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Spektroskopische Doppelsterne


Hier handelt es sich um physische Doppelsterne, die man von der Erde aus allerdings auch mit den größten Teleskopen nur als ein Stern sieht, also nicht trennen kann.

Sie verraten ihre wahre Natur als Doppelsternsystem aber durch die Untersuchung ihres Lichtspektrums. Wenn ein Stern einen anderen umkreist, bewegt sich dieser periodisch kurz auf uns zu und wieder von uns weg. Durch den Dopplereffekt kommt es zu einer leichten Verschiebung der Spektrallinien im Spektrum des Sterns. Diese Verschiebung der Spektrallinien kann man messen und sie tritt periodisch auf. Daraus läßt sich die Umlaufszeit der Sterne bestimmen. Das funktioniert aber nur, sofern wir nicht genau senkrecht auf die Bahnebene der sich umkreisenden Sterne sehen, da in diesem Fall die Bewegung der Sterne nur seitlich zu unserer Blickrichtung erfolgt und es keinen Dopplereffekt gibt.

Wie das ganze funktioniert zeigen die folgenden Abbildungen. Zu jeder Abbildung wird die Spektrallinie eines bestimmten Elementes gezeigt (welches das ist, ist hier vollkommen egal). In der folgenden Abbildung bewegen sich beide Sterne quer zur Blickrichtung des Beobachters. Ihre Radialgeschwindigkeit ist daher Null, da es keine Bewegungskomponente auf den Beobachter zu oder von ihm weg gibt. Damit gibt es auch keine Dopplerverschiebung und die Spektrallinien beider Sterne erscheinen an genau der gleichen Stelle im Spektrum.


spek_doppelstern1.jpg

1. Keine Verschiebung der Spektrallinien
Beide Sterne bewegen sich quer zur Sichtlinie des Beobachters und
ihre Radialgeschwindigkeit ist Null
© Mario Lehwald


Im nächsten Bild befinden sich die beiden Sterne im Apastron. Die Bahngeschwindigkeit ist minimal, aber beide Sterne bewegen sich hier parallel zur Sichtlinie des Beobachters. Der rechte Stern bewegt sich vom Beobachter weg, seine Spektrallinien sind daher rotverschoben. Der linke Stern bewegt sich dagegen auf dem Beobachter zu, womit seine Spektrallinien blauverschoben sind.


spek_doppelstern2.jpg

2. Apastron
Beide Sterne bewegen sich parallel zur Sichtlinie des Beobachters
Die eine Spektrallinie ist rot-, die andere blauverschoben
© Mario Lehwald


Im nächsten Bild bewegen sich beide Sterne wieder quer zur Blickrichtung des Beobachters und es zeigt sich eine Spektrallinie im Spektrum.


spek_doppelstern3.jpg

3. Keine Verschiebung der Spektrallinien
Beide Sterne bewegen sich wieder quer zur Sichtlinie des Beobachters
und ihre Radialgeschwindigkeit ist Null
© Mario Lehwald


Im letzten Bild befinden sich die beiden Sterne im Periastron. Beide Sterne bewegen sich wieder parallel zur Sichtlinie des Beobachters. Da die Bahngeschwindigkeit hier aber maximal ist, sind in diesem Fall auch die Radialgeschwindigkeiten der Sterne zum Beobachter am größten und die Spektrallinien beider Sterne zeigen eine maximale Verschiebung im Spektrum.


spek_doppelstern4.jpg

4. Periastron
Die Bahngeschwindigkeit ist maximal und damit auch
die Verschiebung der Spektrallinien am größten
© Mario Lehwald


Ein Beispiel für einen spektroskopischen Doppelstern ist Mizar im Sternbild großer Bär. In einem kleinen Teleskop erscheint Mizar doppelt. Die beiden Sterne stehen knapp 15 Bogensekunden auseinander und erscheinen 2,3 mag und 4,0 mag hell. Schon 1889 wurde entdeckt, daß diese beiden Sterne spektroskopische Doppelsterne sind, es sich also um ein Vierfachsystem handelt.

© Copyright: 1998-2017 Mario Lehwald
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