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Inhalt :

1. Überblick
  • S.W. Burnham
  • M. Wolf
  • W.J. Luyten
  • J.L. Halbwachs
  • P. Gavras, et al.
2. Statistische Betrachtungen



S.W.Burnham
(1838-1921)



Max Wolf
(1863-1932)



W. J.Luyten
(1899–1994)




Common Proper Motion Pairs

Stichworte : Doppelsterne, Eigenbewegung, Sternpaare, Schnellläufer, Sternkataloge, statistische Betrachtungen verschiedener Kataloge

(4/2014)

Common Proper Motion Pairs sind Sternpaare, die sich mit gleicher Eigenbewegung gemeinsam durch den Raum bewegen. Ob sich diese Sternpaare auch gleichzeitig um einen gemeinsamen Schwerpunkt drehen, ist in der Regel nicht bekannt. Die Distanz zwischen beiden Sternen ist vermutlich so groß, dass der Umlauf um einen solchen mehrere tausend Jahre benötigen würde. Bislang liegen über diese spezielle Art der Doppelsterne kaum Beobachtungsdaten vor. Ihre zeitliche Entwicklung ist daher nicht bekannt.

1. Überblick

a) General Catalog & Measures of Proper Motion Stars von S.W. Burnham, 1899 und 1913

Bereits Sherbourne Wesley Burnham (1838-1921) beschrieb in seinem General Catalog of 1290 double stars between 1871 and 1899 dass Doppelsterne eine Eigenbewegung haben und er diese - sofern bekannt - ebenfalls mit aufführt. Über die Bedeutung der Eigenbewegung im Hinblick auf Doppelsterne schrieb Burnham : "Das Wissen über die Bewegung hat einen bedeutenden Einfluss in der Bestimmung der Frage nach der physikalischen Beziehung. Wo sich die Komponenten miteinander im Raum bewegen, kann es sein, dass sie ein binäres System bilden auch wenn die relative Änderung in der vergleichsweise kurzen Beobachtungszeit unbedeutend ist" [1].

Burnham beobachtet von 1877 bis 1884 am Dearborn-Observatorium in Chicago mit einem 18,5 Zoll Refraktor. Von 1888 bis 1892 arbeitet er am Lick-Observatorium und verwendete zumeist den 36 Zoll Refraktor für seine Beobachtungen. Insgesamt verwendete er 9 verschiedene Teleskope, wobei der 40 Zoll Refraktor am Yerkes Observatorium das größte war. Alle Teleskope die Burnham verwendete stammten von Alvan Clark & Sons. Im Washington Double Star Cataloge (WDS) findet man unter Burnhams Beobachter Code BU insgesamt 2969 Einträge. Die hohe Zahl kommt dadurch zustande, dass neben Doppelsternen auch Mehrfachsysteme im WDS enthalten sind. Ein Nachdruck des General Catalog of 1290 double stars between 1871 and 1899 ist im Jahr 2011 erschienen.

Von 1907 bis 1912 bestimmte Burnham die Eigenbewegung von Sternen und veröffentlichte seine Ergebnisse in dem Buch Measures of Proper Motion Stars Made with the 40-Inch Refractor of the Yerkes Observatory [2]. Auch hier führte er alle Messungen mit dem Mikrometer durch. Von ihm entdeckte Sterne mit Eigenbewegung sind im Washington Double Star Cataloge (WDS) unter der Bezeichnung BUP aufgeführt [8]. Insgesamt handelt es sich um 372 Einträge.


Abbildung 1:  40-Zoll Refraktor Yerks Observatorium, Bild entnommen aus [1]


Abbildung 2: Mikrometer des 40 Zoll Refraktos,
Bild entnommen aus [1]


