Beta Cephei (Eigenname Alfirk) ist ein Stern, der etwas über 600 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Cepheus liegt. Er gehört zu einer besonderen Klasse von Sternen, die als Beta-Cephei-Sterne bekannt sind. Diese Sterne sind heiß, massereich und bekannt für ihre pulsierenden Helligkeits- und Spektrumsänderungen. Doch was bedeutet das genau?
Was sind Beta-Cephei-Sterne?
Beta-Cephei-Sterne sind veränderliche Sterne, deren Helligkeit und Spektrallinien sich aufgrund von Pulsationen verändern. Diese Pulsationen sind Schwingungen in den inneren Schichten des Sterns, die dazu führen, dass der Stern regelmäßig ausdehnt und sich wieder zusammenzieht.
Beobachtung der H-Alpha-Linie
Eine der bekanntesten Spektrallinien in der Astronomie ist die H-Alpha-Linie. Sie entsteht durch Wasserstoff in der Atmosphäre von Sternen und liegt im roten Bereich des Spektrums. Bei Beta Cephei können wir diese Linie nutzen, um die pulsationsbedingten Bewegungen der Sternoberfläche zu beobachten.
Was habe ich beobachtet?
Ich habe den Stern Beta Cephei im H-Alpha-Bereich des Spektrums beobachtet und innerhalb weniger Stunden eine Verschiebung der H-Alpha-Linie festgestellt. Diese Verschiebungen sind ein direkter Hinweis auf die pulsierenden Bewegungen des Sterns:
Die obige Messreihe in einem Zeitraum von etwa fünf Stunden ist hier noch einmal in einem animierten Gif-File dargestellt. Deutlich sind die Schwingungen zu erkennen.
Kontrolle der Messergebnisse
Um Messfehler auszuschließen, habe ich zeitgleich eine Serienaufnahme der O2 Absorptionslinie (Frauenhofer B-Band) bei einer Wellenlänge von 686,7 nm bis 688,4 nm aufgenommen. Dieses Absorptionsband entsteht in der Erdatmosphäre und unterliegt demzufolge keiner Wellenlängenverschiebung.
Die folgende Animation zeigt das O2 Band der Erdatmosphäre - ebenfalls über 5 Stunden aufgenommen. Das Spektrum ist wellenlängenstabil, d. h. während der mehrstündigen Aufnahmeserie gab es keine mechanischen oder temperaturbedingten Abweichungen der Apparatur.
Warum passiert das?
Die Oberfläche von Beta Cephei bewegt sich während der Pulsationen ständig. Wenn die Oberfläche sich auf uns zubewegt, sehen wir eine Blauverschiebung der H-Alpha-Linie. Wenn die Oberfläche sich von uns wegbewegt, sehen wir eine Rotverschiebung. Diese Bewegungen sind periodisch und wiederholen sich in kurzen Zeiträumen, bei Beta Cephei mit einer Periode von 0,1904844 Tagen. Die scheinbare Helligkeit schwankt dabei zwischen +3,16m und +3,27m
Aufsuchkarte von B-Cephei
Die Spektren wurden mit einem selbst gebauten Spektrographen (3D-Druck) unter Verwendung eines 1800l/Gitters gewonnen. Wer den Spektrographen von Paul Gerlach nachbauen möchte, kann die erforderlichen 3-D Druckdateien unter https://www.thingiverse.com/ thing:2455390 herunterladen.