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Thema: Sterne pro Kubikparsec

  1. #1
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    Standard Sterne pro Kubikparsec

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    Hallo!

    Nachdem ich (hier) gelesen habe, was auf einen zukommen kann, wenn man sich auf Diskussionen mit überzeugten Laien einlässt, verstehe ich sehr gut, warum die zwei Fachleute, an die ich mich bisher per E-mail gewandt habe, mir nur einmal geantwortet haben.

    Da ich aber gerade erst angefangen habe mich mit dem folgenden Thema zu befassen, kann ich die klügeren Fragen erst stellen, nachdem ich klüger gemacht wurde (aktiv oder passiv). Aufgrund der erstaunlich geduldigen und kompetenten Beiträge der meisten Beiträger/innen dieses Forums denke ich, hier kann’ste ja mal versuchen klüger zu werden.

    Es geht um die Sternenzahl pro Pc^3 in der ‚Umgebung’ unserer Sonne.

    Vorab: Im Sternenkatalog CNS3 von Gliese und Jahrreiß 1991 finde ich eine mittlere Sternendichte im Umkreis von 25 Parsec von 0,03 Sternen/Pc^3.

    Die Sternendichte des CNS3 dient, wie ich auf Nachfrage erfahren habe, zur Zeit in der Astrophysik als eine Basis für die Bestimmung der baryonischen Masse und ist somit auch eine Basis für das Postulat der WIMP’s (Neudeutsch: schwach wechselwirkende massive Partikel oder die sog. nicht baryonische, dunkle Materie. Soweit ich glaube es bisher verstanden zu haben.)

    In dem Katalog ASCC 2.5, Kharchenko 2001 (CDA-Nr.: I/280A) finde ich für das gleiche Raumvolumen eine mittlere Sternendichte von ca. 2,7 Sternen/Pc^3. Ganz ähnliche Werte finde ich im Tycho-Main-Katalog.

    Wenn man sich dann noch auf einen Kugelradius von 10 Pc beschränkt, sind es sogar rund 14 Sterne/Pc^3. (Das Sterne nicht Sonnenmassen sind, weiß ich. Der Unterschied 14/2,7 der Sternendichte liegt, denke ich, zum Teil an der Grenzgröße der in den Katalog aufgenommenen Sterne.)

    Die Zuverlässigkeit der Parallaxendaten des CNS3 ist zweifellos weit besser, als die der Tycho-Daten. Somit ist für die Frage: Welche Sterne sind näher als 25 Pc? der CNS3 sicher zu bevorzugen. Ebenso für die Frage nach einem gesicherten unteren Grenzwert.

    Nach meinem Verständnis müsste doch aber für das Postulat der WIMP’s eher die Frage gelten: Gibt es angesichts der Daten der Tycho-Messungen einen ausreichenden Grund, an der Existenz einer hinreichenden Menge von baryonischer Masse zu zweifeln?

    Was mich aber am meisten wundert: Viele Quellen bei denen ich nach Informationen suchte, weisen darauf hin, dass rund 1 bzw. 2 Millionen Sternpositionen mit ca. 1/10 der Hipparchos-Genauigkeit existieren. (eben die Tycho-Daten) Aber einen Hinweis, dass kleine Teile dieser Daten den bisherigen Annahmen zur Sternendichte extrem widersprechen, konnte ich nirgendwo finden. Ist die fast völlige Unbrauchbarkeit der errechneten Tycho-Parallaxendaten so eindeutig, dass dazu noch nicht einmal ein Konsens formuliert werden musste? Ja sogar so eindeutig, dass diese, nicht ganz unwichtige Diskrepanz in der Astrophysik (soweit für mich bisher erkennbar) gar nicht geläufig ist?

    Meine Fragen an Euch: Ist zu diesem Thema etwas bekannt? Oder, (wahrscheinlicher) was mache ich falsch?

