Wer mehr sehen will, als der Nachthimmel in der Großstadt hergibt, der geht aufs Land – oder startet Stellarium auf dem PC und reist damit sogar zu weit entfernten Galaxien.

Fabien Chéreau veröffentlichte die erste Version von Stellarium im Jahr 2001. Dank freier Lizenz liegt der Quellcode offen, und Helfer entwickeln das Programm ständig weiter. Im Januar 2016 erschien die Version 0.14.2 [1]. Für viele Zwecke genügt die Version 0.13, die in den Paketquellen aller gängigen Distributionen vorliegt. Allerdings behebt erst die aktuelle Version einen lästigen Fehler in der Skripting-Funktion. Mit den Befehlen aus Listing 1, verbunden mit dem Hinweis, dass Programme aus inoffiziellen Quellen unter Umständen Fehler aufweisen, aktualisieren Sie die Software.

$ sudo add-apt-repository ppa:stellarium/stellarium-releases
$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get install stellarium
$ sudo apt-get upgrade

Eine Einführung in das Konzept des Programms finden Sie in einer früheren Ausgabe [2]. Ein weiterer Artikel behandelt Anpassungen und Erweiterungen durch eigene Fotos [3]. Über diese Möglichkeiten hinaus ergänzen Sie astronomische Objekte und steuern die Anzeige des Himmels durch Skripten.

In der Grundausstattung enthält Stellarium die Daten für etwa 600?000 Sterne, bis hinunter zu einer Helligkeit von 10,5 Magnituden. Mit bloßem Auge sehen wir unter optimalen Bedingungen ungefähr 6000 Sterne bis zu einer Größenklasse von 6 Magnituden. Stellarium präsentiert also nicht nur den Nachthimmel für das bloße Auge, sondern zeigt darüber hinaus Objekte, die Sie sonst nur mit dem Fernrohr erkennen. Deshalb sollten Sie das Angebot von Stellarium nutzen, weitere Sternkataloge hinzuzufügen.

Stellarium vervollständigen

Wenn Sie das Programm über die Kommandozeile starten, sehen Sie direkt die Statusmeldungen der Software. Beim ersten Mal sollten Sie Stellarium mit dem Schalter --full-screen no aufrufen: So verzichtet die Applikation auf den Vollbildmodus und gibt den Blick auf das Terminal frei.

Die Option für das Installieren weiterer Sterndaten finden Sie im Menü Konfiguration/Werkzeuge | Sternkataloge. Sie gelangen zum passenden Icon, indem Sie die Maus zum linken Fensterrand führen. Katalog 5 fügt knapp 2 Millionen Sterne bis zur Klasse 12 Magnituden hinzu; Katalog 9 erweitert den Bereich bis zu einer Größenklasse von 18 Magnituden. Ein Stern dieser Grenzklasse spielt später noch eine Rolle.

Die Sternkataloge der Grundausstattung liegen im Programmverzeichnis /usr/share/stellarium/stars/default, um versehentliche Änderungen durch Benutzer zu verhindern. Alle Erweiterungen wandern nach ~/.stellarium/, die neuen Sterne nach ~/.stellarium/stars/default.

Große Planetarien verwenden Projektoren, die Licht durch eine perforierte Kugel hindurchschicken und so die Objekte projizieren. Da nur eine Lichtquelle in der Kugel steckt, lässt sich dabei die Helligkeit der Sterne nicht individuell einstellen. Als Ausweg passen die Apparate die Fläche der Sterne der beobachteten Helligkeit an.

Auch Stellarium verwendet diesen Ansatz, obwohl die scheinbare Größe der Sterne nur vom beobachtenden optischen Instrument (Auge, Teleskop mit Kamera) abhängt – anderenfalls wären die Sterne und deren Farben kaum zu erkennen. Bis zu einem gewissen Grad können Sie die Größe der Sternfläche in den Programmeinstellungen steuern.

