Photometrische Analyse einer Supernova vom Typ Ia in der Galaxie UGC525 (PGC3020) mit Amateurmitteln.
Einleitung
In der modernen Astronomie herrscht oft die Annahme vor, dass wissenschaftlich verwertbare Daten ausschließlich den großen Observatorien vorbehalten sind. Zwar können Amateure nicht mit der Tiefe und Kadenz professioneller Durchmusterungen wie der Zwicky Transient Facility (ZTF) konkurrieren, doch können engagierte Beobachter wertvolle Ergänzungsdaten liefern – insbesondere bei der Überwachung transienter Ereignisse wie Supernovae.
Dieses Projekt hatte zum Ziel, die photometrischen Grenzen einer moderaten Ausrüstung – eines achromatischen 60-mm-Refraktors – zu testen. Das Zielobjekt war SN 2025ahxd, eine Typ-Ia-Supernova in der Galaxie UGC 525. Fokus der Untersuchung war nicht die Astrofotografie, sondern die Erstellung einer wissenschaftlich belastbaren Lichtkurve, um die Helligkeitsentwicklung nach dem Maximum zu dokumentieren und mit professionellen Referenzdaten zu vergleichen.
Das Zielobjekt: SN 2025ahxd
SN 2025ahxd (intern bezeichnet als ZTF25ackdapv) wurde am 22. Dezember 2025 als lichtschwaches Objekt der 20. Größenklasse in den Außenbereichen der Spiralgalaxie UGC 525 entdeckt. Die etwa 230 Millionen Lichtjahre entfernte Supernova im Sternbild Fische wurde schnell als Typ-Ia-Ereignis klassifiziert. Dabei handelt es sich um die thermonukleare Explosion eines Weißen Zwergs in einem Doppelsternsystem. Aufgrund ihrer nahezu identischen intrinsischen Leuchtkraft dienen diese „Standardkerzen“ der Kosmologie zur Distanzbestimmung im Universum. Anfang Januar 2026 erreichte SN 2025ahxd ihre maximale Helligkeit von etwa 15,4 mag – ein schwieriges Ziel für photometrische Studien mit kleinen Teleskopen und eine Herausforderung.
SN 2025ahxd am 11. Januar 2026 in der Galaxie UGC525 (PGC3020)
Wissenschaftlicher Kontext: Die Physik der Typ-Ia-Supernova
Eine Supernova markiert das Ende eines Sternlebens. Typ-Ia-Ereignisse unterscheiden sich grundlegend von den bekannteren Kernkollaps-Supernovae (Typ II) massereicher Sterne. Sie entstehen, wenn ein Weißer Zwerg Materie von einem Begleitstern abzieht, bis er die Chandrasekhar-Grenze erreicht. Dies löst eine unaufhaltsame Kernreaktion aus, die den Stern vollständig vernichtet.
Lichtkurven von Typ-Ia-Supernovae zeigen im roten Spektralbereich oft eine charakteristische Besonderheit: Etwa 15 bis 20 Tage nach dem Maximum tritt ein sogenanntes „Plateau“ oder eine „Schulter“ auf. Dies wird durch Elemente der Eisengruppe in der expandierenden Gashülle verursacht. Die Erfassung dieser Phase war ein Kernziel dieser Messreihe.
Instrumentierung und technische Herausforderung
Die primäre Herausforderung bestand in der begrenzten Lichtsammelleistung der 60-mm-Optik. Mit dem Verblassen der Supernova jenseits der 15. Größenklasse sank das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) signifikant.
Setup:
- Teleskop: 60 mm achromatischer Refraktor
- Kamera: ToupTek G3M178M (ungekühlt)
- Filter: Rotfilter (Wratten 25) + UV/IR-Sperrfilter. Diese Kombination erzeugt ein „synthetisches R-Band“ (R-synth), welches professionelle photometrische Filter approximiert.
- Montierung: Äquatorial, nachgeführt (ohne Autoguiding).
Methodik: Differenz-Photometrie
Die Helligkeitsbestimmung erfolgte mittels Differenz-Photometrie in der Software AstroImageJ (AIJ). Im Gegensatz zur absoluten Photometrie wird hierbei die Helligkeit des Zielobjekts relativ zu bekannten Vergleichssternen im selben Bildfeld gemessen. Da atmosphärische Einflüsse (Transparenzschwankungen, Luftmasse) sowohl das Ziel als auch die Vergleichssterne gleichermaßen betreffen, heben sich diese Fehlerquellen weitgehend auf.
