Opposition der Kleinplaneten Ceres und Vesta in 2014
(Autor: Peter Volkmer, Abschlussbericht: 11.9.2014)

 

 

Im Jahr 2014 bestand die Gelegenheit, die Oppositionschleifen der beiden Kleinplaneten CERES und VESTA gemeinsam in einem kleinen Himmelsareal des Sternbilds JUNGFRAU in der Nähe des Sterns
ζ Virginis zu verfolgen. Dabei erstreckt(e) sich der Beobachtungszeitraum von Januar 2014 bis Juli 2014. Als zusätzlicher "Blickfang" dient(e) der Planet MARS, der ebenfalls in der JUNGFRAU im April seine Opposition erreichte.

Die Oppositionsdaten dieser drei Himmelskörper in 2014 lauteten:

MARS  am 08.04.2014,    VESTA   am  13.04.2014   und  CERES  am  15.04.2014.

 

Die Bahndaten verdeutlichen diese beiden folgenden Abbildungen aus dem "Kosmos Himmelsjahr 2014":

 

Abb. 1:  Übersicht der Oppositionsschleifen von Mars, Ceres und Vesta in 2014

Quelle: Mit freundlicher Genehmigung des Kosmos Verlags, entnommen aus:
<Keller, Kosmos Himmelsjahr 2014>  (c) 2013 Franckh-Kosmos Verlags-GmbH&Co. KG, Stuttgart

 

Im Detail sehen die Oppositionsschleifen von CERES und VESTA wie folgt aus:

 Abb. 2: Bahnen von CERES und VESTA von Januar 2014 bis Mitte Juli 2014

Quelle: Mit freundlicher Genehmigung des Kosmos Verlags, entnommen aus:
<Keller, Kosmos Himmelsjahr 2014>  (c) 2013 Franckh-Kosmos Verlags-GmbH&Co. KG, Stuttgart

 

In Abbildung 2 ist der "Tanz" der beiden Kleinplaneten um den Stern ζ Vir gut zu erkennen. Dabei ist die Stellung der Kleinplaneten für jeden Tag des Monats durch einen Punkt markiert.

Diese besondere Konstellation bot sich an, fotografisch mit einfachen Mitteln verfolgt und  dokumentiert zu werden. Das interessante Himmelareal weist eine Ausdehnung von etwa 65° in Rektaszension und 8° in Deklination auf, was sich bereits leicht mit einer DSLR-Kamera mit entsprechender Brennweite überwachen lässt. Die Kamera sollte allerdings nachgeführt werden, damit man bei längeren Belichtungszeiten den Sternenhimmel punktförmig abbilden kann.

Ich machte die reizvolle Konstellation zu einem "Beobachtungsprojekt" mit dem Ziel, die Abbildung 2 fotografisch nachzuvollziehen. Im Folgenden soll dieses Projekt und das Endergebnis vorgestellt werden.

 

Eingesetzte Instrumentierung

Ich nutzte eine DSLR Kamera von CANON, und zwar die EOS 600D. Allerdings verwendete ich NICHT die CANON Originalobjektive, sondern Festbrennweiten-Objektive mit M42-Gewinde und entsprechendem Adapter zum Anschluss an das CANON-Kamergehäuse. Dieses Vorgehen hat zwar den Nachteil, nicht alle wesentlichen Aufnahmeparameter digital verfügbar zu haben (es fehlt die Blendeninformation, vorhanden sind aber Uhrzeit der Aufnahme, Belichtungszeit und ISO-Wert), jedoch birgt es den großen Vorteil, eine abgesicherte Scharfeinstellung für "unendlich" zu ermöglichen, indem man den Entfernungsring des Objektiv bis zum Anschlag dreht. Eine Kontrolle der Scharfeinstellung entfällt somit.

