Tipy a triky přesné CCD fotometrie

2

Co rozumíme pod pojmem „přesnost fotometrie“ ?

Maximální rozptyl hodnot rozdílu jasností mezi dvěma měřenými hvězdami (V-C, C-C1, C1-

C2 …) ~ diferenciální fotometrie

Fázová křivka HD 1438 ve V filtru

0.02

m

ag.

3

Jdeme správnou cestou ? Co je lepší CCD nebo fotonásobič (PEP) ?• Fotoelektrický fotonásobič (např. SPP-5 od

fy. Optec, výrazně menší citlivost vůči CCD asi o 5 mag., přesnost měření stejná jako u CCD fy. SBIG, citlivost posunuta vůči CCD ke kratším vlnovým délkám, nelze měřit v I filtru, komplikovaný automatizovaný provoz, cena srovnatelná s ST-7XME ~ 2000 U$)

• CCD kamera (poměrně mnoho výrobců: SBIG, Moravské přístroje…; při výběru nutno pamatovat na tři parametry čipu: Full Frame, NABG, Monochromatičnost; velmi vhodná pro automatizovaný provoz, široká SW podpora zpracování výsledků atd.)

4

Porovnání přesnosti CCD a PEPV obou případech je přesnost měření funkcí jasnosti měřených hvězd (s ohledem na použitý průměr dalekohledu)

PEP Optec SPP-5

rozptyl V-C ± 0.02 mag. (špička – špička) =>

šířka „pásu“ bodů kolem střední hodnoty 0.04 mag.

(SCT 20 cm, jasnosti hvězd kolem 10 mag. ve V)

CCD čipy Kodak řady KAF

rozptyl V-C ± 0.01 mag. (špička – špička) =>

šířka „pásu“ bodů kolem střední hodnoty 0.02 mag.

(SCT 20 cm, jasnosti hvězd kolem 15 mag. ve V filtru)

5

1. Výběr pozorovacího stanovištěSvětelné znečištění – jak moc vadí ?

6

1. Výběr pozorovacího stanoviště

• Světelné znečištění celkové – pokud homogenní, tak není problém• Světelné znečištění lokální (pouliční osvětlení nebo soused, který

netuší, co to jsou rolety, příp. žaluzie) – to je problém…

Řešení:- Základní do tubusu nesmí svítit světlo- Pořádná rosnice, základ fotometrie o minimální délce rovné

průměru objektivu nebo zrcadla (raději ale dvojnásobné délky)

Dosah dalekohledu není funkcí jeho průměru, ale světelného znečištění (jinak řečeno: od průměru 100 mm výše je jedno, jak velkou „trubku“ použijete, pokud vám nejde o časové rozlišení)

7

2. Vliv expoziční doby

0 100 200 300 400 500 600

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

Expoziční doba (sekundy)

MAX-MIN V-C (mag.)

(5,0.14)

(10,0.10)

(20,0.07)

(30,0.06)

(60,0.04)

(120,0.03)

(240,0.02) (300,0.02) (480,0.02) (600,0.02)

8

3. Výběr srovnávacích hvězd

Pro přesnou fotometrii – pravidlo č. 1:

Srovnávací hvězda musí být shodného spektrálního typu jako proměnná !

nebo-li:

(V-C)b = (V-C)v = (V-C)r = (V-C)i

s přesností do 0.1 mag.

Indexy b,v,r a i označují instrumentální systém dané aparatury

9

3. Výběr srovnávacích hvězdUkázka měření V453 Cep (A0) z 16.10.2007

VAR

3.1.=M53.2.=K2

3.3.=F8

3.4.=A0

3.5.=B8

3.6.=B5

10

3.1. V453 Cep (A0) vs M5

Jednoznačný pokles

11

3.2. V453 Cep (A0) vs K2

Téměř konstantní

12

3.3. V453 Cep (A0) vs F8

Velmi pomalu zjasňuje

13

3.4. V453 Cep (A0) vs A0

Že by maximum ?

