CY Aqr

Nach einem ersten Erfolg mit Helligkeitsmessungen an XX And wollte ich eine vollständige Lichtkurve messen. Am 10.10.2018 ergab sich diese Gelegenheit durch einen sternklaren Abendhimmel. Ein passender Kandidat war CY Aqr (10,42 - 11,14 mag, Periode 87,9 Minuten), der um 22:41 MESZ über der Elmshorner Innenstadt in einer Höhe von 38 Grad kulminierte. Die AAVSO Ephemeride gab Maxima um 20:53, 22:21 und 23:49 MESZ. Außerdem war der Komet 29P/Schwassmann-Wachmann nicht weit entfernt und hatte gerade einen Helligkeitsausbruch gezeigt.

Von 21:00 bis 00:02 MESZ gelangen 36 Serien von je 60 x 2 Sekunden mit der ASI 174 bei 300 gain. Das Objektiv war wieder das Samyang f = 85 mm bei Blende 1,4. Die Himmelshelligkeit um CY Aqr lag zu Anfang bei 17,9 mag/Quadratbogensekunde, sank bis 23:25 auf 18,8 mag/QBS und blieb dann konstant.

Als Vergleichssterne habe ich TYC 567 1634 (APASS 10,417 ± 0,051 B-V = 0,67) und TYC 567 1774 (APASS 10,873 ± 0,064 B-V = 0,70) benutzt. Ihre Helligkeitsdifferenz ist nach diesen Daten 0,456 ± 0,115 mag. Gemessen habe ich als Durchschnitt der 36 Serien eine Helligkeitsdifferenz der beiden Sterne von 0,421 ± 0,045 mag. Extremwerte für die Helligkeitsdifferenz sind 0,32 mag und 0,50 mag. Fehler von 0,05 mag sind hier also normal und Ausreisser von 0,1 mag können vorkommen.

CY Aqr am 10.10.2018 von 21:00 bis 00:02 MESZ, waagerecht sind die Minuten seit 21 Uhr aufgetragen
Rechts die geglättete Lichtkurve mit den Mittelwerten aus je drei aufeinander folgenden Meßwerten
Die Maxima der geglätteten Lichtkurve sind bei 21 Uhr + 79 und +168 Minuten, also bei 22:19 und 23:48 MESZ,
die AAVSO Ephemeride hatte für die Maxima 22:21 und 23:49 MESZ nur ein bis zwei Minuten später.

Die Qualität der Lichtkurve kann verbessert werden indem mehr Vergleichssterne benutzt werden. Hier ein Beispiel mit vier statt zwei Vergleichssternen (TYC 567 2071, 568 330, 567 884, 567 1114):

Links sind die einzelnen Ergebnisse aufgetragen, rechts wieder die gleitenden 3er-Mittel
Die Kurven sind glatter geworden, aber auch um etwa 0,1 mag nach unten verschoben.

Das liegt vermutlich an den unsicheren Helligkeiten der beiden zuerst benutzten Vergleichssternen. Der Tycho-Katalog hat für TYC 567 1637 eine Helligkeit von 10,623 ± 0,072 statt 10,417 ± 0,051 mag im APASS und für TYC 567 1774 eine Helligkeit von 11,076 ± 0,096 mag statt 10,873 ± 0,064 mag im APASS. Die beiden Sterne sind im Tycho-Katalog also 0,206 und 0,197 mag dunkler als im APASS. Vermutlich sind die beiden Sterne etwa 0,1 mag dunkler als im APASS angegeben (und etwa 0,1 mag heller als im Tycho-Katalog). Das erklärt die beobachtete Verschiebung zwischen den Lichtkurven im ersten und zweiten Bild.

Eine andere Ursache für eine Verschiebung könnte in den Farben der verwendeten Vergleichssterne liegen.

Die AAVSO nennt die Korrektur für den Farbindex "Transformation". Für die Transformation müssen möglicht viele Sterne mit ihrer instrumentellen Johnson V- Helligkeit (v) gemessen werden und mit ihrer tatsächlichen Johnson V Helligkeit in Abhängigkeit vom Farbindex verglichen werden (V-v versus B-V).

