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Christian Mayers Doppelstern Katalog von 1779 eine Revision von J.S.Schlimmer Allgemeines Der erste Doppelsternkatalog geht auf den Mannheimer Astronomen Christian Mayer zurück. Mayer veröffentlichte in seinem Buch "De novis in coelo sidereo phaenomenis in miris stellarum fixarum comitibus" im Jahre 1779 eine Tabelle mit 72 Doppelsternen [1]. Bereits zwei Jahre später erschien diese Tabelle in Johann Elert Bodes "Berliner Astronomisches Jahrbuch für 1784" unter dem Titel "Verzeichnis aller bisher entdeckten Doppeltsterne" (260 kB) [2]. Der ursprünglichen Tabelle von 1779 hatte Bode weitere 8 seit langem allgemein bekannte Doppelsterne hinzugefügt. Das Verzeichnis in Bodes Jahrbuch enthielt somit 80 Doppelsterne. Allerdings sind in Bodes Jahrbuch die Abstände nur sehr grob wiedergegeben. Für seine Beobachtungen benutzte Christian Mayer einen 8 Fuß großen Mauerquadranten von John Bird. ![]() Abbildung 1 : Christian Mayers Tabelle mit 72 Doppelsternen von 1779 [1] Über die Revision von Mayers Katalog Bei vielen Sternen in Mayers Verzeichnis ist der Name nicht eindeutig beschrieben. Dafür nannte Mayer aber stets die Koordinaten des aufgeführten Doppelsterns oder des nächst helleren Nachbarsterns für das Jahr 1778. Durch die Präzession der Erdachse verschoben sich die Sternpositionen mit der Zeit, so dass die Angaben nicht mehr mit den heutigen Positionen überein stimmen. So hat sich zum Beispiel die Position von Gamma Arietis in der Zeit von 1778 bis zum Jahr 2000 um rund 12 Minuten in Rektaszension und etwa um 1° in Deklination verändert. Zur genauen Identifizierung mussten daher zunächst alle Positionen von 1778 auf die heutigen Positionen transformiert werden. Diese Identifizierung war Gegenstand der Revision 1.0. In seiner "Tabula Nova Stellarum Duplicium" von 1779 [1] führte Mayer seine Beobachtungsergebnisse exakt auf. Diese sind daher Grundlage der Revision 2.0, die sich mit der Qualität von Mayers Beobachtungen befasst. Mayer verwendete zur Beschreibung seiner Beobachtungen kartesische Koordinaten, wobei er den Abstand in Rektaszension (Gerade Aufsteigung) in Zeitsekunden angab. Der nächste Schritt der Revision bestand also darin, die Zeitabstände in Rektaszension in das Bogenmaß umzurechnen. Da die scheinbare Bewegung eines Sterns von seinem Abstand vom Himmelsäquator abhängt, musste die Deklination von 1778 des jeweiligen Sterns berücksichtigt werden. Aus den nun vorliegenden Angaben konnten aus den kartesischen Koordinaten die Polarkoordinaten berechnet werden, wie sie heute für die Beschreibung von Doppelsternen üblich sind. Als letztes folgte eine Überprüfung von Mayers Beobachtungsergebnissen durch Vergleich mit aktuellen Werten aus dem Washington Double Star Catalog (WDS) [5]. Bei vielen Doppelsternsystemen ist selbst nach über 200 Jahren kaum eine Bewegung feststellbar. Liegt für ein Doppelsternsystem eine Bahnberechnung vor, so wurden die Ephemeriden für das Jahr 1778 berechnet und anstelle der Werte im WDS zum Vergleich herangezogen. Anhand der Differenz zwischen Mayers Ergebnissen und den Werten aus der Ephemeridenrechnung bzw. aus den Werten des WDS können die Beobachtungsergebnisse beurteilt werden. Nachfolgende Tabelle zeigt nur ein Teil dieser Revision. Die ausführliche Analyse von Mayers Beobachtungsergebnissen liegt als pdf Datei zum Download vor. Mayer 8, Mayer 10, Mayer 15, Mayer 32, Mayer 37, Mayer 48, Mayer 51 und Mayer 63 waren in seiner "Tabula Nova Stellarum Duplicium" von 1779 nicht enthalten. Die für diese Sterne genannten Werte stammen aus Bodes Jahrbuch. Die grau markierten Doppelsterne waren bereits vor Mayer als solche bekannt.
