{"id":3285,"date":"2023-10-06T13:29:00","date_gmt":"2023-10-06T11:29:00","guid":{"rendered":"https:\/\/kosmos-os.de\/?p=3285"},"modified":"2026-02-10T15:31:19","modified_gmt":"2026-02-10T14:31:19","slug":"transitkurve-des-exoplaneten-toi-1259-a-b-am-25-26-9-2023","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/kosmos-os.de\/en\/transitkurve-des-exoplaneten-toi-1259-a-b-am-25-26-9-2023\/","title":{"rendered":"Transit light curve of the exoplanet TOI-1259 A b on September 25th\/26th, 2023"},"content":{"rendered":"\n
– Messgenauigkeit und Fehler, die man vermeiden kann –<\/h3>\n\n\n\n
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Dr. Gerold Holtkamp, 4.10.2023<\/p>\n\n\n\n
Aktualisierung am 10.2.20226 [8]<\/p>\n\n\n\n
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Der Vorbeizug (Transit) des Exoplaneten TOI-1259 A b vor seinem Mutterstern, der eine Komponente eines Doppelsternsystems ist, wird gezeigt. Die aufgenommene Lichtkurve stimmt gut mit den Messungen anderer Autoren \u00fcberein. Eine genaue Fehlerbetrachtung gibt Hinweise zur weiteren Verbesserung dieser sensiblen Messmethode.<\/em><\/p>\n\n\n\n
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Schon wieder eine Transitlichtkurve des Exoplaneten TOI-1259 A b, wo doch erst vor noch nicht einmal einem Jahr vom selben Autor eine gemessen und ebenfalls hier ver\u00f6ffentlicht wurde [1]? So wird sich mancher Leser fragen. Das stimmt zwar, aber \u2026.<\/p>\n\n\n\n
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Um \u00fcber einen Stern mehr zu erfahren, haben sich die Astronomen eine Menge einfallen lassen. So kann man Exoplaneten seit etwa 1990 nachweisen u. a. mit der sog. Transitmethode. Das Sch\u00f6ne daran ist, dass diese Methode auch f\u00fcr Amateure zug\u00e4nglich ist. In verschiedenen Datenbanken werden solche Transitlichtkurven von Amateuren weltweit gesammelt. Und da macht\u2019s die Menge! Sind die Amateurmessungen vielleicht auch fehlerbehafteter als die der Profis mit ihren teuren erdgebundenen oder gar satellitengest\u00fctzten Ger\u00e4ten, so gibt es von den Amateuren viele und deutlich preiswertere (zumindest aus Profisicht) Daten. Das haben auch l\u00e4ngst die Profis erkannt. Deshalb gibt es verschiedene Datenbanken bzw. Initiativen, die diese Daten sammeln (ETD [2], AAVSO [3], Exoclock [4]). Diese sog. B\u00fcrgerwissenschaft oder Citizen Science tr\u00e4gt also zur genaueren Erforschung der Exoplaneten bei. So kann man z.B. in den Datensammlungen zu den einzelnen Objekten \u00fcber die Jahre durchaus Ver\u00e4nderungen feststellen (s.u. Bedeckungsdauer des Exoplaneten TOI-1259 A b). Zum einen werden die Angaben zu den einzelnen Exoplaneten mit der zunehmenden Zahl an Messungen immer genauer. Zum anderen ist man aber auch auf der Suche nach sog. Transit Timing Variations, also Ver\u00e4nderungen der Transitdauer eines Planeten, die einen Hinweis auf andere noch nicht bekannte Planeten im jeweiligen System geben k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n
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Der Exoplanet TOI-1259 A b<\/strong><\/h5>\n\n\n\n
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Zur genaueren Beschreibung des Exoplaneten TOI-1259 A b sei auf den Bericht vom 14.12.2022 verwiesen. [1] Zus\u00e4tzlich zu den dort genannten Gr\u00fcnden, warum dieses Beobachtungsobjekt interessant ist, k\u00f6nnen genannt werden:<\/p>\n\n\n\n