Um einigermaßen große Himmelsfelder abzubilden, benutzte ich überwiegend ein 50mm-Objektiv, und zwar das Pancolar 1,8 / 50  von Carl ZEISS Jena. Mit dem Crop-Faktor von 1,6 der EOS 600D entspricht das einer Brennweite von 80mm bei normalen (nichtdigitalen) Kameras. Im folgenden Text werde ich aber immer die nominelle Brennweite eines Objektivs anführen. 

Die Kamera war auf einer parallaktischen GP-Montierung aufgesetzt und wurde so in Stunde automatisch nachgeführt. Die Anordnung habe ich auf dieser Homepage bereits beschrieben und ist hier noch einmal nachzulesen:

 

Die Kamera wurde nicht mit dem ihr eigenen Akku stromversorgt, sondern über einen Adapter aus einer Autobatterie. Das hat den Vorteil, bei längeren Belichtungsreihen keine unangenehmen Überraschungen zu erleben, wenn der Akku leer ist. Ich benutzte für die Stromversorung meine selbst angefertigte "PowerBox", die ich ebenfalls auf dieser Homepage beschrieben habe,siehe

HIER.

 

Um das Ziel zu erreichen, ein Kompositbild mit sämtlichen Positionen von Ceres und Vesta zu erzeugen, kam man allerdings nicht umhin, entsprechende Bilder zur Überdeckung der
ca. 25° in Rektaszension aneinander zu fügen, weil wegen des Kameraanschlusses an die parallaktische Montierung nur eine Aufnahmebreite in Stunde von ca. 15 °  bei dem gewählten 50mm Objektiv zur Verfügung stand.

Wenn die Bahn von Ceres und Vesta an interessanten Sternkonstellationen vorbei führte, setzte ich neben dem 50mm Objektiv auch noch ein 135mm Objektiv (WELTBLICK MC  2,8 / 135) ein, um Qualitätsverluste bei Nachvergrößerungen zu vermeiden, die ich sonst von mit dem 50mm gewonnenen Objektiv machen müßte.

 

Aufnahmeparameter und Bildverarbeitung

Die eingesetzte, mobile parallaktische Montierung wurde mit gekreuzter Wasserwaage horizontal und mit einem Kompass nach Norden ausgerichtet. Die Belichtungszeiten wurden so gewählt, dass sich Ungenauigkeiten bei der Aufstellung nicht wesentlich bemerkbar machten.

In der Regel wurden folgende Aufnahmeparamter genutzt:
ISO = 800, Belichtungszeit: 7 Sekunden,  Blende 2,8 .

Allerdings konnten Abweichungen von diesem "Standard" auftreten, wenn örtliche Gegebenheiten (Fremdlicht), Mondlicht oder Bewölkung (Cirren) die Bildqualität beeinflussten.

In der Regel wurden 7 Aufnahmen gestackt und das Bildrauschen mit Darkframes reduziert.
Um Gradienten und mögliche Vignettierungen zu reduzieren, wurde die Bildverarbeitung des gestackten Bildes mit der Software AstroArt 5 durchgeführt. Dabei wurde versucht, alle Einzelbilder, die später zu einem Kompositbild zusmmengeführt werden sollten, auf ein gleichartiges äußeres Erscheinungsbild zurückzuführen. Das war allerdings dann schwierig, wenn z.B. Mondlicht die Aufnahmen stark beeinflusste. Zur Erzeugung des Kompositbildes wurde PhotoShop eingesetzt.

Trotz des allgemein guten Zeiss-Objektivs zeigten sich bei dem 50mm Objektiv (wie auch bei dem 135mm Objektiv) Randverzeichnungen ab, die am Bildrand Sterne zu kurzen Strichen verzerren. Deshalb war darauf zu achten, das interessierende Motiv möglichst in die Gesichtsfeldmitte bei der Aufnahme zu platzieren.

 

Beobachtungen

Die folgende Tabelle veranschaulicht die Beobachtungshäufigkeit im Zeitraum Februar bis Juli sowie den möglichen Störeinfluss des Mondes während der Aufnahme. Dabei bedeutet "------" bei den Monddaten, dass sich der Mond zum Zeitpunkt der Aufnahme unter dem Horizont befand.                     

