„Neue Veränderliche per Mausklick“ - eine
astronomische Schatzsuche mit Datamining
Einführung: Veränderliche Sterne
Was ist Datamining?
Neuentdeckung veränderlicher Sterne
mit Datamining – Methodik/Vorschläge
(http://www.bav-astro.de/)
Stefan Hümmerich, Klaus Bernhard,
Michael Bernhard
(VdS Fachgruppe Veränderliche, BAV)
Definition
• Veränderliche Sterne sind Sterne, die von der
Erde aus gesehen Helligkeitsschwankungen
aufweisen. Zeitskalen und Größenordnungen
variieren dabei beträchtlich.
• Während früher veränderliche Sterne als etwas
Besonderes angesehen wurden, nimmt man
heute an, dass alle Sterne im Laufe ihrer
Entwicklung zeitweise Helligkeitsschwankungen
zeigen.
 Alle Sterne sind veränderlich…
…früher oder später in ihrem „Leben“.
Mira (o Cet); Manfred Simon
(Kaufbeuren); Quelle: BAV
Ursachen des Lichtwechsels
• Intrinsische Veränderlichkeit, wobei
sich die Leuchtkraft des Sterns ändert,
z.B. durch Pulsation, Eruption oder
Rotation bei ungleichmäßiger
Helligkeitsverteilung.
AF Cyg (School of Physics, University of Sydney)
• Extrinsische Veränderlichkeit. Lichtwechsel durch geometrische Anordnung von Sichtlinie und Bahnebene
der Komponenten bedingt. Z.B.
Bedeckungsveränderliche, bei der ein
Stern von einem Begleiter verdeckt
wird.
(wikimedia, public domain)
Zur Bedeutung veränderlicher Sterne
• Grundlage für die astronomische Entfernungsmessung
(Perioden-Leuchtkraft-Beziehung bei pulsierenden Veränderlichen;
identische Maximalhelligkeit der Supernovae vom Typ Ia)
• Bestimmung stellarer Parameter (z.B. Masse, Radius,
Temperatur), insbesondere bei Bedeckungsveränderlichen;
Asteroseismologie
• Aufbau und Überprüfung von Modellen
zur Sternentwicklung
• Identifikation von Sternpopulationen
• (…)
(ESO / L. Calçada)
Was ist Datamining?
Definition:
Unter Datamining versteht man das Auffinden bisher
unbekannter Zusammenhänge oder Muster in sehr großen
Datenbanken.
(Prof. Dr. W. H. Janko. Datamining.
Quelle: http://wwwai.wu-wien.ac.at/~koch/courses/wuw/archive/inf-sem-ws-00/nentwich/index.htm)
im vorliegenden Falle das Auffinden neuer veränderlicher Sterne.
Datenbank A
nach
Kriterienkatalog
durchsuchen
Wie komme ich von der Theorie zur
Praxis (sprich: den Veränderlichen)?
Datenbank B
Online Datenbanken
Profiobservatorien überwachen seit Jahren von der Erde als auch vom
Weltall aus in jeder klaren Nacht große Himmelsfelder und machen die
Messwerte der breiten Öffentlichkeit im Internet zugänglich.
Dabei kommen Millionen von Helligkeitsmessungen zusammen - ein
Eldorado für "Dataminer"!