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1. Der Mutterstern ist Teil eines Doppelsternsystems. Der Hauptstern TOI-1259 A, um den der Exoplanet kreist, hat den stellaren Begleiter TOI-1259 B, der in etwa 1.600 AU (0,025 Lj) gravitativ an den Hauptstern gebunden ist. Uns auf der Erde erscheint er ca. 19 mag hell. Ein Exoplanet in einem Doppelsternsystem ist \u2013 bis jetzt \u2013 etwas Besonderes, aber offensichtlich m\u00f6glich. In diesem Fall kreist der Planet um die Hauptkomponente. Es wurden aber auch schon Systeme gefunden, in denen der Exoplanet um die beiden eng gebundenen Sterne kreist.<\/p>\n\n\n\n
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2. Die Helligkeit des Muttersterns TOI-1259 A macht ihn zu einem geeigneten Kandidaten f\u00fcr satellitengest\u00fctzte spektroskopische Untersuchungen der Atmosph\u00e4re des Exoplaneten. Hierbei will man ausnutzen, dass Teile des Lichts des Muttersterns beim Transit durch die Randbereiche der Planetenatmosph\u00e4re hindurchgehen und dabei durch die dort vorhandenen Elemente charakteristisch ver\u00e4ndert werden. Im gesamten Licht des Sterns, das uns erreicht, ist aber nur ein Bruchteil ver\u00e4ndert. Man braucht also sehr empfindliche st\u00f6rungsarme Methoden zur Analyse, die einem bis jetzt nur mit Ger\u00e4ten im Weltraum zur Verf\u00fcgung stehen k\u00f6nnen. So ist TOI-1259 A b im sog. Ariel Mission Reference Sample aufgef\u00fchrt [5]. Ariel ist eine f\u00fcr 2029 geplante europ\u00e4ische Sonde zur Untersuchung von Exoplanetenatmosph\u00e4ren [6]. Das Projekt Exoclock ist speziell ins Leben gerufen worden, um genaue Daten \u00fcber Exoplaneten zu sammeln, die von Amateuren weltweit gesammelt werden.<\/p>\n\n\n\n
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Nat\u00fcrlich ist hier auch und vor allem das James Webb Teleskop zu nennen, das f\u00fcr genau diese Aufgabe besonders geeignet ist.<\/p>\n\n\n\n
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Die Messung<\/strong><\/h5>\n\n\n\n
Der Messaufbau am 25. -26.9.2023 war der gleiche wie am 14.12.2022. Einen Unterschied gibt es allerdings: Statt eines Guidescopes wurde nun ein Off-Axis-Guider verwendet, der eine deutlich bessere Feinnachf\u00fchrung erm\u00f6glichen sollte, was er auch tats\u00e4chlich getan hat.<\/p>\n\n\n\n
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Es wurden an Aufnahmen erstellt:<\/p>\n\n\n\n
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304 Lights mit je 45 s (22:30 bis 3:09 UTC)<\/li>\n\n\n\n
10 Darks<\/li>\n\n\n\n
10 Flats<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n
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Eingestellt waren Gain 60, Bias 20 und die Temperatur des Aufnahmechips -10\u00b0 C. Die \u00dcberpr\u00fcfung der Sternhelligkeiten erfolgte mit AstroArt 8, die Auswertung der Aufnahmen mit MuniWin 2.1.<\/p>\n\n\n\n
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Die Ergebnisse<\/strong><\/h5>\n\n\n\n
