferten Daten nicht ersichtlich. Die erwartete periodische Helligkeitsschwankung ist aber auch aus den konsistenteren  Daten der 11 Autoren nicht oder nur bedingt ablesbar. Die Werte sind in ihrer Gesamtheit zu stark variierend.<\/p>\n\n\n\n


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Helligkeit von HD 189733, AAVSO Screenshot, vergr\u00f6\u00dferte Skalen, eigene Messungen, G-Band<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Der Ausschnitt der eigenen Messergebnisse aus dem AAVSO-Diagramm l\u00e4sst dagegen ein periodisches Verhalten erkennen, wobei allerdings der erste Messpunkt leider als Ausrei\u00dfer zu betrachten ist. Aber auch bei diesen eigenen Messungen ist die genaue Bestimmung einer Periode schwierig. Zum einen ist die Anzahl der Messpunkte zu gering, zum anderen k\u00f6nnen vermutlich Ver\u00e4nderungen auf der Sternoberfl\u00e4che abweichende Messungen von einer gleichm\u00e4\u00dfigen Periode hervorrufen.<\/p>\n\n\n\n


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Helligkeitsmessungen zur Bestimmung des Planetentransits<\/strong><\/h5>\n\n\n\n

Am 9.8.2022 wurden von 21:51 UTC bis 0:48 UTC am 10.8.2022 insgesamt 322 Aufnahmen mit je 4 s Belichtungszeit erstellt; au\u00dferdem jeweils 20 Darks und Flats. Die Auswertung erfolgte wieder mit der Software Muniwin. Vergleichsstern (L-Band) war wieder HD 345464 (Comp-Star). Der sog. Check-Star war HD 189657.<\/p>\n\n\n\n


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Die ermittelten Werte wurden sowohl in die AAVSO-Datenbank als auch in die Exoplanet Transit Database (ETD) [8] hochgeladen, wo sie als Lichtkurve einschlie\u00dflich einer gerechneten Ausgleichskurve und als csv-Datei abgerufen werden k\u00f6nnen.[9]<\/p>\n\n\n\n


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Messwerte mit Ausgleichskurve aus ETD<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n


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Trotz relativ starker Streuung der Messpunkte ist deutlich zu erkennen, wie der Planet HD189733b das Licht seines Muttersterns w\u00e4hrend des Transits abdunkelt. In der ETD-Datenbank werden vorteilhafterweise verschiedene Werte angegeben, die aus den Messungen ermittelt wurden:<\/p>\n\n\n\n

Mitte des Transits: 2022-08-09 23:12:55 UTC
Dauer des Transits: 101.4 +\/- 5.1 min
Tiefe der Helligkeitsabsenkung: 0.0325 +\/- 0.0025 mag<\/p>\n\n\n\n


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Daraus abgeleitete Parameter von HD189733b:<\/p>\n\n\n\n


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 <\/td>ETD Wert<\/strong><\/strong><\/td>Eigener Wert<\/strong><\/strong><\/td><\/tr>
Radius Planet Rp<\/sub>:<\/td>1.138 +\/- 0.027 RJup<\/sub><\/td>1.321 -0.051<\/sub>+0.049<\/sup> RJup<\/sub><\/strong><\/td><\/tr>
Radius Stern R*<\/sub>:<\/td>0.788 +\/- 0.051 RSun<\/sub><\/td>fixed, errors included in i<\/em><\/td><\/tr>
Gro\u00dfe Halbachse A:<\/td>0.03099 +\/- 0.00063 AU<\/td>fixed, errors included in i<\/em><\/td><\/tr>
Umlaufperiode Per:<\/td>2.2185733 days<\/td>fixed<\/em><\/td><\/tr>
Neigung der Bahnebene i :<\/td>85.76 +\/- 0.29 \u00b0<\/td>84.45<\/strong> -0.34|1.16<\/sub>+0.38|1.34<\/sup> \u00b0<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n


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Der ermittelte Radius des Planeten ist im Vergleich zum ETD-Wert auch unter Ausnutzung der Fehlertoleranzen um etwa 9% zu gro\u00df. Dagegen liegt die gemessene Neigung der Bahnebene innerhalb der maximalen Fehlertoleranzen im Vergleich zum angegebenen ETD-Wert.<\/p>\n\n\n\n