Tabelle 2 : Zusammenstellung der Doppelsterne nach Mayer, die Daten stammen aus Mayers "De novis in coelo sidereo phaenomenis in miris stellarum fixarum comitibus" [1], Bodes "Berliner Astronomisches Jahrbuch für 1784" [2] und dem Washington Double Star Catalog (WDS) [5]. Eine ausführliche Analyse von Mayers Beobachtungen steht als pdf Datei zur Verfügung. Download der vollständigen Revision als pdf Datei (50 kB), Mayer Katalog Rev 2.10 : ![]() Fehleranalyse 1. Relativer Fehler von Mayers Abstandsmessungen ![]() Abbildung 3 : Darstellung des relativen Fehlers von Mayers Abstandsmessungen in %. Die hohen Werte sind oftmals auf mögliche fehlerhafte Identifikation von Mayers Objekten und Eigenbewegung von optischen Doppeklsternen zurückzuführen. Abbildung 2 stellt den relativen Fehler von Mayers Abstandsmessungen dar. In 12 Fällen liegt der Fehler unter 5%, in 7 Fällen liegt der Fehler zwischen 5 und 10%, in weiteren 14 Fällen liegt der Fehler zwischen 10 und 20%. In manchen Fällen erklärt sich der grosse relative Fehler durch die Eigenbewegung der Komponenten wie z. B. bei Mayer 36, in anderen Fällen wie z. B. bei Castor (Mayer 21) wirkt sich die fehlerhafte Zeitmessung des Abstandes in Rektaszension signifikant auf das Ergebnis aus. Mit einem relativen Fehler von fast 300% ist Mayers Messung von 54 Virginis (Mayer 35) am schlechtesten. Aus den 57 Messungen von 1777 bis 2006 geht hervor, dass sich weder der Abstand noch der Positionswinkel verändert haben. 2. Relativer Fehler von Mayers Winkelmessungen ![]() Abbildung 4 : Darstellung des relativen Fehlers von Mayers Winkelmessungen in %. Bei Winkel mit einem relativen Fehler über 100 % wurde ein Quadrant Shift durchgeführt. Ein relativer Fehler von 100% entspricht einer Differenz von 180°. Abbildung 3 zeigt die Analyse von Mayers Winkelmessungen. Ein relativer Fehler von 100% entspricht einer Differenz von 180°. In diesen Fällen hat Mayer die A und B Komponente miteinander vertauscht. In vielen Fällen (z. B. Gamma Arietis, Gamma Virginis) sind beide Komponenten nahezu gleich hell, so dass eine Entscheidung welche Komponente der Hauptstern und welche der Begleiter ist, schwer zu treffen ist. Friedrich
Wilhelm
Herschel über Mayers Doppelsternverzeichnis von 1779 Friedrich Wilhelm Herschel kannte Mayers Doppelsternverzeichnis. Viele der darin aufgeführten Sterne hatte Herschel in der Zeit von 1779 bis 1781 bereits selbst beobachtet. Sein Doppelstern Katalog erschien im Jahr 1782 und enthielt 269 Doppelsterne. Den Doppelstern Darstellungen folgte im Nachwort eine 6-seitige Kritik an Mayers Beobachtungen, die sich primär auf die verwendete Vergrößerung und die Genauigkeit der Positionsmessung in Rektaszension bezog. Am Himmelsäquator legt ein Stern durch die scheinbare Bewegung des Himmels in einer Zeitsekunde die Strecke von 15" zurück. Da Christian Mayer den Meridiandurchgang in der Regel auf 0,5 Zeitsekunden genau bestimmte, konnte der Fehler bis zu 7,5" in Rektaszension betragen. Trotz seiner Kritik räumte er Christian Mayer die Priorität der Entdeckung der Doppelsterne ein : "Seit ich meine Arbeiten über die
Parallaxe
der Fixsterne, in der auch obiger Katalog der Doppelsterne enthalten
ist, abgegeben habe, habe ich von unserem Präsidenten Sir Joseph
Banks
den vierten Band der Acta Academiae Theodore Palatinae bekommen, welche
die exzellente Darstellung von Herrn Mayers De novis in Coelo sidereo
Phaenomenis enthält, worin ich sehe, daß die Idee der
Ermittlung der
Eigenbewegung der Sterne durch den kleineren Stern in kurzer Distanz
zum Größeren, von dem Herrn vorgestellt wurde [gemeint
ist Christian
Mayer],
bevor ich selbst nach
solchen kleinen Sternen suchen konnte. Im Rahmen dieser Unternehmung
hat er eine große Anzahl von Doppelsternen entdeckt, die er uns
in
einer feinen großen Liste mitteilt, einige dieser sind die
gleichen wie
in meinem Katalog. Meiner
Ansicht nach benötigt man zur Bestimmung der jährlichen
Parallaxe
wesentlich nähere Sterne als die, die Herr Mayer genannt hat,
deswegen
habe ich den Himmel mit sehr viel größerer
Vergrößerung nach solchen durchsucht." [3]. Während es
Christian Mayer bei seinen Beobachtungen
ursprünglich um eine Methode zur Untersuchung der Eigenbewegung
der Fixsterne ging (vgl. Mayer 36), so
hoffte Herschel hingegen eine Methode zur Bestimmung der
Fixsternparallaxe zu finden ! [6] S.O. heißt Südöstlich
neml. linker Hand unterwärts.