Stellarium unterscheidet dennoch zwischen flächenhaften Objekten wie Planeten und nahezu punktförmigen Sternen. Je tiefer Sie mit dem Mausrad in den Himmel zoomen, desto mehr Sterne tauchen auf. Während sich die Fläche der Sterne kaum verändert, sehen Sie bei Planeten plötzlich eine Textur und bei den inneren Planeten darüber hinaus die korrekt ausgeleuchtete Sichelform.

Wenn Sie die Objekte mit der linken Maustaste anklicken, weist Stellarium zumindest für die größeren Sterne deren Namen aus. Ein Klick mit der rechten Maustaste schließt das Informationsfenster.

Die Hand am Steuer

Kleine Objekte, die sich nur mit Hochleistungsfernrohren auflösen lassen, finden Sie auch auf dem Stellarium-Himmel nicht ohne Suchfunktion. Alternativ schreiben Sie ein Skript, das nicht nur die Koordinaten des Ziels kennt, sondern darüber hinaus den Weg dorthin zu einer kleinen Show ausbaut.

Um die nächsten Schritte nachzuvollziehen, brauchen Sie nicht unbedingt das Bild des Einsteinrings SDSS J162746.44-005357.5 aus dem vorangegangenen Linux-User-Artikel einzufügen: Sofern Sie die Daten für Sterne bis zu einer Größenklasse von 18 Magnituden erweitert haben, zeigt Ihnen das Programm zumindest einen kleinen Stern an der richtigen Stelle. Führen Sie den Code aus Listing 2 als Skript aus.

core.moveToRaDecJ2000(-113.0564 , -0.8993, 0);

Benutzerdefinierte Skripte gehören ins Verzeichnis ~/.stellarium/scripts. Es handelt sich dabei um Textdateien, deren Syntax sich eng an Javascript anlehnt. Kopieren Sie also die Anweisungen aus Listing 2 in eine Textdatei, und speichern Sie die unter einem passenden Namen mit der Erweiterung .scc im Skriptverzeichnis ab.

Nach einem Neustart von Stellarium rufen Sie das Skript über Konfiguration | Skript auf. Kommentare und Fehlermeldungen beobachten Sie dabei im Terminalfenster. Falls erforderlich, editieren Sie das Skript nachträglich, was ohne Neustart des Programms greift: Es genügt, das Skript zu stoppen, die Änderung zu speichern und das Skript neu zu starten.

Vermutlich enttäuscht Sie ein erster Aufruf: Stellarium zeigt zwar auf die richtige Himmelsstelle, aber je nach Tageszeit und Position verdecken Tageshimmel und die Erde den Einsteinring. Schalten Sie deshalb die Atmosphäre, den Vordergrund und die Uhr über die Icons im unteren Menü aus. Anschließend drehen Sie so lange am Mausrad, bis der Stern erscheint. Haben Sie zusätzlich ein Foto des Einsteinrings installiert [2], sieht Ihr Bildschirm etwa so aus wie Abbildung 1. Anderenfalls sehen Sie nur den unscheinbaren Punkt der Größenklasse 17.95 mag, bei dem es sich um gar keinen Stern handelt, sondern um zwei Galaxien.

Abbildung 1: Über einen Skriptbefehl richten Sie den Blickwinkel des virtuellen Planetariums automatisch auf den Einsteinring.

Die gleiche Aufgabe wie das Skript aus Listing 2, aber ansprechend animiert, übernimmt das Skript aus Listing 3. In Zeile 19 begegnet Ihnen hier der Befehl aus Listing 2 wieder, der den Ausschnitt des Himmels auf die richtigen Sternkoordinaten positioniert. Der dritte Parameter ist hier von null verschieden: Er steuert, wie schnell das virtuelle Teleskop schwenkt, in diesem Fall binnen 10 Sekunden.

Bei den Zeilen 1 bis 4 handelt es sich um Kommentarzeilen. Die reservierten Worte Name, License, Author und Description leiten die Texte ein, die Stellarium als Kurzbeschreibung zum Skript einblendet.