 

Tabelle 1:  Übersicht der Beobachtungstage, Uhrzeiten: Aufnahme mit 50mm-Objektiv

                                           

Die Beobachtungen werden i.d.R an zwei Orten durchgeführt:
Ort 1  =  Zuhause  (Störungen durch irdische Lichtquellen)
Ort 2  =  Feldmark östl. von Braunschweig  (wenig Störungen durch irdische Lichtquellen)
Ort 3  =  Feldmark bei Winnigstedt

 

Um zu veranschaulichen, welche Positionen Ceres und Vesta in ihrem Bahnverlauf zu den Beobachtungszeiten eingenommen haben, wurde von mir die Abbildung 2 modifiziert. Da diese Abbildung für jeden Tag des Monats die Position der Kleinplaneten ausweist, ist so gut geeignet, den Überdeckungsgrad der eigenen Bahnverfolgung graphisch darzustellen:

 

 Abbildung 3:  Graphische Darstellung der Beobachtungstage während der Oppositionsschleifen (Feb.-Juli)
                     gelb =  CERES,   rot  =  VESTA

Quelle: Mit freundlicher Genehmigung des Kosmos Verlags, entnommen aus:
<Keller, Kosmos Himmelsjahr 2014>  (c) 2013 Franckh-Kosmos Verlags-GmbH&Co. KG, Stuttgart

 

Leider spielte das Wetter zwischen Ende Februar und Mitte März nicht mit - es gab häufig eine geschlossene Wolkendecke. Dennoch hatte ich mich bemüht, möglichst eine große Anzahl von Beobachtungen durchzuführen und damit eine Abdeckung der Oppositionsschleifen zu erreichen. Dies war insbesondere zu den Zeiten wichtig, an denen die Eigenbewegung der Kleinplaneten vor dem Himmelshintergrund groß ist.

Interessant war die Zeit um die Monatswende Juni/Juli. Hier trennten die Kleinplaneten nur wenige Bogenminuten. Allerdings standen beide Himmelskörper sehr nahe südwestlichen Untergangshorizont
(um die 20° Höhe), sodass eine fotografische Erfassung wegen der Lichtverschmutzung und des Horizontdunstes schon zur Herausforderung wurde. Hinzu kam, dass die Helligkeit von CERES drastisch abnahm und nur noch ca. 8 mag betrug. Nach dem 3.7. (dem Datum meiner letzten Aufnahme) hatte es sich nicht mehr gelohnt, CERES und VESTA zu fotografieren.

 

Ergebnisse

Die Abbildung 4 dokumentiert die Oppositionsschleifen von CERES und VESTA gemäß der eigenen,
21 Einzelbeobachtungen. Diese wurden von meinem Astrofreund Reiner Guse (Astrostammtisch der KVHS Peine) zu dem unten befindlichen Komposit zusammengestellt. Herzlichen Dank dafür, Reiner!

 

 

 Abb. 4:  Kompositbild der Positionen von CERES (gelb) und VESTA (rot) vom 23.2.  bis 28.4.2014;
Abmessungen des Bildes:
linke untere Ecke  = RA 14h32m / Dekl. -2°40', rechte untere Ecke = RA 13h04m / Dekl. -2°40'
rechte obere Ecke = RA 14h32m / Dekl. +11°27', rechte obere Ecke = RA 13h04m / Dekl. +11°27'
entsprechend 22° in Stunde und 14° in Deklination
Norden ist oben, Westen ist rechts

 

Durch gelbe Kreise ist CERES markiert, rote Kreise bedeuten die Positionen von VESTA. Die Bewegung erfolgte vom linken zum rechten Bildrand.

Zur Erstellung des Komposits wurden alleinig Einzelbilder genutzt, die mit dem f=50mm Objektiv gewonnen wurden.