N.O. heißt Nordöstlich neml. rechter Hand aufwärts. S.W. heißt Südwestlich neml. rechter Hand unterwärts. N.W. heist Nordwestlich neml. rechter Hand aufwärts.
Die genauen Beobachtungen der Doppelsterne
können mit der Zeit ganz vorzüglich dazu dienen, die eigene
Bewegung der Fixsterne zu entdecken, weil man sich dabei gleichsam
durch den Augenschein überführen kann, daß der eine
oder der andere Stern fortgerückt ist, so bald der Abstand nur um
wenige Sekunden sich verändert. Herr Mayer hat auch wirklich schon
verschiedene hierauf führende merkwürdige Beobachtungen
gemacht.*) Die Astronomen würden aber schon längstens in
dieser Kenntnis weiter gekommen sein, und Gelegenheiten zu noch
sichereren Schlüssen haben, wenn Flamsteads und anderen
älteren Sternverzeichnissen mehrere Doppelsterne bemerkt
wären und wenn man sich auf ihre Ortsangaben der Fixsterne bis auf
einzelne Sekunden völlig verlassen könnte. So aber ist man
ehemals auf diese sogenannten Doppelsterne nicht aufmerksam genug
gewesen, und dann ergibt sich auch aus Flamsteads Verzeichnis sehr
deutlich, daß derselbe die Aufsteigung und Abweichung der Sterne
nur bis auf 10 höchstens 5 Sekunden genau durch seine
Beobachtungen herausbringen können. Mayer 1 : "Andromeda"
: Die Positionsangaben stimmen mit Delta
Andromedae exakt überein. Delta Andromedae ist ein Mehrfachsystem
dessen Komponenten Helligkeiten von 3,25 (A), 12,44 mag (B) und 15,7
mag (C) besitzen. Allerdings bezieht sich der Eintrag in Mayers
Katalog nicht auf Delta Andromedae selbst, da die Begleiter für
Mayer viel zu schwach gewesen sind um von ihm gesehen zu werden. Der
Eintrag in Mayers Katalog bezieht sich auf einen Doppelstern,
der etwa 1,5° östlich von Delta Andromedae steht.
Mayer 8 :"alpha
Widder" : Die Positionsangaben
stimmen
für 1778 mit den berechneten überein aber Alpha Arietis ist
kein Doppelstern. Da es sich bei den Helligkeitsangaben nach um
Komponenten von 2. und 9ter Größe handeln soll, kommt
tatsächlich nur Alpha Arietis in Betracht, da alle anderen
Sterne deutlich dunkler sind.
Mayer 10 : "Wahlfisch"
: In Rektaszension keine Übereinstimmung, beste
Übereinstimmung in Deklination mit BSC587, auch der nur 6'
entfernte HIP9406 kommt in Frage.
Mayer 14 :"Orion"
: Die genannte
Position liegt zwischen Sigma Orionis und Eta Orionis. Wahrscheinlich
ist Sigma Orionis gemeint, zumindest wird Sigma Orionis im Katalog von
Herschel der Entdeckung Mayers zugeschrieben [2].