Der Befehl core.debug in Zeile 6 listet seinen Parameter in der Terminal-Ausgabe. Auf diese Weise beobachten Sie direkt, wo sich das Skript gerade aufhält. Zeile 7 öffnet den Blick auf den Himmel so, als hätten Sie das Programm gerade gestartet. Zeile 8 beschränkt die Ausgabe der Bezeichnungen auf die großen Sterne. Bei hoher Vergrößerung in Zeile 27 gibt das Programm alle Namen aus, die es kennt.

Zeile 10 schreibt einen eigenen Text auf den Bildschirm. Die Zeilen 12 bis 14 steuern das Aussehen der Landschaft. Zeile 16 hält die Zeit an – anderenfalls würden sich die Sterne bei der hohen Vergrößerung wegen der Drehung der Erde zu schnell aus dem Bildschirmfenster bewegen. In Zeile 19 wartet das Programm acht Sekunden, bis sich die Blickrichtung eingestellt hat. Zeile 21 steuert die Vergrößerung über den Öffnungswinkel. Für die Wiedergabe eines 0,8 Grad großen Himmelsausschnitts nimmt es sich 15 Sekunden Zeit.

In Zeile 30 zoomt das Skript noch weiter in den Ausschnitt hinein. Die kleine Kunstpause veranschaulicht die hohe Vergrößerung, die die Beobachtung des Objekts erfordert. Die Gitterlinien (Zeile 29) dienen als Maßstab.

// Name: Einsteinring SDSS J162746.44-005357.5
// License: Public Domain
// Author: rp 2016
// Description: Aufsuchen und Hineinzoomen in den Einsteinring SDSS J162746.44-005357.5. Damit der Ring sichtbar ist, muss sein Bild vorab bei den Galaxien (nebulae) ergänzt werden.
core.debug("Einsteinring");
core.goHome();
StarMgr.setLabelsAmount(3);
LabelMgr.deleteAllLabels();
label = LabelMgr.labelScreen("Einsteinring SDSS J162746.44-005357.5", 20, 20, false, 30, "#aa0000");
LabelMgr.setLabelShow(label, true);
LandscapeMgr.setCurrentLandscapeID("grossmugl",5);
LandscapeMgr.setFlagLandscape(true);
LandscapeMgr.setFlagAtmosphere(true);
core.wait(2)
core.setTimeRate(0);
core.debug("def. Blickrichtung");
core.moveToRaDecJ2000(-113.0564 , -0.8993, 10);
core.wait(8);
core.debug("def. Bildausschnitt");
StelMovementMgr.zoomTo(0.8, 15);
LandscapeMgr.setFlagLandscape(false);
LandscapeMgr.setFlagAtmosphere(false);
core.wait(10);
core.debug("Anzeige Sternbezeichnungen");
StarMgr.setLabelsAmount(10);
core.wait(6)
core.debug("Hineinzoomen+Koordinatenlinien");
GridLinesMgr.setFlagAzimuthalGrid(true);
StelMovementMgr.zoomTo(0.01, 15);
core.wait(8)
label = LabelMgr.labelScreen("Diameter: 2 arcsec", 20, 60, false, 30, "#aa0000");
LabelMgr.setLabelShow(label, true);
----

Sonnenaufgang

Mit Stellarium lassen sich auch spektakuläre Sonnenaufgänge erleben. Abbildung 2 zeigt einen Zwischenschritt der Bildfolge, die das Skript aus Listing 4 erzeugt. Zum Frühlingsanfang erleben Sie am Bildschirm die Dämmerungsphasen von astronomischer Dämmerung über nautische und bürgerliche Dämmerung bis zum Sonnenaufgang.

Abbildung 2: Mit den richtigen Parametern gefüttert zeigt das virtuelle Planetarium die verschiedenen Formen eines Sonnenaufgangs, wie im Beispiel die nautische Dämmerung.