Kuppel des „Uppsala“ 50 cm
Schmidt-Spiegels des Siding Spring
Observatoriums, Australien
(Quelle: Siding Spring Survey; mit
freundlicher Genehmigung von
Robert McNaught)
Datenbanken automatischer Teleskope im Internet (Auswahl)
Projekt
Internetadresse
The All Sky Automated Survey (ASAS) http://www.astrouw.edu.pl/asas/
Catalina Sky Survey (CSS)
http://nesssi.cacr.caltech.edu/DataRelease/
Optical Gravitational Lensing
Experiment (OGLE)
http://ogle.astrouw.edu.pl/
MACHO Project
http://wwwmacho.anu.edu.au/
Hipparcos
http://archive.ast.cam.ac.uk/hipp/hipparcos.html
Kepler
http://archive.stsci.edu/kepler/data_search/search.php
siehe hierzu auch Artikel im
VdS-Journal Nr. 48 (1/2014);
Schwerpunktthema
„Schreibtischastronomie“
und die entsprechende Seite auf der BAV Homepage
BAV: „Datamining leicht gemacht"
(http://bav-astro.de/datamining/index.php)
Beispiel: The All Sky Automated Survey (ASAS)
-Ziel: Feststellung und Untersuchung jeglicher Art der photometrischen
Veränderlichkeit
-ASAS-3 überwachte den gesamten Südhimmel und Teile des Nordimmels bis
~ δ < +28°. Etwa 107 Sterne heller als 14 mag wurden erfasst.
-Daten der dritten Projektphase (ASAS-3; 2000 bis 2009) online abrufbar.
ASAS Teleskope am Las Campanas
Observatorium in Chile (Quelle:
ASAS Homepage)
Benötigte „Werkzeuge“
1. photometrische Datenbank
Quelle
2. Online Katalogsystem VizieR (o.ä.)
Auswahl geeigneter Kandidaten
3. International Variable Star Index (VSX)
Überprüfung: Ist der Veränderliche bereits bekannt?
Suche nach veränderlichen roten Riesensternen in der ASAS-3 Datenbank
 Aufruf der Seite
www.nymphalis.de/datamining.html
Zugehörige Tutorials finden sich unter
https://www.youtube.com/channel/UCWF-4VFYEhBUwhAkOk15IYw
(Channel "Veränderliche Sterne - Datamining")
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Suche nach veränderlichen roten Riesensternen in der ASAS Datenbank
Beispiel 1: Abgleich von Sternen späten Spektraltyps aus Spektralkatalogen mit der ASAS-3
Datenbank
The International Variable Star Index
ASAS - All Sky Automated Survey
Catalogue of Stellar Spectral Classifications (B. Skiff):
VizieR
(Katalog-Suche nach: Skiff 2014; Suchkriterien z.B. Mag = 13..15; n_Mag = V; SpType =
M*e; RAJ2000 = >10; DEJ2000 = <-20; optional: Name = "SOPS*" o.ä.)
Verschiedene Spektralkataloge der Lowell Observatory FTP site:
Lowell Observatory FTP site (star catalogs)
(z.B.: sw72.dat / espin.cat / abc89.carbon / albers.red / fbs11.red)
Beispiel 2: Abgleich von infrarothellen Sternen aus dem ALLWISE Katalog mit der ASAS-3
Datenbank
The International Variable Star Index
ASAS - All Sky Automated Survey
VizieR
(Katalog-Suche nach: ALLWISE; Suchkriterien z.B. Position = 15 -45; radius = 1°; W3mag = <4)
Die weitere Vorgangsweise soll hier nur skizziert werden:
- Periodenbestimmung mit Programmen wie z.B. Period04
(http://www.univie.ac.at/tops/period04/) oder Peranso
(http://www.peranso.com/) und Erstellen einer reduzierten Lichtkurve.
- Lichtkurve und weitere Daten wie Spektraltyp oder Farbinformationen
ermöglichen oft eine genaue Klassifizierung und eine anschließende
Publikation in einem Fachjournal.
-Dabei unterstützt Sie gerne die Bundesdeutsche Arbeitsgemeinschaft
für Veränderliche Sterne (BAV).
BAV
Bundesdeutsche Arbeitsgemeinschaft
für Veränderliche Sterne e.V. (BAV)
www.veränderliche.de
www.veraenderliche.de www.bav-astro.de
FAZIT
In umfangreichen und öffentlich zugänglichen
Datenbanken verbergen sich viele interessante
Himmelsobjekte. Vielleicht entdecken Sie bald
Ihren ersten Veränderlichen online?