Workflow:
- Datengewinnung: Jede Sitzung umfasste Stapelaufnahmen von 60 Sekunden Einzelbelichtungszeit (ca. 30 bis 60 Frames). Essenziell war die Erstellung von Bias-, Dark- und Flatframes zur Korrektur von Sensorrauschen und Vignettierung.
- Preprocessing: Die Kalibrierung und das Stacking erfolgten in Siril, um das SNR für die schwache Supernova zu maximieren.
- Vergleichsstern-Selektion: Die Photometrie wurde durch Sterne aus dem Gaia-Katalog gestützt. Zur Optimierung im R-synth-Band wurden gezielt Sterne mit einem höheren Farbindex (B-V) gewählt. Diese Strategie minimiert farbabhängige systematische Fehler (Transformationsfehler), da das Spektrum der Referenzsterne so besser zum rot-dominierten Licht der Supernova passt. Die verwendeten Sterne wiesen Gaia G-Magnituden von 13,19 und 13,59 auf.
- Messung in AIJ: Nach der Festlegung der Aperturen berechnete AIJ den Netto-Flux der Supernova durch Subtraktion der Hintergrundhelligkeit (Sky Background).
Ergebnisse und Analyse
Die Beobachtungen begannen kurz nach dem Helligkeitsmaximum und dokumentierten das Plateau sowie den Übergang in den linearen Abstieg. Die resultierende Lichtkurve zeigt eine bemerkenswerte Konsistenz: Trotz der Verwendung des R-synth-Bandes folgen die Amateurdaten dem Trend der professionellen ZTF-r-Band-Daten mit hoher Präzision.
Wichtige Erkenntnisse:
- Das Plateau: Zwischen dem 11. und 17. Januar blieb die Helligkeit stabil zwischen 15,3 und 15,4 mag. Das charakteristische Plateau wurde erfolgreich dokumentiert.
- Der Abstieg: Am 18. Januar fiel die gemessene Helligkeit deutlich auf 15,60 mag (±0,05) ab. Eine ZTF-Messung nur acht Stunden später bestätigte diesen Abfall mit 15,58 mag und markierte damit das physische Ende der Plateau-Phase.
Nachfolgend der finale Datensatz sowie die Lichtkurve, welche die Amateurmessungen und die professionellen Referenzdaten darstellt. (Quelle: ZTF Observations)
Datentabelle: SN 2025ahxd
| Datum (UTC) | Julian. Datum (UTC) | Mag. | Fehler (±) | Band | Quelle | Phase |
| 2026-01-09 05:15 | 2461049.719 | 15.311 | 0.024 | r | ZTF | Plateau |
| 2026-01-11 06:11 | 2461051.758 | 15.408 | 0.026 | r | ZTF | Plateau |
| 2026-01-11 19:56 | 2461052.331 | 15.35 | 0.06 | R-synth | Amateur (60mm) | Plateau |
| 2026-01-13 03:17 | 2461053.637 | 15.284 | 0.020 | r | ZTF | Plateau |
| 2026-01-15 02:49 | 2461055.618 | 15.264 | 0.038 | r | ZTF | Plateau |
| 2026-01-15 18:42 | 2461056.279 | 15.385 | 0.045 | R-synth | Amateur (60mm) | Plateau |
| 2026-01-17 02:39 | 2461057.611 | 15.436 | 0.020 | r | ZTF | Plateau End |
| 2026-01-17 19:35 | 2461058.317 | 15.317 | 0.051 | R-synth | Amateur (60mm) | Plateau End |
| 2026-01-18 19:23 | 2461059.308 | 15.604 | 0.054 | R-synth | Amateur (60mm) | Decline Start |
| 2026-01-19 03:39 | 2461059.652 | 15.575 | 0.037 | r | ZTF | Decline Confirmed |
(Hinweis: Geringfügige Offsets zwischen ZTF-r und R-synth sind aufgrund der unterschiedlichen Filtercharakteristiken zu erwarten.)
Schlussfolgerung
Dieses Projekt belegt, dass ein 60-mm-Refraktor in der Lage ist, wissenschaftlich verwertbare Daten für transiente Objekte bis etwa Magnitude 15,6 zu liefern. Die Messung vom 18. Januar markiert die praktische Grenze des Setups für quantitative Analysen. Die Arbeit am Limit kleiner Optiken ist nicht nur eine technische Herausforderung, sondern ermöglicht Amateurastronomen die direkte Teilhabe an der Erforschung dynamischer Prozesse im Universum.