Mayer 17 :"Zwillinge"
: Bei genannter Position gibt es keinen Doppelstern. Der nächste
Doppelstern ist HIP31000. Die Differenz in RA beträgt 1 Minute,
in Deklination 23'.
Mayer 26 :"bei pi
Krebs" : Die Position trifft exakt auf Pi 81 Canceri zu. Nur 4'
in südwestlicher Richtung von diesem befindet sich das 4-fach
System TYC0825-01529-1, dessen hellste Komponenten von 6,6m und 10,4m
Größe sind. Sie haben in einem Abstand von 206,7". Der
Positionswinkel beträgt 216°.
Mayer 27 :"bei pi
Krebs" : Die
Positionsangaben
treffen exakt auf Pi 82 Canceri zu, allerdings handelt es sich bei
diesem nicht um
einen Doppelstern ! Auch in der näheren Umgebung von Pi 82 Canceri
gibt es keinen Doppelstern. Ca. 11' östlich befinden sich die
beiden Sterne HIP 45474 und GSC2 N2313230 45 in einem Abstand von
lediglich 77". Ihre scheinbaren Helligkeit betragen 8,7m und 11,6m. Ob
Christian Mayer mit seinem achromatischem Fernrohr Sterne dieser
Helligkeit beobachten konnte darf allerdings bezweifelt werden.
Mayer 33 :"gamma
Jungfrau" : bereits von Bradley im Jahre 1718 beobachtet.
Mayer 45 :"71
Herkules" : Weder im Bright Star
Catalog [4]
noch
in meiner Sternkarte ist ein Stern mit der Bezeichnung 71 Herkules
verzeichnet. Die Positionsangaben für 71 Herkules stimmen hingegen
(Mai 1778) hervorragend mit dem heute als 70 Herkules bezeichneten
Stern überein, auch die Angaben über die scheinbare
Helligkeit mit 5. und 8. Größe treffen auf diesen Stern
zu. Allerdings beträgt der Abstand 221" und nicht 2".
Mayer 49 : Die Bezeichnungen 70 Herkules und 71 Herkules gehen auf Flamstead bzw. Lalande zurück. Auch Friedrich Wilhelm Herschel war sich nicht sicher, welcher Stern gemeint war. Herschel schrieb : "Der 71. im Herkules, ein Stern 5. Größe ist verschollen. Der 70. und der 71 sind in Flamsteads Katalog so dicht beisammen, daß ohne Instrumente nicht festgelegt werden kann, welcher Stern gemeint ist. Es gibt einen kleinen teleskopischen Stern, in etwa 30 Minuten nordwärts in Richtung Mü Lyrae; sollte dies der 71. [Stern] sein, so sind beide bezüglich des Ortes und der Größe verwechselt. Der 40. Stern [gemeint ist der 45. Stern ! in Mayers Katalog] in Herrn Mayers Doppelsternsammlung (De novis in Coelo Sidero phaenomenis) scheint 70 Herkules von Flamstead zu sein. Jetzt erscheint dieser Stern perfekt einfach in meinem Teleskop, mit jeder Vergrößerung die ich versucht habe, wir können vermuten, daß einer dieser Sterne nun verschwunden ist und noch im Jahr 1778 sichtbar war, als Mayer ihn beobachtete, und zwar bereits mit einer verminderten Helligkeit von 5. zu 8. Größe." [6]. "beim Oph." : im Umkreis von 1° um die genannte
Position gibt es keinen Doppelstern !
Mayer 55 :"Ophiuchus
beide
9ter" : die Koordinaten stimmen
sehr
gut mit dem Stern 61 Ser überein. Dieser ist allerdings kein
Doppelstern !
Mayer 48 : "b Schützen" : von Bradley entdeckt. Von Mannheim aus
nicht zu beobachten.
Mayer 63 : "Der
Stern Gamma im Schwanen ist
ja viel tausend mal von anderen Sternkundigen beobachtet worden, es ist
ein glänzender Stern von der dritten Größe. Gleich nach
ihm, nur 4 Sek. in der Zeit später, sieht man jetzo einen kleinen
Doppeltstern, wovon beide mir von der 9ten Größe scheinen.