    Mit freundlichen aber etwas ratlosen Grüßen

    MAC

  2. #2
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    Ich bin nicht ganz sicher, dass ich dich richtig verstanden habe: aber könnte es sein, dass einige der Kataloge (zumindest jene, die zu tiefe Zahlen liefern) gar nicht den Anspruch haben, alle Sterne zu erfassen? Das heisst, die Dichte entspricht der Anzahl katalogisierter Sterne pro Kubikparsec, nicht jene aller real existierender Sterne pro Kubikparsec.

    http://www.solstation.com/stars/pc10.htm

    Hier sieht man (etwas herunterscrollen) eine Liste mit der Anzahl Sterne der verschiedenen Typen und ihren typischen Massen. Wenn ich hier die Anzahl Sterne pro Kubikparsec berechne, komme ich auf 364 / ((4/3)*Pi*10^3) = ~0.09. Kann es sein, dass du in einem Fall mit Lichtjahren statt Parsec gerechnet hast, das heisst, die 10 Parsec für 10 Lichtjahre genommen hast (z.B. durch falsches Ablesen in einem Katalog?)? In diesem Fall hättest du 364 / ((4/3)*Pi*(10/3.26)^3) = ~3 bekommen. Das scheint mir eine wahrscheinliche Fehlerquelle zu sein.
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  3. #3
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    Hallo Bynaus,
    Gliese und Jahreiß erheben in ihrer Beschreibung des Kataloges den Anspruch auf Vollständigkeit, innerhalb von 25 Pc (genauer: Zitat: The present version of the CNS3 contains all known stars within 25 parsecs of the Sun0,... The catalogue contains every star with trigonometric parallax greater than or equal to 0.0390 arcsec. Zitat Ende). 0,04 Bogensekunden Parallaxe wären genau 25 Pc.
    Auch wenn das vielleicht naheliegt, aber ich habe ganz sicher nicht pc und Lichtjahre verwechselt. Da die Katalogangaben (in den meisten Katalogen die ich kenne) die Parallaxe angeben, ist es sowieso einfacher in pc zu rechnen. Ich war mir in meiner Anwendung des ASCC 2.5 nicht ganz sicher und habe Frau Karchenkow gefragt. Sie hat netterweise sofort geantwortet, meine Zahlen bestätigt und mir erklärt, daß die Anwendung der Tycho-Daten durch die großen Fehler sehr unsicher ist. (ca. 180000 Sterne bei 50% Wahrscheinlichkeit innerhalb 25 Pc, ca. 68000 Sterne bei 68% Wahrscheinlichkeit, wenn ich aber sicher sein will, sollte ich den CNS3 verwenden) Eine weitere Nachfrage meinerseits hat sie leider nicht beantwortet (wie ich in meinem ersten Post geschrieben habe aus, jedenfalls für mich, nachvollziehbaren Gründen)

  4. #4
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    Naja, dann würde ich einen "durchschnittlichen" Wert eher mit den nahen Sternen "eichen", weil erstens deren Parallaxe grösser und damit weniger fehlerbehaftet ist, und zweitens weil man davon ausgehen kann, dass diese ein vollständigeres Bild abgeben, da auch die kleineren Sterne bekannt sind.
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  5. #5
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    Zitat Zitat von Bynaus
    Naja, dann würde ich einen "durchschnittlichen" Wert eher mit den nahen Sternen "eichen", weil erstens deren Parallaxe grösser und damit weniger fehlerbehaftet ist, und zweitens weil man davon ausgehen kann, dass diese ein vollständigeres Bild abgeben, da auch die kleineren Sterne bekannt sind.
    Kennt man eigentlich alle Braunen Zwerge in diesem Bereich ?

    Das ist insgesamt ein sehr interessanter Thread, ich werde ihn gerne passiv mitverfolgen

  6. #6
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    Kennt man eigentlich alle Braunen Zwerge in diesem Bereich ?
    Naja, selbst wenn man hundert von ihnen nicht gesehen hätte - sie würden in diesem Fall maximal (!) acht Sonnenmassen ausmachen, vermutlich viel weniger. Es ist also nicht so wichtig, ob sie dabei sind oder nicht, insbesondere nicht, wenn die Absicht ist, die totale baryonische Masse abzuschätzen.
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  7. #7
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    Zitat Zitat von Bynaus
    Naja, selbst wenn man hundert von ihnen nicht gesehen hätte - sie würden in diesem Fall maximal (!) acht Sonnenmassen ausmachen, vermutlich viel weniger. Es ist also nicht so wichtig, ob sie dabei sind oder nicht, insbesondere nicht, wenn die Absicht ist, die totale baryonische Masse abzuschätzen.
    stimmt, ich habe schon wieder nicht daran gedacht
    Selbst wenn es "viele" von ihnen gibt, so sind sie so massenarm, dass ihr Beitrag zur baryonischen Masse vernachlässigbar wäre .......