b) Katalog von 1053 stärker bewegten Fixsternen von Max Wolf, 1919

Nach dem im Jahre 1900 der Bruce Doppel-Astrograph der Badischen Sternwarte auf dem Königstuhl bei Heidelberg in Betrieb ging, lag ab dem Jahre 1914 genügend Plattenmaterial vor um gezielt nach Sternen mit großer Eigenbewegung, sogenannten Schnellläufern zu suchen. Die gezielte Suche nach diesen Sternen, die Max Wolf (1863-1932) gerne als "schnell bewegte" Sterne bezeichnete, wurde durch die Astrofotografie deutlich erleichtert. Die Auswertung erfolgte nicht mit einem Blinkkomparator sondern mit einem Stereokomparator (Abbildung 3). Die Bewegung zeigte "sich durch das räumliche Vortreten im gemeinsamen Bild" [3]. Im Jahre 1919 fasste er die Ergebnisse in einem Katalog von 1053 stärker bewegten Fixsternen zusammen [3]. Bis 1929 setzte er die Beobachtungen auf dem Gebiet der eigenbewegten Sterne fort. In der Zeit von 1914 bis zu seinem Tod 1932 veröffentliche Max Wolf insgesamt 82 Artikel über Sterne mit Eigenbewegung in den Astronomischen Nachrichten [4]. Leider wurden diese weiteren Beobachtungen nicht mehr in einem Katalog zusammengefasst. Insgesamt führte Wolf 1567 Sterne mit Eigenbewegung auf [5].

Obwohl Max Wolf nie nach Doppelsternen forschte, sind Doppelsterne und mögliche Sternpaare in seinem Katalog und seinen späteren Veröffentlichungen über Sterne mit Eigenbewegung in den Anmerkungen vermerkt. Insgesamt lassen sich 94 Sterne von Max Wolf identifizieren, die auch im Washington Double Star Catalog (WDS) enthalten sind. Allerdings wird er nicht als Entdecker aufgeführt, obwohl es sich in vielen Fällen um von Wolf entdeckte Sternpaare handeln dürfte. Insgesamt gibt es 4 Einträge im WDS unter Wolfs Bezeichnung WLF.

Auf folgender Seite finden Sie eine Zusammenstellung von Doppelsternen und Sternpaaren mit gemeinsamer Eigenbewegung aus Max Wolfs "Katalog von 1053 stärker bewegten Fixsternen" (1919) sowie aus nachfolgenden Arbeiten Wolfs (1920-1929).


Abbildung 3: Stereokomparator, entnommen aus [6]


c) Der Luyten Katalog: Doubles with Common Proper Motion, Luyten 1940-1987

Den Grundstein der heutigen Datenbasis über Common Proper Motion Stars legte Willem Jacob Luyten (1899–1994), der maßgeblich die Eigenbewegung von Sternen erforschte und unter anderem den LDS Catalogue: Doubles with Common Proper Motion mit 6210 Sternpaaren zusammenstellte. Luyten bezog seine Daten aus den Himmelsdurchmusterungen des 48 Zoll Schmidt Teleskops der Palomar Sternwarte in den USA (POSS Durchmusterung). Die Doppelsterne aus Luytens Katalog sind auch im Washington Double Star Cataloge (WDS) unter der Bezeichnung LDS enthalten [8].

Bei den Sternpaaren aus dem Luyten Katalog handelt es sich um weite Paare mit geringer scheinbarer Helligkeit. Die durchschnittliche Separation beträgt rund 61,6'', die durchschnittliche scheinbare Helligkeit der A Komponente beträgt 14 Magnituden. Daher liegen für die meisten Luyten Paare bislang kaum Beobachtungen vor. Von den 6210 Sternpaaren ist bei 1464 Paaren die Helligkeit der A Komponente jedoch heller wie 12 Magnituden, so dass viele Paare auch für Amateurastronomen gut erreichbar sind. Der Luyten Katalog ist über das VizieR Service Portal des Centre de Donnees astronomiques de Strasbourg online verfügbar [5].


d) Common Proper Motion Stars in the AKG 3, J.L. Halbwachs, 1986

Eine weitere Arbeit über
Common Proper Motion Stars in the AKG 3 stammt von J.L. Halbwachs vom Observatoire de Strasbourg aus dem Jahr 1986 [7]. Hierbei hat Halbwachs den AKG 3 Katalog nach bestimmten Kriterien untersucht. Das Hauptkriterium ist die Zeit T, die das Sternpaar benötigt um die Strecke p seiner eigenen Distanz zurück zulegen:

T= p / mü

Nach Halbwachs sind Systeme für die T < 1000 Jahre sind mit einer  Wahrscheinlichkeit von 98,7 % common proper motion pairs, für 1000 < T < 3500 Jahre gibt er eine Wahrscheinlichkeit von 60 % an. Seine Untersuchung bezieht sich auf alle Sterne im AKG 3 Katalog, deren Eigenbewegung  größer wie 0,050 Bogensekunden pro Jahr ist. Von 31342 untersuchten Sternen wurden 326 Paare mit T < 1000 Jahre und weitere 113 Systeme mit 1000 < T < 3500 Jahren gefunden. Darin enthalten sind auch viele Paare die bereits im Luyten Katalog aufgeführt sind. Der Katalog von Halbwachs ist ebenfalls über das VizieR Service Portal des Centre de Donnees astronomiques de Strasbourg online verfügbar [5].


e) Der CPMDS catalogue : Common Proper Motion Double Stars in the Bordeaux Carte du Ciel zone, 2010

Ein dritter Katalog über Common Proper Motion Double Stars wurde von P. Gavras, D. Sinachopoulos, J.F. Campion und C. Ducourant im Jahre 2010 veröffentlicht. Er enthält weitere 2572 neue Sternpaare mit gemeinsamer Eigenbewegung. Im Washington Double Star Cataloge (WDS) sind diese Doppelsterne unter dem Code BPM (Bordeaux Proper Motion) aufgeführt. Die durchschnittliche Helligkeit liegt ähnlich wie beim LDS Catalog bei 14,1 Magnituden, allerdings finden sich nur 219 Paare, bei denen die Helligkeit 12,01 Magnituden übersteigt. Die Separation beträgt im Durchschnitt 91,4''. Auch der CPMDS catalogue ist über das VizieR Service Portal des Centre de Donnees astronomiques de Strasbourg online verfügbar [5].


2. Statistische Betrachtungen der Einträge im Washington Double Star Catalog (WDS)

Einen sehr guten Überblick über die Sternpaare mit gemeinsamer Eigenbewegung erhält man, indem man die Werte grafisch darstellt. Als Datenbasis für Abbildung 4 und Abbildung 5 dienen die entsprechenden Einträge für BUP (Burnham Proper Motion), LDS (Luyten), HJL (Halbwachs) und BPM (Bordeaux Proper Motion) im Washington Double Star Catalog (WDS). Dies hat den großen Vorteil, dass Mehrfachnennungen des gleichen Paares ausgeschlossen werden und nur der Anteil der jeweiligen Neuentdeckungen ersichtlich ist.

In Abbildung 4 wurde die scheinbare Helligkeit der A Komponente über dem Abstand der Komponenten aufgetragen. Die Darstellung wurde auf einen maximalen Abstand von 600 Bogensekunden begrenzt, wobei einzelne Paare bei Luyten und Burnham auch noch größere Werte aufweisen. In Abbildung 5 wurde der Helligkeitsunterschied zwischen beiden Komponenten über dem jeweiligen Abstand aufgetragen.


Abbildung 4: Sternpaare nach Luyten, BPM, Burnham und Halbwachs im Washington Double Star Catalog (WDS), scheinbare Heligkeit über dem Abstand


Abbildung 5: Sternpaare nach Luyten, BPM, Burnham und Halbwachs im Washington Double Star Catalog (WDS), Helligkeitsdifferenz über dem Abstand

WDS Code
Anzahl im WDS
Ø Distanz AB
Ø Helligkeit der A-Komponete
Ø Helligkeits-
differenz A-B
BUP
375
145,3''
7,5 mag
4,7 mag
LDS
6120
61,6''
14,1 mag
2,5 mag
HJL
96
141,8''
8,6 mag
1,3 mag
BPM
2773
91,4''
14,1 mag
1,0 mag
Tabelle 6 : Werte aus dem WDS Katalog 4/2014

Aus den Diagrammen werden sofort die Unterschiede zwischen den einzelnen Einträgen für BUP (Burnham Proper Motion), LDS (Luyten), HJL (Halbwachs) und BPM (Bordeaux Proper Motion) im WDS sichtbar. Während die A Komponenten bei Burnham am hellsten sind, weisen die Sternpaare AB im Durchschnitt die größten Helligkeitsdifferenzen auf. Mit zunehmender Helligkeitsdifferenz steigt allerdings die Wahrscheinlichkeit für einen Vordergrundstern A mit Eigenbewegung gemessen an einem Hintergrundstern B. In solchen Fällen handelt es sich nicht um ein gemeinsames Sternpaar AB. Tatsächlich geht es in Burnhams Katalog Measures of Proper Motion Stars Made with the 40-Inch Refractor of the Yerkes Observatory [2] auch nicht um Sternpaare mit gemeinsamer Eigenbewegung. Dies erklärt auch den im Durchschnitt großen Abstand beider Komponenten zueinander.

Der durchschnittliche Abstand und die durchschnittliche Helligkeitsdifferenz sind beim
LDS Catalogue: Doubles with Common Proper Motion bereits deutlich geringer wie bei Burnham. Allerdings weisen Luytens Doppelsterne eine viel geringere scheinbare Helligkeit auf. In manchen Fällen liegt die Helligkeit jenseits von 20 Magnituden !

Halbwachs Sternpaare hingegen liegen weit auseinander sind aber mit einer Helligkeit von durchschnittlich 8,6 Magnituden vergleichsweise hell. Der Helligkeitsunterschied zwischen der A und B Komponente ist recht gering.

Bei den Sternpaaren die im WDS unter dem BPM Code (
Bordeaux Common Proper Motion Double Stars) aufgeführt sind, sind zwei verschiedene Gruppen zu erkennen. Die erste Gruppe enthält 2516 Sternpaare, der Abstand ist auf maximal 120 Bogensekunden begrenzt. Bei der zweiten Gruppe liegt der Abstand der Komponenten zwischen 120 und 300 Bogensekunden. In beiden Gruppen beträgt die minimale Helligkeit 16 Magnituden, die durchschnittliche Helligkeitsdifferenz liegt bei 1,0 Magnituden.


Abbildung 7: Sternpaare nach Luyten, BPM, Burnham und Halbwachs im Washington Double Star Catalog (WDS), Betrag der Eigenbewegung über dem Abstand

Zum Schluss dieser Betrachtungen soll noch die Frage geklärt werden, ob ein Zusammenhang zwischen dem Abstand der Komponenten AB und der Größe der Eigenbewegung erkennbar ist.
Weite Sternpaare sollten sich in größerer Nähe als enge Sternpaare befinden. Geht man davon aus, dass bei nahen Sternpaaren wiederum eine größere Eigenbewegung als bei weiter entfernten zu beobachten ist, so könnte man erwarten, dass insbesondere weite Sternpaare hohe Eigenbewegungen haben. Dieser Zusammenhang geht jedoch aus keinem der hier untersuchten Kataloge für Common Proper Motion Pairs hervor (Abbildung 7). Des Weiteren sollten weite Sternpaare aufgrund ihrer kürzern Distanz zur Erde auch eine größere scheinbare Helligkeit besitzen. Ein Zusammenhang zwischen der scheinbaren Helligkeit und dem Abstand zwischen beiden Komponenten AB ist ebenfalls in keinem der hier untersuchten Kataloge zu erkennen (Abbildung 4).



Weitere Informationen

Max Wolf : Bruce Teleskop (1900)
Max Wolf : Doppelastrograf (1892)
Willem Jacob Luyten :
Nachruf der New York Times


Quellennachweis

[1] S.W. Burnham, A General catalogue of 1290 double stars discoverd from 1871 to 1899,  The University of Chicago Press,
Chicago 1900
[2]
S.W. Burnham, Measures of Proper Motion Stars Made with the 40-Inch Refractor of the Yerkes Observatory, Carnegie Institution of Washington 1913
[3] Max Wolf, Katalog von 1053 stärker bewegten Fixsternen, Veröffentlichung der Badischen Sternwarte zu Heidelberg, 1919
[4] Max Wolf Artikel über Eigenbewegung in SAO/NASA Astrophysics Data System (ADS)
[5] Simbad, Centre de Donnees astronomiques de Strasbourg

[6] Universitätsbibliothek Heidelberg, Digitale Bibliothek, Digitalisierte Photographien aus dem Nachlass von Max Wolf
[7] J.L. Halbwachs, Common Proper Motion stars in the AKG 3, Astronomy & Astrophysics Supplement Series 66, 131-148, 1986
[8] The Washington Double Star Catalog, http://ad.usno.navy.mil/wds/



Danksagung

This
research has made use of the SIMBAD database, operated at CDS, Strasbourg, France
This research has made use of the Washington Double Star Catalog maintained at the U.S. Naval Observatory.



letzte Aktualisierung : 08/2014