14

3.5. V453 Cep (A0) vs B8

Výrazně zjasňuje

15

3.6. V453 Cep (A0) vs B5

Téměř konstantní

16

3.7. Výběr srovnávacích hvězd

Řešení:U neznámého systému s malou změnou nutno proměřit pole ve filtrech ve více nocích a zvolit

takovou srovnávací hvězdu, která bude mít konstantní rozdíl jasnosti vůči proměnné ve všech užívaných filtrech (v konstantní fázi) a to po celou

dobu měření při výšce pole minimálně 30º nad obzorem (ideální detektor shodnosti spektrálních

typů je velká změna vzdušné hmoty během měření) nebo-li

(V-C)b = (V-C)v = (V-C)r = (V-C)i

17

4. Vliv výšky pole nad obzoremGraf závislosti C-C2 u V348 And ze 13.10.2007 => Neměřit pod 30º nad obzorem

18

5. Vliv velikosti clonkyMuniWin – Deviations graph (závislost střední

kvadratické odchylky na clonce)

Odhad nejlepší clonky

19

6. Vliv zaostření• Ideální takové, aby FWHM bylo 2-4 pixly• Pozor na užité binnování a linearitu CCD• Pozor při užití refrakční optiky (typicky

fotografických objektivů) – díky barevné vadě vychází FWHM pro každý filtr jiná a s jiným průběhem řezu hvězd)

• Na profily hvězd je velmi vhodný SW Maxim DL

• Jakmile zjistíte nejlepší zaostření (tedy takové, které dává nejpřesnější výsledky), zafixujte jej a neměňte. Totéž platí i o užívaných clonkách (aperturách) v MuniWinu !

• Pokud výše uvedené nedodržíte, nebudou vám sedět transformace do Johnson-Cousins systému a ani nebudete schopni „napasovat“ více nocí do jednoho grafu s požadovanou přesností !

Správný

Špatný

20

7. Německá montáž – neprokládat !

Ukázka, co dovede udělat proklad německé montáže (nebo-li změnu orientace obrazu na CCD čipu) i při užití sebelepšího MasterFlatu

(fázová křivka z měření V348 And od 15.9. do 5.11.2007)

21

8. Vliv světelnosti dalekohleduMasterFlaty pro různé světelnosti z hlediska homogenit lokálních a celkových

1:11

Δ = 3.56%

1:3.5

Δ = 8.80%

1:4

Δ = 3.82%

1:5.6

Δ = 3.83%Lokálně: silně nehomogenní

Globálně: OK

Lokálně: OK

Globálně: OK

Lokálně: OK

Globálně: OK

Lokálně: OK

Globálně: silně nehomogenní

10440 ADU

9560 ADU

22

9.1. Různé vlivy• Optika dalekohledu - nesmí kreslit příliš ostře (bodově), nesmí mít barevnou vadu a

nebo minimální => ideální čistě zrcadlový systém jako třeba obyčejný Newton, jiné aberace jako koma, astigmatismus, sklenutí pole nehrají až tak velkou roli neboť CCD čipy vhodné pro fotometrii mají zpravidla rozměry do několika mm, pokud je to možné, je velmi vhodná uzavřená optická konstrukce (bohatě stačí např. pomocí filtru z BK-7) kvůli ochraně filtrů

• Pozor na určování okamžiku minima SW TARAN4 - velmi často dává výsledky posunuté o 0.0025d od standardní metody Kwee-van Woerden !

• Intenzita signálu měřených hvězd - minimálně o 10 kADU nad oblohou• Parametry zpracování SW MuniWin – je velmi výhodné si konfigurační parametry

ukládat do samostatných adresářů k opakovanému užití• Reprodukovatelnost měření CCD je okolo ± 1% - dosazením do Pogsonovy

rovnice Δ = -2.5 log (1.01/1.00) dostáváme přesnost kolem ± 0.011 mag., což odpovídá zjištěným výsledkům

• Užití vícenásobné srovnávačky – stejné nebo horší výsledky než při užití jedné srovnávačky s velkým rozdílem jasnosti od proměnné (jediné rozumné odůvodnění je pro pravidlo shodného spektrálního typu, jinak ne)

23

9.2. Různé vlivy• Vždy kontrolovat hodnotu V-C pro každý filtr při měření ve více nocích• Autoguiding - nezbytný systém pro kvalitní fotometrii pro ohniskové vzdálenosti od

200 mm výše - při užití autoguidingu vzroste přesnost fotometrie až 2x až 3x, nebo-li rozptyl jednotlivých bodů klesne na 1/2 až 1/3 původní hodnoty (fotometrickým SW nevadí „kruhové“ hvězdy místo bodů, připomínají-li v řezu Gaussovku, ale měření velmi znehodnotí „rozmázlé“ snímky)

• Čím blíže je vodící (autoguidová) hvězda ke snímanému poli, tím méně přesně musí být ustavená montáž (pozor na kónickou chybu)

• Máte-li problém (technický, s dalekohledem, montáží, kamerou…) neváhejte navštívit www.astro-forum.cz, příp. se obrátit na členy BRNO - Sekce pozorovatelů proměnných hvězd ČAS

Pořád je co vylepšovat, ale nezapomeňte také pozorovat…

Děkuji za pozornost