 

Ab Mai war die Bewegung der beiden Kleinplaneten sehr gut zu verfolgen, weil sie sich in der Nähe einer markanten Sternkonstellation befanden, die wie ein "gestrecktes H" aussieht - siehe im obigen Kompositbild in der rechten oberen Bildecke. In der Folgezeit beschrieb CERES östlich dieser Konstellation  eine Rechtskurve, während VESTA westlich diese Konstellation umlief.
Beide Kleinplaneten beendeten dabei ihre Oppositionsschleife, die rückläufige Bewegung ging wieder
in eine rechtläufige über.

Ich hatte diese Phase besonders verfolgt. Zur Orientierung soll dieses Foto der Konstellation dienen - man kann sie sehr gut in einem Feldstecher mit einem Gesichtsfeld von 3° Durchmesser ausmachen:

 

Abb. 5: Konstellation des "gestreckten H", Norden ist oben, Westen ist rechts.
           links: Originalbild, rechts: mit Sternidentifikationen (siehe Text);
           Foto: P.Volkmer,  EOS 600D, f=300mm, Datum:  03.06.2014, 23:21 Uhr MESZ

 

Die Aufnahme der Abb.5 entstand am 3.6. um 23:21 Uhr MESZ mit einem 300mm-Objektiv, es handelt sich um KEINE Ausschnittvergrößerung! Die Bildabmessungen betragen in Stunde 2,75° und in Deklination 3,2°, was etwa einem Gesichtsfeld eines 16fach vergrößernden Fernglases entspricht.

Die markierten Sterne sind  (Name  / Helligkeit):

1  = HIP65355B / 7,30mag;   2  = HIP65198  / 5,65mag;     3  = HIP65225 / 7,55mag;
4  = HIP65192  /  7,75mag;  5  = HIP65119A / 6,75mag;     6  = HIP65067 / 6,95mag;
7  = HIP64984  /  7,65mag;  8  = HIP64983  /  6,90mag;     9  = HIP64954A / 6,60mag;
10= HIP64917  /  7,85mag

C = CERES,  V  = VESTA

 

Die "Umrundung" dieser Konstellation ab dem 16.5.2014  zeigt die folgende Abbildung:

 

 

Abb. 6: Positionen von CERES und VESTA zwischen dem 16.5. (22:53 Uhr MESZ) und 6.6.2014 (23:58 Uhr MESZ)
(Foto: P.Volkmer)

 

Bei den Aufnahmen handelt es sich um Ausschnittvergrößerungen von Bildern, die mit einem 135mm Objektiv gewonnen wurden. Es wurden jeweils bis zu 7 Einzelaufnahmen gestackt und mit AstroArt5 weiterbearbeitet. Gelbe Kreismarkierung: CERES, rote Kreismarkierung: VESTA.

 

Annäherungsphase

Nachdem sowohl CERES als auch VESTA mit dem Ende ihrer Rückläufigkeit die Oppositionsschleifen beendet hatten, begann eine weitere interessante Phase der Bahnbewegung. Die schnellere VESTA nämlich verkürzte ständig den Abstand zu CERES. Am 5.Juli erreichte VESTA mit ca. 10' (ein Drittel des Vollmonddurchmessers!) den kürzesten Abstand zur immer lichtschwächer werdenden CERES und überholte sie rechtläufig.

Abb. 7: Annäherung von CERES (gelb) und VESTA (rot) zwischen dem 16.5. und 25.6.2014
Kompositbild von Einzelaufnahmen, gewonnen mit dem 135mm-Objektiv
(Foto: P.Volkmer)

 

Die Abbildung 7 zeigt in dem Kompositbild von 7 Einzelbildern (aufgenommen mit einem 135mm-Objektiv am 16.5. / 31.5. / 3.6. / 7.6. / 13.6. / 23.6. / 25.6. ) diese Annäherungsphase.

Deutlich ist die Abstandsverkürzung zu erkennen, aber auch die Helligkeitsabnahme der beiden Kleinplaneten nach ihrer jeweiligen Opposition. Insbesondere zeigt sich dies bei der entfernteren CERES.