Derselben Licht ist weit schwächer und weisser als das Licht von
den Jupiters Trabanten. Sie stehen gerad übereinander,
ohngefähr 7 bis 8 Sek.; ich sage ohngefähr; weilen ich diese
Entfernung wegen großer Verwunderung mit dem Micrometer genau zu
messen vergaß, auch nur so viel sagen kann, daß beide sehr
wenig nördlicher sind als Gamma des Schwanen. Die Beobachtung ist
vom 19. Aug. 1776." [7]
Mayer 66 :"über
beta Delphin" : HIP101698, 13' nordwestlich von Beta
Delphinus entfernt.
Mayer 71 :"Schwan" : Der Doppelstern HIP104417 stimmt mit
der von Mayer genannten Position sehr gut überein. Allerdings
bestehen sehr große Abweichungen bezüglich der Helligkeit
der Komponenten und deren Abstand zueinander. Auch im näheren
Umkreis gibt es keinen Doppelstern, der mit Mayers Angaben
diesbezüglich übereinstimmt. HIP 104417 befindet sich
lediglich 30' nordöstlich von 61 Cygni entfernt.
Mayer 75 : "Wassermann"
: HIP 114708 ist rund 30' nordwestlich von Psi 1 Aquarius entfernt.
Mayer 78 :"Andromeda,
6. und 9ter [Größe]" : Die Identifikation ist
unsicher. Der von
der genannten Position nächst gelegene Doppelstern ist TYC
2772-00004-1 mit
einem Abstand in Rektaszension von immerhin 2 min.
Mayer 79 :"Omega
Fische" : die
Koordinaten stimmen
überein.
Im WDS [5] wird dieser Stern allerdings nicht als Doppelstern
geführt, im Bright Star Catalog [5] wird eine Komponente in
aktuell 1,0"
Abstand genannt. Wie groß der Abstand 1778 war ist leider nicht
bekannt. Der Kontrastunterschied beträgt
4,3 mag zu 6,5 mag. Ich selbst konnte bei 120-facher
Vergrößerung mit meinem 8-Zoll-Newton Teleskop keine
Doppelnatur erkennen. Wie bereits bei Alpha Arietis gibt er den
Begleiter
mit einer Helligkeit von 9 mag an. Nachfolgend Mayers Beschreibung :
"Es war voriges Jahr 1777 den 29. Nov. als mein Beigeordneter [Johann Metzger] auf der kurfürstlichen Sternwarte zum erstenmal wahrgenommen, daß der Stern omega der Fische ein Doppeltstern ist. Dieser Stern schiene dem ohngeachtet so groß, als ein Stern von der 4ten Größe. Des Herrn Tobias Mayers Sternregister setzet ihn unter die Sterne von der 5ten Größe; er hat ihn zu Göttingen in den1756 und vorgehenden Jahren mit seinem trefflichen birdischen Werkzeuge viermal beobachtet und jederzeit als einen einfachen Stern wahrgenommen; eben so hatte ich ihn noch den 27. Sept. 1777 befunden, er ist aber jetzt ein Doppeltstern, und was das Wunder vergrößert, ist, daß der nächst an ihm stehende kleine Stern, sehr matt an Licht, unscheinbar und ohne funkelnde Strahlen ist, so, wie die Trabanten unseres Jupiters erscheinen, wenn sie kurz vorher aus dem Schatten dieses Planeten ausgetreten sind. Dieser kleine Trabant stehet nächst an dem Hauptsterne, so daß man selben zu entdecken, ein fürtreffliches Seherohr vonnöthen hat, er steht in dem nämlichen Scheitelzirkel ohngefähr 2 Sek. nördlicher als der Stern omega von Fischen." [7] [1] Christian Mayer, De
novis in coelo sidereo
phaenomenis in miris stellarum fixarum comitibus, Mannheim 1779 Revision 12/2005 : Revision 1.00 : Identifikation von Mayers Doppelsternen 03/2006 : Revision 1.01 : Korrektur Mayer 10, Mayer 13, Mayer 17 und Mayer 59 08/2007 : Revision 2.00 : Qualitative Überprüfung von Mayers Beobachtungen 10/2007 : Revision 2.10 : Vergleich mit den Ergebnissen von Dr. Brian Mason, U.S. Naval Observatory 08/2009 : Revision 2.11 : Quadrant Shift bei Abb. 4 ©
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