Interessant ist auch die Zusammenschau aller f\u00fcr HD189733b in ETD zusammengef\u00fchrten Daten. Die Dauer des Transits w\u00e4chst vom Beginn der Aufzeichnungen im Jahr 2005 an, um etwa ab 2013 wieder zu fallen. Diese Ver\u00e4nderungen sind nicht zuf\u00e4llig oder in Messfehlern begr\u00fcndet, sondern m\u00fcssen einen realen Grund haben, der noch zu kl\u00e4ren ist.<\/p>\n\n\n\n


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ETD Zusammenschau Dauer des Transits<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n


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ETD Zusammenschau Tiefe des Transits<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n


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Ausblick<\/strong><\/h5>\n\n\n\n

Die beschriebenen Ergebnisse zeigen, dass auch aus st\u00e4dtischem Gebiet sinnvolle Beobachtungen m\u00f6glich sind. Die Rotation des Sterns HD189733 ist in den Messwerten klar zu erkennen, die Rotationsperiode ist aber nicht genau genug zu bestimmen.<\/p>\n\n\n\n

Der Nachweis des Exoplaneten HD189733b konnte sicher gef\u00fchrt werden. Die Transitmessung lieferte Ergebnisse \u201eim Mittelfeld\u201c der in der ETD aufgef\u00fchrten Messungen. Man sollte sich dabei bewusst sein, dass der erste Exoplanet erst 1989 sicher nachgewiesen werden konnte. Heute geht das offensichtlich mit \u201eAmateurmitteln\u201c.<\/p>\n\n\n\n

Die beschriebenen M\u00e4ngel in den Messungen r\u00fchren augenscheinlich eher vom Wetter (zu wenig Beobachtungsn\u00e4chte hintereinander), vom jeweiligen Seeing (unterschiedlich gro\u00dfe Fehler) und von der relativ kleinen Teleskop\u00f6ffnung her. Im n\u00e4chsten Sommer, wenn HD189733 aus der eigenen Position gut zu beobachten ist, k\u00f6nnte ein neuer Versuch mit verbessertem Aufbau unternommen werden.<\/p>\n\n\n\n

Inwieweit die Ergebnisse Verwendung in der o.g. HST\/WFC3-Messkampagne finden, ist bei Abschluss dieses Berichts noch nicht klar.<\/p>\n\n\n\n


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[1] https:\/\/exoplanetarchive.ipac.caltech.edu\/overview\/HD189733%20b<\/a>
[2] http:\/\/www.esa.int\/esaCP\/SEMBDZI2O3F_index_0.html<\/a>
[3] https:\/\/www.aavso.org\/v452-vul-exoplanet-host-monitoring-campaign-2022-01<\/a>
[4] https:\/\/www.nasa.gov\/content\/hubble-space-telescope-wide-field-camera-3<\/a>
[5] Gregory W. Henry, Joshua N. Winn, Astron.J.135:68-71, 2008
[6] https:\/\/www.aavso.org\/LCGv2\/<\/a>
[7] Die Messwerte kann man bei AAVSO unter https:\/\/www.aavso.org\/data-download<\/a> herunterladen: Observer Code ist HGEA, Sternbezeichnung ist V452 Vul
[8] http:\/\/var2.astro.cz\/ETD\/predictions.php<\/a>
[9] http:\/\/var2.astro.cz\/ETD\/etd.php?STARNAME=HD189733&PLANET=b<\/a><\/p>\n\n\n\n


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Using the star HD189733 and its exoplanet 189733b, it is shown that even with a relatively small instrument from an urban light-polluted area, interesting meaningful measurements of stellar rotation and planetary transit in front of its parent star can be carried out. In addition, the synopsis of the results of many amateur astronomers worldwide enables further insights.<\/p>","protected":false},"author":2,"featured_media":1493,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_eb_attr":"","footnotes":""},"categories":[20],"tags":[112,26,113,25],"class_list":["post-1286","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-exoplaneten","tag-astronomie","tag-exoplaneten","tag-osnabrueck","tag-transitlichtkurve"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/kosmos-os.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1286","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/kosmos-os.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/kosmos-os.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/kosmos-os.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/kosmos-os.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1286"}],"version-history":[{"count":9,"href":"https:\/\/kosmos-os.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1286\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":2544,"href":"https:\/\/kosmos-os.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1286\/revisions\/2544"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/kosmos-os.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media\/1493"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/kosmos-os.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1286"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/kosmos-os.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1286"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/kosmos-os.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1286"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}