Die gemessenen Werte wurden wieder wie schon bei einigen anderen Projekten in der Vergangenheit bei der ETD – Exoplanet Transit Database der Tschechischen Astronomischen Gesellschaft eingereicht. Hier bekommt man nicht nur eine Auswertung der Daten. Sie werden auch nach einem Qualit\u00e4tscheck in deren Datenbank eingestellt und sind somit f\u00fcr jedermann zug\u00e4nglich. In der folgenden Tabelle sind sie aufgef\u00fchrt.<\/p>\n\n\n\n
<\/p>\n\n\n\n
<\/td>
Eigene Werte in ETD<\/strong> 25.9.2023<\/strong><\/td>
Eigene in Werte ETD 14.12.2022<\/td>
ETD 2023 <\/td>
ETD 2022 <\/td>
Transit Finder 2023<\/td>
Transit Finder 2022<\/td><\/tr>
JD mid<\/td>
2460213.53105 +\/- 0.00045<\/strong><\/td>
<\/td>
<\/td>
<\/td>
0:46 UTC<\/td>
<\/td><\/tr>
HJD mid<\/td>
2460213.53134 +\/- 0.00045<\/strong><\/td>
<\/td>
2460213.533<\/td>
<\/td>
<\/td>
<\/td><\/tr>
Duration<\/td>
144.3 +\/- 1.6<\/strong><\/td>
141.0 +\/- 1.6<\/td>
148<\/td>
148<\/td>
151<\/td>
140<\/td><\/tr>
Depth<\/td>
0.0313<\/strong> +\/- 0.0007<\/strong><\/td>
0.0288 +\/- 0.0012<\/td>
<\/td>
0.0287<\/td>
0.02702<\/td>
0.029<\/td><\/tr><\/tbody><\/table>Tabelle: Messwerte im Vergleich zu Literaturvorgaben<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
<\/p>\n\n\n\n
Man sieht, dass sich die Vorgaben des Transit Finders von 2022 nach 2023 ver\u00e4ndert haben. Das ist ein Hinweis darauf, dass es bei diesem System noch lohnend ist, \u201egenauer hinzusehen\u201c. Im Folgenden werden die Lichtkurve und die Lage der eigenen Werte im Vergleich zu den anderen Messungen in ETD gezeigt.<\/p>\n\n\n\n
<\/p>\n\n\n\nGemessene Transitlichtkurve in ETD<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
<\/p>\n\n\n\n
<\/p>\n\n\n\n
Der Transit des Exoplaneten ist deutlich erkennbar. Bereits an dieser Stelle konnten die Transitdauer mit etwa 144 Minuten und die Transittiefe mit etwa 0.030 mag gut abgesch\u00e4tzt werden.<\/p>\n\n\n\n
<\/p>\n\n\n\nGemessene Transittiefe mit anderen Messungen in ETD<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
<\/p>\n\n\n\n
Der Eintrag der eigenen Messung in diesem Diagramm zeigt -eine Abweichung vom vorhergesagten Wert nach oben, also zu einer st\u00e4rkeren Verdunkelung. Es bleibt abzuwarten, wie sich die Werte in Zukunft entwickeln werden.<\/p>\n\n\n\n
<\/p>\n\n\n\nGemessene Transitdauer mit anderen Messungen in ETD<\/em><\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
<\/p>\n\n\n\n
Der Eintrag der eigenen Messung in diesem Diagramm zeigt – wie bei den Messungen der meisten anderen Autoren auch – eine Abweichung vom vorhergesagten Wert, allerdings nach unten, also zu k\u00fcrzeren Transitzeiten. Auch hier bleibt abzuwarten, wie sich die Werte in Zukunft entwickeln werden.<\/p>\n\n\n\n
<\/p>\n\n\n\nQualit\u00e4t der Ausgleichskurve im Vergleich mit anderen Messungen in ETD<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
<\/p>\n\n\n\n
Dieses Diagramm zeigt die Abweichung der Messdaten von der gefitteten Kurve (O<\/strong>bserved \u2013 C<\/strong>alculated). Durch die eigenen Werte lie\u00df sich offensichtlich ausreichend gut eine Ausgleichskurve in der erwarteten Form legen.<\/p>\n\n\n\n
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Fehler (und deren m\u00f6gliche Vermeidung)<\/strong><\/h5>\n\n\n\n
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Himmelshelligkeit<\/strong><\/h5>\n\n\n\n