 

 

Abb. 8: Annäherung von CERES (gelb) und VESTA (rot) zwischen dem 23.6. und 3.7.2014
Kompositbild von Einzelaufnahmen, gewonnen mit dem 135mm-Objektiv
(Foto: P.Volkmer)

Die Abbildung 8 zeigt in dem Kompositbild von 4 Einzelbildern (aufgenommen mit einem 135mm-Objektiv am  23.6. / 25.6. / 1.7. / 3.7. ) die weitere Annäherungsphase.
Der helle Stern in der linken unterne Bildecke ist Zeta Vir.

 

 

 

 

Wissenswertes Über CERES und VESTA:

 

                                   CERES (1)                 VESTA (4)

Entdeckung:                   1.1.1801                  29.3.1807
Perihel-Aphel:             2,54 - 2,99 AE          2,15 - 2,57 AE
Bahnneigung:                    10,6°                        7,1°
Umlaufszeit (sid):           4,6 Jahre                   3,4 Jahre
Umlaufszeit (syn):          467 Tage                   504 Tage
Durchmesser:              909 - 975 km              446 - 573 km
max. Helligkeit:                 6,6 mag                    5,8 mag

Es hat sich eingebürgert, mit der Zahl in Klammern hinter dem Namen des Kleinplaneten die Reihenfolge der Entdeckung zu dokumentieren. Ceres wurde als erster Kleinplanet entdeckt, Vesta war der 4. entdeckte Kleinplanet.

Ceres wurde durch den Italiener Piazzi in der Neujahrsnacht 1801 entdeckt, nachdem man die Suche nach einem möglichen Planeten zwischen der Mars- und Jupiterbahn aufgenommen hatte, den man nach den (zufälligen) Ergebnissen der Titius-Bodeschen Reihe vermutete. Über sechs Wochen konnte man danach CERES weiter beobachten und Bahndaten sammeln. Danach blieb sie wieder unentdeckt. Erst durch die von C.F. Gauss entwickelte Ausgleichsrechnungsmethode der kleinsten Quadrate und ihre Anwendung auf die ermittelten CERES-Bahndaten ermöglichte eine genaue Vorhersage der Ceres-Bahn, so dass sie im Dezember 1801 in der Nähe des
prognostizierten Ortes wiederentdeckt wurde.

 

Das Ceres nicht der gesuchte Planet zwischen Mars und Jupiter ist, zeigten die folgenden Entdeckungen der nächsten Kleinplaneten:

PALLAS  (2)    am  18.03.1802  durch Wilhelm Olbers  in Bremen
JUNO (3)        am  01.09.1804  durch K.L. Harding in Lilienthal
VESTA (4)      am  29.03.1807  durch Wilhelm Olbers in Bremen
ASTRAEA (5)  am  08.12.1845  durch K.L. Hencke in Driesen
HEBE (6)        am  01.07.1847  durch K.L. Hencke in Driesen
IRIS (7)         am  13.08.1847  durch Hind  in London
FLORA (8)      am  18.10.1847  durch Hind  in London
METIS (9)      am  26.04.1848  durch Graham in Markree
HYGIEA (10)   am  12.04.1849  durch de Gasparis  in Neapel

Sprach man bis 1847 von diesen Körpern als "Planeten", so stieg die Anzahl weiterer Entdeckungen ab 1847 so stark an, dass man danach von einer neuen Klasse von Körpern sprach - den "Asteoriden". Bis zum Jahr 1890 waren bereits 300 dieser Asteoriden entdeckt worden.

Die diesjährige CERES-VESTA-Konstellation in der JUNGFRAU mit den nahe beieinander liegenden Oppositionsschleifen ist schon eine seltene Besonderheit. Einblicke in Jahrbücher bis zurück zum Jahr 1965 zeigen, dass nur noch im Jahr 2012 eine ähnliche, jedoch nicht so nahe Begegnung im Sternbild STIER stattfand: