Spektroskopische Ermittlung der chemischen Zusammensetzung und der Elementverteilung

Facharbeit v. Andreas Gerhardus

Am Himmel gibt es viele verschiedene Sorten von Objekten, welche die Aufmerksamkeit der Astronomie auf sich ziehen. Neben den bekannten Klassen wie zum Beispiel Sternen oder Galaxien sind die planetarischen Nebel eher ungeläufig. Aber dennoch sind sie nicht minder interessant! Mit bloßem Auge kann man sie zwar nicht erkennen, doch mit ausreichend lichtstarken Teleskopen gelingen wunderbare Aufnahmen. Allerdings bieten sie noch viel mehr als nur einen schönen Anblick.

Glücklicherweise muss man kein Profi sein, um mittels Spektroskopie den planetarischen Nebeln zahlreiche Geheimnisse zu entlocken. Mit dem DADOSSpaltspektrographen der Astronomie-AG des Kopernikus-Gymnasiums Wissen machte ich mich selber daran, geeignete Aufnahmen zu schießen. Die entscheidenden Ausschnitte sind auf dem Deckblatt dargestellt. Im Anschluss an das Fotografieren galt es, die gewonnenen Bilder mit astronomischer Software auszuwerten. Mein Ziel war es, die in den Objekten vorhanden chemischen Elemente zu ermitteln.

Ferner konnte ich aus den Spektren und anderen Aufnahmen, die mit einem optischen Durchlicht-Gitter gemacht wurden, auf die räumliche Verteilung der Elemente schließen.

Im Rahmen der Facharbeit habe ich zwei planetarische Nebel untersucht und die einzelnen Schritte der Auswertung möglichst genau dargelegt. Zum besseren Verständnis folgt zu Beginn der Arbeit ein theoretischer Teil, welcher die notwendigen physikalischen und astronomischen Hintergründe genauer beleuchtet. Er soll den Einstieg in die praktische Arbeit erleichtern.

Mich persönlich fasziniert die Astronomie. Es ist immer wieder unglaublich, in welchen Dimensionen man sich bewegt. Außerdem bieten viele einzelne Objekte und auch der bloße Nachthimmel insgesamt einfach einen schönen Anblick. Das kann man von Spektren jedoch nicht behaupten. Trotzdem kann ich mich für die Spektroskopie begeistern, weil ich es toll finde, wie viele Informationen man mit relativ einfachen Mitteln über Objekte, die ein paar tausend Lichtjahre entfernt sind, herausfinden kann.

Inhaltsverzeichnis

1: Einleitung

2: Planetarische Nebel

a) Begriff und Entstehung

b) Räumliche Gestalt und Entwicklung

c) Chemische Zusammensetzung

d) Spektren planetarischer Nebel

e) Verbotene Übergänge in planetarischen Nebeln

 

3: Aufnahme der Bilder

a) mit dem DADOS-Spaltspektrographen

b) mit einem optischen Durchlicht-Gitter

c) Nachführtechnik

 

4: Kalibrieren des Spektrographen


5: NGC 6543, Katzenaugennebel

a) Allgemeine Informationen

b) Chemische Zusammensetzung

c) Fehlerbetrachtung

d) Elementverteilung

 

6: Ringenebel, M57

a) Allgemeine Informationen

b) Chemische Zusammensetzung

c) Fehlerbetrachtung

d) Elementverteilung

 

7: Resümee

8: Anhang

9: Quellenverzeichnis

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