Der Beobachtungsstandort liegt in der Stadt Osnabr\u00fcck. Das l\u00e4sst sich nicht \u00e4ndern. Das Beobachtungsobjekt lag aber im Norden, Blickrichtung also von der Innenstadt weg. Das war schon besser, weil dort nicht die Innenstadt erleuchtete. Allerdings war der zu 83 % beleuchtete Mond am Himmel, aber 103\u00b0 vom Beobachtungsobjekt entfernt. Er konnte also nicht ins Teleskop scheinen. Zu Beginn der Messung war er 10\u00b0 \u00fcber dem Horizont. Monduntergang war am 26.9.2023 morgens um 2:26 MESZ (0:26 UTC). Den Einfluss des Mondes auf die Himmelshelligkeit kann man gut im folgenden Diagramm der Himmelshelligkeit aus der MuniWin-Auswertung sehen. Die Abnahme der Helligkeit ist durch den untergehenden Mond bedingt. Der Anstieg der Helligkeit nach 2:00 UTC l\u00e4sst sich durch die ab diesem Zeitpunkt geringere H\u00f6he des Beobachtungsobjekts \u00fcber dem Horizont erkl\u00e4ren (s. Diagramm Airmass). Beginn der astronomischen D\u00e4mmerung war am 26.9.2023 morgens um 5:24 MESZ (3:24 UTC), hatte also keinen Einfluss auf die Himmelshelligkeit w\u00e4hrend der Messung.<\/p>\n\n\n\n
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<\/p>\n\n\n\n<\/figure>\n\n\n\n
Himmelshelligkeit in ADU\/Pixel vs Uhrzeit in UTC<\/em><\/em> (MuniWin)<\/p>\n\n\n\n
<\/p>\n\n\n\nAirmass vs Uhrzeit in UTC<\/em><\/em> (MuniWin)<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
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<\/p>\n\n\n\n
Positionver\u00e4nderung des Lichtflecks des Sterns auf dem Chip<\/strong><\/h5>\n\n\n\n
Die einzelnen Pixel des Kamerachips haben unterschiedliche Nachweisempfindlichkeiten, d.h. die Ausbeute an Elektronen pro Lichtquant ist leicht unterschiedlich. Das Optimum der Positioniergenauigkeit des Teleskops w\u00e4re erreicht, wenn durch den Sternfleck immer dieselben Pixel beleuchtet w\u00fcrden. Durch die Flatfieldaufnahmen wird zwar das meiste dieser Unregelm\u00e4\u00dfigkeiten kompensiert (nat\u00fcrlich auch die Vignetierung, Schmutz auf der Optik und andere Abbildungsfehler), es bleibt aber ein nicht vorhersagbarer Einfluss.<\/p>\n\n\n\n
<\/p>\n\n\n\nPosition Lichtfleck (Pixel vs Uhrzeit in UTC<\/em><\/em>) auf der X-Achse des Kamerachips (MuniWin)<\/em><\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
<\/p>\n\n\n\nPosition Lichtfleck (Pixel vs Uhrzeit in UTC<\/em><\/em>) auf der Y-Achse des Kamerachips (MuniWin)<\/em><\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
<\/p>\n\n\n\n
Trotz Einsatz des Off-Axis-Guiders wandert der Lichtfleck des Zielsterns \u00fcber den Chip, weniger in Y-Richtung (senkrecht zur optischen Achse des Hauptspiegels), besonders stark aber in X-Richtung (parallel zur optischen Achse des Hauptspiegels). Die Ursache ist nicht v\u00f6llig klar, da doch der Guider einen Teil der gleichen Strahlen wie der Hauptkamerachip aufnimmt. M\u00f6glicherweise ziehen zu locker angebrachte Kabel an der Guidekamera, deren Position sich w\u00e4hrend der Messung um fast 90\u00b0 relativ zum Erdboden ver\u00e4ndert hatte.<\/p>\n\n\n\n
<\/p>\n\n\n\n
Gr\u00f6\u00dfe des Sternflecks auf dem Chip<\/strong><\/h5>\n\n\n\n
<\/p>\n\n\n\nGr\u00f6\u00dfe (FWHM) des Leuchtflecks des Zielsterns vs Uhrzeit in UTC<\/em><\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
<\/p>\n\n\n\n
Die Gr\u00f6\u00dfe des Lichtflecks des Zielsterns schwankt etwas und nimmt in der zweiten H\u00e4lfte der Messperiode etwas zu, d\u00fcrfte aber die Auswertung durch MuniWin nicht signifikant beeinflusst haben.<\/p>\n\n\n\n
