Entfernung terrestrischer Linien


Terrrestrische Linien werden mit steigender Auflösung ab R>8000 immer störender, allerdings werden sie dann auch aufgelöst und sind damit prinzipiell eliminierbar. In niedrig aufgelösten Spektren sind sie auch im Ergebnis (Spektrum) enthalten, sie sind aber nicht mehr aufgelöst. D.h. in einer breiten Halpha Linie eines Sterns sind sie als kontinuumverzerrender Anteil versteckt, sind aber nicht aufgelöst und deshalb nicht eliminierbar. In diesem Falle hat man keine Möglichkeit mehr, die Wirkung der terrestrischen Linien (Vortäuschung einer höheren Äquivalentweite EW) aus dem gemessenen Spektrum herauszurechnen.

Die Intensitäten (Äquivalentweiten W = Fläche unter einer Linie im normierten Spektrum) der terrestrischen Linien sind abhängig von

Deshalb werden professionelle Spektrographen möglichst an Teleskopen verwendet, die auf einem hohen Berg in Gebieten geringer Luftfeuchte (an der Grenze einer Wüste) liegen.

Das Verhältnis der Wasserlinien (abgekürzt WL) untereinander ist konstant. Dasselbe gilt für die Sauerstoffbanden. Hat man ein aus der Praxis abgeleitetes Modellspektrum der terrestrischen Linien und faltet dieses mit der Apparatefunktion (praktisch durch Modellierung mit einer modifizierbaren Gaußfunktion), kann man das theoretische Spektrum als Normierungsspektrum auf das gemessene Spektrum anwenden und damit die terrestrischen Linien "herausnormieren", salopp gesagt das Spektrum "trocknen".

Dafür bietet beispielsweise VSpec ein tool, das mit der Maus bedient wird und sehr anschaulich ist. In MIDAS verfüge ich über ein Skript, das diese Aufgabe auch mit einem Befehl erledigt.

Beispiele:

Die Grafik links zeigt die Halpha Linie von Mizar A. Das untere Spektrum mit den scharfen spikes der Wasserlinien ist das gemessene. Im oberen Spektrum sind die Wasserlinien mittels MIDAS bis auf geringe Reste entfernt. Die Reste entstehen durch

  • Ungenauigkeiten in der gewählten (angenommenen) Apparatefunktion,
  • Ungenauigkeiten in der Kalibrierung,
  • von der Gaußform abweichende Linienprofile.

Bei hohen Genauigkeitsanforderungen bei der Bestimmung von Linienäquivalentweiten (W) müssen die terrestrischen Linien eliminiert werden, weil sie typischerweise um ca. 5% erhöhte W's vortäuschen. Die 5% sind nur ein Faustwert. In Wirklichkeit hängt das von den oben genannten Faktoren ab.

Hier ein zweites Beispiel:

Die Grafik nebenan zeigt das verwendete Referenzspektrum der terrestrischen Linien in einem schmalen Wellenlängenausschnitt. Dies ist die grafische Umsetzung einer Tabelle der ESO, welche die Wellenlängen und die relative Intensitäten der einzelnen Linein enthält.

Um obiges Referenzspektrum verwenden zu können, müssen die 1 Pixel scharfen Linien in obigem Diagramm in Gaußprofile verwandelt werden. Dies geschieht innerhalb MIDAS durch eine Funktion, welche mit der aus dem gemessenen Spektrum ermittelten FWHM (Halbwertsbreite) der Wasserlinien und einem vom Nutzer anzugebenden Intensitätsfaktor (der die beobachtete Intensitäten der WL im gemessenen Spektrum repräsentiert) die "theoretischen" Wasserlinien so "formt", dass sie sich etwa mit den gemessenen Wasserlinien decken. Exakt ist das natürlich nicht möglich, weil gemessene Linien nur angenähert ein Gaußprofil haben.

Genau dieses auf ein individuelles Spektrum angepasste Referenzspektrum ist links dargestellt. Es zeigt obiges theoretische Spektrum jetzt so, als hätte ich es an einem Stern gemessen, der selbst nur ein wellenlängenunabhängiges Kontinuum besitzt.

Links ist ein mit schwarzer Linie dargestellte gemessene Spektrum von eps Aur dargestellt. Auf dieses wurde obiges angepaßte Referenzspektrum angewendet (Normierung). Das Resultat ist rot gezeichnet. Die Wasserlinien sind deutlich reduziert. Die verbleibenden Reste würden in einer Äquivalentweitenbestimmung keine Rolle mehr spielen.

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