  8. #8
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    Hallo Ralf und Bynaus
    Erstmal Danke für Eure Aufmerksamkeit und Zeit!
    Der CNS3 Katalog listet rund 1800 Sterne innerhalb von 25 Pc.
    Ich habe das alles schon gerechnet (mit den Formeln die ich für die Umrechnung von scheinbarer zu absoluter Helligkeit und von absoluter Helligkeit zu Masse gefunden habe. (ich erhebe keinen Anspruch auf Fehlerfreiheit dieser Rechnung, aber allein das Sternenverhältnis zeigt, das es bei diesem Problem auf einen Faktor 2,3,5.. nicht ankommt)
    Die Grenzgröße des ASCC2.5 ist 12 bis 14 Magnituden scheinbarer Helligkeit lt. ReadMe dieses Kataloges.
    Das Massenverhältnis ASCC/CNS3 ist innerhalb von 10 Parsec Radius etwa 150/1 (Sternenverhältnis 500/1).
    Wenn ich die Mittelwerte der Entfernungen (genauer Parallaxen) nehme. Der Knackpunkt (zumindest nach der Antwort von Fr. Dr. Kharchenkow) scheint mir die Fehlergröße zu sein.

    Prof. Gliese, leider vor einigen Jahren durch einen tragischen Unfall verstorben, war soweit ich das bisher überblicke, die Instanz für nahe Sterne, er wurde von seinen Kollegen sicher nicht umsonst Mr. Nearby Stars genannt. Es gibt neben dem Heidelberger Rechenzentrum (Quelle des CNS3) eine weitere Organisation die sich mit diesem Thema intensiv beschäftigt (RECONS) sie haben in der Zwischenzeit (1991 ist das Datum des CNS3) einige weitere nahe Sterne in ihrem Katalog aufgelistet.
    Die Parallaxenmessungen sind nicht trivial. Z.B. verursacht die Zeit, die das Licht braucht um das Teleskop zu durchlaufen durch die Bewegungsgeschwindigkeit der Erde einen größern (glücklicherweise systematischen) Fehler als die Parallaxen selbst der nächsten Sterne groß sind.

  9. #9
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    Zitat Zitat von mac
    Ich habe das alles schon gerechnet (mit den Formeln die ich für die Umrechnung von scheinbarer zu absoluter Helligkeit und von absoluter Helligkeit zu Masse gefunden habe. (ich erhebe keinen Anspruch auf Fehlerfreiheit dieser Rechnung, aber allein das Sternenverhältnis zeigt, das es bei diesem Problem auf einen Faktor 2,3,5.. nicht ankommt).
    Hallo mac,

    was willst du jetzt eigentlich wirklich ausrechnen? Die Entfernungen oder die Massen?
    Die Hipparcos-Daten haben eine theoretische Fehlergrenze von 0.001''. Die Tychodaten haben eine Fehlergrenze von 0.02'', dafür gibt es hier mehr Daten.

    Ich beschäftige mich z. Zt. auch gerade mit der Berechnung von Sterneigenschaften auf Basis des Hipparcos-Katalogs. Könntest du mal einen Link zu ASCC2.5 und CNS3 hier einstellen?
    Auch eine Beispielrechnung für einen ausgewählten Stern wäre nicht schlecht.
    Die Frage ist z. B. ob die Daten des CNS3, die du verwendest noch eine Korrektur für die Extinktion benötigen, bezüglich der Entfernungsbestimmung.
    Oder wenn du Massen berechnen willst, ist die Frage mit welcher Helligkeit du rechnest, mit der Absoluten Helligkeit (scheinbare Helligkeit in 10 pc) oder der Bolometrischen Helligkeit. Für die Bestimmung der Massen ist die Bolometrische Helligkeit nötig, und für deren Berechnung gibt es ein paar interessante Wege, die sich in ihrer Genauigkeit aber ziemlich unterscheiden.

    Ich werde mich heute abend gerne in diese Diskussion einschalten.

    Grüsse galileo2609

  10. #10
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    Hallo galileo,

    danke für Dein Interesse!

    die Frage war: Ist zu diesem Thema etwas bekannt? Oder, (wahrscheinlicher) was mache ich falsch? Ich bin für jede echte Information dankbar und freue mich über jegliches Interesse.