Da die Unsicherheiten der Helligkeiten der Vergleichssterne mit helleren Sternen abnehmen, sollten die Vergleichssterne möglichst hell sein (aber ungesättigt). Mit 200 gain und einer Belichtung von 2 Sekunden liegt die Sättigungsgrenze bei 7,2 mag mit dem Samyang Objektiv bei Blende 1,4. Sterne mit einer Helligkeit von etwa 8 mag sind also brauchbar und haben gewöhnlich Standardfehler der Helligkeiten von 0,01 mag und weniger.

Mit diesen Einstellungen (200 gain, Samyang mit Blende 1,4) habe ich am 5. Oktober Bilder von der Gegend um XX And gemacht (leider ohne Flatfields). Die Messung von 14 Sternen mit Unsicherheiten der Helligkeit von 0,02 bis 0,05 mag in der Umgebung von XX And hat dieses Ergebnis:

Dargestellt ist V-v versus B-V

Es scheint tatsächlich eine Farbabhängigkeit der Helligkeitsmessungen zu geben. Die Ausgleichsgrade ist:

V-v = 22,8812 ± 0,0209 - 0,0936 ± 0,0241 * (B-V)

und die Korrektur für die gemessenen Helligkeiten der Variablen ist dann:

-0,0936 * [(B-V)_VAR-(B-V)_COMP].

Zur Überprüfung der Farbkorrektur (Transformation) habe ich 12 Sterne in den ersten 12 Bildern (mit 300 gain) von CY Aqr gemessen:

Dargestellt ist V-v versus B-V

Die Farbabhängigkeit der Helligkeitsmessungen ist bestätigt. Die Steigung derAusgleichgeraden ist jetzt - 0,0799 ± 0,0090 (war - 0,0936 ± 0,0241).

Die Ausgleichsgrade ist: V-v = 23,9960 ± 0,0074 - 0,0799 ± 0,0090 * (B-V)

und die Korrektur für die gemessenen Helligkeiten der Variablen ist dann:

-0,0799 * [(B-V)_VAR-(B-V)_COMP]. Und die Normierung der instrumentellen Helligkeiten auf B-V = 1ist dann v = v - 0,0799 * [1 - (B-V)].

Diese Seite hat für CY Aqr B-V von +0,17 mag im Maximum bis +0,35 mag im Minimum. Mit dem Mittelwert von B-V = 0,26 mag ergeben sich folgende Korrekturen an den Helligkeiten von CY Aqr:

Die durchschnittliche Korrektur für diese vier Sterne ist 0,049 mag. Um diesen Betrag muß die Lichtkurve von CY Aqr, die aus den Vergleichen mit diesen vier Sternen gewonnen wurde, verschoben werden.

Für die vorher benutzten zwei Sterne ist:

Hier beträgt die durchschnittliche Korrektur 0,034 mag. Die Lichtkurve von zwei Vergleichsternen ist also um 0,015 mag gegen die Lichtkurve von vier neuen Vergleichssternen verschoben. Das ist viel weniger als die beobachteten etwa 0,1 mag, die offenbar von den unsicheren Kataloghelligkeiten verursacht werden (wie schon oben vermutet).

Weitere Testaufnahmen

Die mit 300 gain aufgenommene Lichtkurve von CY Aqr ist unregelmäßiger als die mit gain 200 aufgenommene Lichtkurve von XX And. Um Aufnahmen mit 200 und 300 gain direkt vergleichen zu können, habe ich am 18.10.2018 Testaufnahmen in der Umgebung von XX And gemacht. Dabei habe ich scharfe und absichtlich unscharfe Bilder gemacht (unscharfe Bilder sollen bessere Ergebnisse liefern).

Alle Aufnahmen wurden mit dem 85 mm Objektiv bei Blende 1,4 mit 60 x 2 Sekunden Belichtungszeit gemacht. Die erste Serie war: 200 gain unscharf, 300 gain unscharf, 300 gain scharf, 200 gain scharf. Die Bilder dieser Serie wurden nach 18 Minuten wiederholt. Das Bild mit 300 gain scharf zeigt Sättigung für Sterne ab 7,0 mag. Um möglichst genaue Messungen machen zu können, habe ich vier Teststerne mit etwa 8 mag ausgewählt. Die Helligkeitsdifferenzen zwischen den vier Sternen (1-2, 1-3, 1-4, 2-3, 2-4, 3-4) wurden für beide Serien berechnet und verglichen. Die durchschnittlichen Differenzen zwischen den beiden Serien waren:

Es zeigt sich, daß die unscharfen Bilder sowohl bei 200 gain als auch bei 300 gain deutlich bessere Ergebnisse liefern als die scharfen Bilder und das 200 gain unscharf deutlich besser als 300 gain unscharf ist. Bei den scharfen Bildern gibt es nur wenig Unterschied zwischen 200 und 300 gain.

Mit Teststernen von etwa 9 mag sehen die Ergebnisse so aus:

Hier liefert 300 gain die besseren Ergebnisse, weiter mit Teststernen von etwa 10 mag:

Hier liefert "300 gain scharf" die besten Ergebnisse. Damit wurden ja die Aufnahmen von CY Aqr gemacht - und zeigten trotzdem starke Unregelmäßigkeiten, die in den Minima deutlich sichtbar werden. Gleitende Mittelwerte verbessern den Verlauf der Lichtkurve, verkleinern aber auch die Amplitude. Eine bessere Lichtkurve gibt es dann nur mit dichteren Meßwerten (also z.B. ein 2 Minuten Bild alle drei Minuten statt alle fünf Minuten).

29P/Schwassmann-Wachmann

In den vier Bildserien vom 10.10.2018 um 22:19, 22:29, 22:34 und 22:45 MESZ ist 29P soweit vom Bildrand entfernt, dass ein Summenbild mit Umgebung erstellt werden kann. 29P/Schwassmann-Wachmann bewegte sich wegen seiner großen Entfernung (4,92 AE) nur sehr langsam mit 12"/Std (weniger als 1 Pixel pro Stunde).

Linke, untere Bildecke des
Summenbildes von 4 x 2 Minuten, der kleine Stern direkt links von 29P ist 13,9 mag hell.
29P befand sich in 36 Grad Höhe über der Elmhorner Innenstadt, Sterne von 15 mag
sind sichtbar bei einer Himmelshelligkeit von 18,5 mag/QBS.

Mit den aus den Messungen für CY Aqr abgeleiteten ZeroPoints ergibt sich eine Gesamthelligkeit von 12,2 mag für 29P bei den vier Bildern. Wegen der Vignettierung in den Bildecken kann das nur ein grober Wert sein. In 0,3 Grad Entfernung befindet sich der Stern TYC 5234 237, der im APASS Katalog eine Johnson V Helligkeit von 11,497 ± 0,036 mag hat (B-V 0,7). Der Durchschnitt von den Messungen der vier Bilder ergibt für 29P eine Helligkeit von 12,06 ± 0,05 mag.

Zum Vergleich gibt es die Beobachtungen von 29P in der Comet Observers Database (COBS). Dort gibt vier Einträge für diesen Abend:

2018 Okt 10,78 (20:43 MESZ) 11,7 mag Maik Meyer 25cm-Spiegel
2018 Okt 10,79 (20:58 MESZ) 11,8 mag Christian Harder 53cm-Spiegel
2018 Okt 10,84 (22:10 MESZ) 12,0 mag Daniel Bamberger 25cm-Spiegel
2018 Okt 10,87 (22:53 MESZ) 11,8 mag Kevin Hills 50cm-Spiegel

Der Mittelwert der vier Beobachtungen ist 11,83 ± 0,13 mag, also 0,23 ± 0,18 mag heller als meine Messung. Das ist kein signifikanter Unterschied. Die Differenz ließe sich aber durch den Elmshorner Stadthimmel erklären, der die äußersten Teile der Coma unsichtbar macht.