<\/p>\n\n\n\n
Stabilit\u00e4t der Chiptemperatur<\/strong><\/h5>\n\n\n\n
<\/p>\n\n\n\nTemperatur des Kamerachips (\u00b0C) vs Uhrzeit in UTC<\/em><\/em><\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
<\/p>\n\n\n\n
Die Chiptemperatur ist w\u00e4hrend der Messperiode sehr stabil geblieben.<\/p>\n\n\n\n
<\/p>\n\n\n\n
Die Ausleuchtung der Pixel des jeweiligen Sterns<\/strong><\/h5>\n\n\n\n
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Wichtig ist, dass die Hauptkamera im linearen Bereich gearbeitet hat, dass also keine Pixel der relevanten Sterne \u00fcberbelichtet wurden. Die verwendeten Vergleichssterne sind zwar relativ gering belichtet, daf\u00fcr sind sie aber in der N\u00e4he des Zielsterns. Ein Vergleich mit weiter weg liegenden besser belichteten Sternen brachte keine Verbesserung der Transitlichtkurve. Der Vorteil der besseren Belichtung wird wohl durch die Nachteile des gr\u00f6\u00dferen Abstands vom Zielstern (z.B. unterschiedliche atmosph\u00e4rische St\u00f6rungen) kompensiert. Die Lichtflecken erscheinen elliptisch, weil die Pixel von AstroArt rechtwinklig und nicht quadratisch dargestellt werden. Sie sind also tats\u00e4chlich rund gewesen.<\/p>\n\n\n\n
<\/p>\n\n\n\nPosition von Zielstern (Var) und Vergleichssternen<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
<\/p>\n\n\n\n
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Lichtkurve ohne Vergleichsterne<\/strong><\/h5>\n\n\n\n
<\/p>\n\n\n\nTransitlichtkurve (absolut, ohne Vergleichssterne) vs Zeit (UTC)<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
<\/p>\n\n\n\n
Die Lichtkurve ohne Vergleichsterne zeigt bereits die Absenkung, wenn auch mit einem starken Trend und einigen Ausrei\u00dfern nach unten, die auf durchziehende Schleierwolken zur\u00fcckzuf\u00fchren sein k\u00f6nnen. Das w\u00fcrde nat\u00fcrlich von Vergleichssternen abgefangen. Die Transitdauer und die Absenkung der Lichtkurve sind aber schon sehr genau festzulegen.<\/p>\n\n\n\n
<\/p>\n\n\n\n
Bewertung<\/strong><\/h5>\n\n\n\n
Die eigenen Werte stimmen sowohl bei der Transitdauer als auch bei der Transittiefe mit den anderen gemessenen Werten \u00fcberein. Eine systematische Ver\u00e4nderung der Transitdauer im Sinne von Transit Timing Variations kann nicht oder noch nicht festgestellt werde. Daf\u00fcr liegen noch zu wenig Messungen vor. Es wird reizvoll sein, die weitere Entwicklung der gemessenen Daten zu verfolgen, insbesondere im Hinblick auf die m\u00f6gliche Nutzung bei der satellitengest\u00fctzen Untersuchung der Atmosph\u00e4re von TOI-1259 A b durch das JWST und die geplante ESA-Mission Ariel.<\/p>\n\n\n\n
<\/p>\n\n\n\n
Die abschlie\u00dfende Bewertung und damit die \u00dcbernahme der Daten durch ETD in die Datenbank stehen zum Zeitpunkt der Ver\u00f6ffentlichung diese Berichts noch aus. Die gezeigten Diagramme wurden aber vorab von ETD automatisch erstellt. <\/p>\n\n\n\n
<\/p>\n\n\n\n
Die Daten wurden au\u00dferdem der Exoplanetendatenbank der AAVSO – American Association of Variable Star Observers zur Verf\u00fcgung gestellt. Alle eigenen Transitlichtkurven, auch die anderer Exoplaneten, sind zu finden unter [7].<\/p>\n\n\n\n
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