    Die Adresse der CDA-Datenbank in Straßburg ist:
    ftp://cdsarc.u-strasbg.fr/pub/cats/
    Der CNS3 Katalog steht unter V 70A (V steht für römisch 5)
    Der ASCC2.5 Katalog steht unter I 280A. Der ist allerdings ein 'Monstrum' mit 2,5 Millionen Einträgen. Die Einträge sind nach Deklination sortiert in Einzelfiles. Für eine Verifizierung meiner Behauptungen genügt es eigentlich einen einzelnen File zu untersuchen und auf die Gesamtzahl hochzurechnen. Ich habe das mit dem Bereich von Alpha Centauri ausprobiert. Die Stichprobe hatte einige promille Abweichung zum Gesamtkatalog. EXCEL kann leider nur 65000 Datenzeilen aufnehmen, aber da die Daten nach Deklination sortiert sind, ist ein Abschneiden der darüber hinaus gehenden Daten keine Verfälschung der Stichprobe.
    Es genügt die Datei zu dekomprimieren, die Endung gegen .txt auszutauschen und in EXCEL diese Datei zu öffnen. EXCEL führt Dich dann durch den Rest. Du brauchst zunächst auch nur die Plx Spalte zu importieren.
    Sehr wichtig ist, daß Du die ReadMe Datei des Kataloges liest, damit Du die richtigen Spalten findest und die Einheit in der die Parallaxenwerte notiert sind richtig anwendest. Das dürfte, wenn Du mit EXCEL und Katalogdaten vertraut bist, nicht länger als 5-10 Minuten dauern. Für eine Gesamtverifikation ist der Katalog ziemlich unhandlich, ich habe viele Stunden gebraucht bis ich ihn in ACCESS gespeichert hatte. (Wenn das eine überflüssige Beschreibung war, bitte ich um Entschuldigung)

    Mit Deinem Einwand, ob ich die absolute oder bolometrische Helligkeit verwendet habe, hast Du genau einen meiner wunden Punkte getroffen! Ich habe zwar diese Begriffe schon gelesen aber noch keine wirkliche Vorstellung was da die genauen Unterschiede sind. Ich bin Laie auf diesem Gebiet und mußte alles erst lernen (seit Oktober 05 beschäftige ich mich damit so nebenbei, überwiegend aus dem Internet). Ein großes Problem für mich ist, daß die Einheiten leider sogar innerhalb einer einzigen Publikation mit verschiedenen Begriffen belegt werden, in den verschiedenen Katalogen die selben Einheiten verschiedene Meßwerte anzeigen, da mit fortschreitender Zeit sowohl Veränderliche Sterne ihre Helligkeit ändern, als auch verschieden gute Messungen existieren. Es ist für mich tatsächlich sehr schwierig sicher zu sein, ob meine Berechnugen stimmen, ob ich zulässige Daten verwende. (daher auch meine vorsichtige Formulierung)

    Im Falle des CNS3 hatte ich das Problem das bis zu einer bestimmten Entfernung die Formel die ich verwendet habe aus Apparent Magnitude exakt die Werte der Absolute visual magnitude, M(V) reproduzierte (weniger als 1 Promille Abweichung) aber ab einer bestimmten Entfernung (ich glaube es waren 40 Pc. Mein Hauptrechner ist zur Zeit mit einer viele Tage dauernden Berechnung beschäftigt die ich nicht durch irgendwelche weiteren Programme gefährden möchte) wichen die Ergebnisse schnell ganz krass ab. Ich habe meinen Berechnungen trotzdem vertraut, weil 10 und auch 25 Pc weit unter dieser Grenze lagen. Im Falle des ASCC habe ich für einige sicher identifizierbare Sterne (Hipparchos Nr. über einige CrossReferenzkataloge) die Daten von Vmag aus ASCC und Apparent Magnitude aus CNS3 verglichen, sie erschienen mir ausreichend ähnlich so daß ich dieselbe Rechnung auch hier angewandt habe. Das das eine nicht zu unterschätzende Fehlerquelle sein kann, ist mir bewußt, aber ich habe bisher keine bessere Methode herausgefunden. Bei der Umrechnung in Masse bin ich im Prinzip gleichartig vorgegangen. Verifikation an vorgegebenen Katalogdaten. Das das noch keine Beispielrechnung ist weis ich, aber hier muß ich Dich um etwas Geduld bitten, bis ich an meine Back-Up-Daten im Büro herankomme, also vielleicht Mo. Abend.

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