Die Funktion in Zeile 6 fasst wiederkehrende Schritte zusammen. Mit core.waitFor in Zeile 8 wartet das Skript, bis die als Parameter übergebene Zeit erreicht ist. Erst ab Version 0.14 funktioniert sie im Zusammenspiel mit der Zeitrafferfunktion core.setTimeRate() korrekt. Zeile 21 stellt als Beobachtungsort den 30. Breitengrad ein. Ändern Sie ihn auf -23 Grad, um zu verstehen, warum die Sonne in den Tropen so schnell aufgeht, oder auf 67 Grad, um den Standort auf den Polarkreis zu verlegen.

// Name:  Sonnenuntergang
// License: Public Domain
// Author: rp 2016
// Description: Simulation Sonnenaufgang.
function displ(jd, mg){
  core.debug("Info: "+mg);
  core.waitFor(jd);
  LabelMgr.deleteAllLabels();
  label = LabelMgr.labelScreen(mg, 20, 20, false, 30, "#aa0000");
  LabelMgr.setLabelShow(mg, true);
}
core.goHome();
label = LabelMgr.labelScreen("Sonnenaufgang 21. März 30° Breite", 20, 20, false, 30, "#aa0000");
LabelMgr.setLabelShow(label, true);
LandscapeMgr.setCurrentLandscapeID("grossmugl",5);
LandscapeMgr.setFlagLandscape(true);
GridLinesMgr.setFlagAzimuthalGrid(true);
GridLinesMgr.setFlagMeridianLine(true);
core.setObserverLocation(0, 30, 1, 1, "", "Earth"); //Beob. Ort
core.wait(3);
core.setDate("2016-03-21T04:00:00", "utc"); //Vorb. Zeit
core.wait(3);
core.moveToAltAzi(10,110, 5); //Blickrichtung
core.wait(3);
StelMovementMgr.zoomTo(100, 15); //Ausschnitt
GridLinesMgr.setFlagEclipticLine(true); //Ekliptik ein
core.setDate("2016-03-21T04:00:00", "utc"); //Beob. Zeit
core.setTimeRate(130); //Zeitraffer x 130
core.wait(2);
LandscapeMgr.setFlagAtmosphere(true);
displ("2016:03:21T04:44:00", "Astronomische Dämmerung (18 Grd)");
displ("2016:03:21T05:10:40", "Nautische Dämmerung (12 Grd)");
displ("2016:03:21T05:37:00", "Bürgerliche Dämmerung (6 Grd)");
displ("2016:03:21T06:01:00", "Sonnenaufgang");

Veränderliche

Die Software kennt veränderliche Sterne – also solche, die Ihre Helligkeit mit der Zeit meist periodisch verändern. Für eine spätere Version planen die Entwickler, diesen Wechsel auch optisch anzuzeigen. Für Supernovae haben sie die zeitabhängige Leuchtkraft bereits integriert. Innerhalb weniger Tage scheint ein Stern aus dem Nichts zu entstehen, um dann wieder langsam zu verblassen und nach einem Jahr weitgehend zu verschwinden. Stellarium begnügt sich mit der Angabe des Supernova-Typs, um daraus die typische Variation der Helligkeit abzuschätzen.

Das Programm hält die Liste der Supernovae eigenständig aktuell, sofern Sie das entsprechende Plugin aktivieren. Wechseln Sie dazu ins Menü Konfiguration | Plug-in | Historische_Supernovae, und wählen Sie dort Beim Start laden. Nach einem Neustart des Programms öffnen Sie das Untermenü Konfiguration | Plug-in | Historische_Supernovae | Konfigurieren. Unter Einstellungen sehen Sie, wann die Software die Liste zuletzt angepasst hat.

Die Daten liegen im JSON-Format unter ~/.stellarium/modules/Supernovae/supernovae.json. Öffnen Sie die Datei, finden Sie dort die Supernova SN 2014j mit den Daten "09h55m42.087s" und "+69d40m26.54s" für die Position. Das Strahlungsmaximum erreichte sie am Tag 2456687 (Julianisches Datum), dem 29. Januar 2014.

Suchen Sie die entsprechende Stelle auf, sehen Sie dort fast nichts. Das Programm zeigt zwar einen kleinen Stern, den es so aber nicht mehr gibt. Um die Explosion zu beobachten (Abbildung 3), nutzen Sie das Skript aus Listing 5. Die Koordinaten in Zeile 5 liegen hexagesimal als String vor. Zeile 9 definiert das Datum für den Start. Die Schleife in den Zeilen 13 bis 17 durchläuft die nächsten 130 Tage in Zweierschritten. Zeile 18 markiert den Ort der Explosion.

Abbildung 3: Aufblitzen der Supernova SN 2014J in der Galaxie M82 im Januar 2014.

// Name: Supernova SN 2014J
// License: Public Domain
// Author: rp 2016
// Description: Supernova SN 2014J in M 82
core.moveToRaDecJ2000("09h55m42.087s" , "+69d40m26.54s", 0);
LandscapeMgr.setFlagLandscape(false);
LandscapeMgr.setFlagAtmosphere(false);
core.selectObjectByName("SN 2014j", false);
core.setDate("2014-01-01T04:00:00", "utc");
core.setMountMode("equatorial");
StelMovementMgr.setFlagTracking(true);
StelMovementMgr.zoomTo(0.3, 0);
for(i=0; i<130; i++)
{
  core.setDate("+2 day");
  core.wait(.1);
}
core.selectObjectByName("SN 2014j", true);

Ende 2015 ging die Explosion mit dem Namen ASASSN-15lh [4] oder auch SN 2015L [5] durch die Presse. Sie war hundert Mal heftiger als eine typische Supernova und stellt die Astronomen noch vor Rätsel, woher die Energie für den Ausbruch stammt. Mit Stellarium erleben Sie, was die Forscher eigentlich beobachtet haben.

Ergänzen Sie dazu die Datei ~/.stellarium/modules/Supernovae/supernovae.json mit den Daten der Hypernova aus Listing 6. Achten Sie dabei auf die Kommas: Nicht nur zu wenige davon führen zu Fehlermeldungen, die das Programm im Terminalfenster ausgibt, sondern auch zu viele. Jeweils nach dem letzten Element darf kein Komma stehen. Im Skript aus Listing 5 passen Sie Ort und Zeit an und erhalten eine Version ähnlich wie in Listing 7. Vermutlich müssen Sie das Skript zweimal starten, um überhaupt etwas zu bemerken. Dann sehen Sie einen kleinen Punkt, der ein wenig aufleuchtet, um langsam wieder zu verblassen.

Das Ereignis ist wissenschaftlich deshalb so spektakulär, weil die Hypernova und die zugehörige Galaxie fast 4 Milliarden Lichtjahre entfernt liegen. Zum Vergleich: Die Distanz zu SN 2014J beträgt 10 Millionen Lichtjahre.

"2015L":
{
  "type": "Ia",
  "maxMagnitude": 16.3,
  "peakJD": 2457178.500000,
  "alpha": "22h02m15.490s",
  "delta": "-61d39m33.60s"
}

// Name: Hypernova SN 2015L
// License: Public Domain
// Author: rp 2016
// Description: Hypernova SN 2015L
core.moveToRaDecJ2000("22h02m15.490s" , "-61d39m33.60s", 0);
LandscapeMgr.setFlagLandscape(false);
LandscapeMgr.setFlagAtmosphere(false);
core.setDate("2015-05-01T04:00:00", "utc");
core.setMountMode("equatorial");
StelMovementMgr.setFlagTracking(true);
StelMovementMgr.zoomTo(0.3, 2);
core.wait(2);
for(i=0; i<50; i++) {
    core.setDate("+2 day");
    core.wait(.1); }
core.selectObjectByName("SN 2015l", true);

Fazit

Stellarium besticht durch seine ansprechenden Simulationen des Himmels. Es veranschaulicht aktuelle astronomische Erkenntnisse und zeigt, warum es so schwer ist, viele kleine Ereignisse rechtzeitig zu entdecken. Die Syntax für Erweiterungen fällt nicht sehr kompliziert aus und eröffnet noch sehr viele weitergehende Möglichkeiten.