[iulian90]

Buna seara tuturor.

Ca sa nu mai alterez topicul "Spectroscop home made" din sectiunea DIY /ATM / Reparatii am decis sa prezint fotografiile spectrelor stelare intr-un nou topic dedicat.

Deci, cum am mai spus si in celalalt topic, am inceput sa fac fotografii la spectrele stelare cu noul spectrograf format din newtonianul de 76/700 si prisma-obiectiv primita de la @Valy si deja am ajuns sa fac fotografii la spectrele a 10 stele: Sirius, Aldebaran, Betelgeuse, Bellatrix, Rigel, Regulus, Capella ,Procyon, Castor si Pollux.
Insa nu am reusit sa termin de prelucrat decat spectrele la 4 din cele 10 stele, anume: Sirius, Betelgeuse, Aldebaran si Capella. Inca mai am de lucru la celelalte 6 stele.
Am obtinut spectrograma la spectrele celor 4 stele cu ajutorul softului Visual Spec, insa trebuie sa instalez softul BASS care este mai avansat in analiza spectrelor , poate calibra mai precis spectrele si poate indentifica automat liniile spectrale de absorbtie.
La spectrul lui Sirius incercasem sa aplic o corectie de raspuns spectral al camerei Point Grey insa am renuntat la spectrele de fata ,pana ce voi putea calibra precis spectrele intrucat nu sunt liniare, acesta fiind singurul dezavantaj al prismelor in general. Ar mai fi si greutatea lor cam mare dar se poate rezolva prin reechilibrarea telescopului pe care sunt montate prismele. In rest au numai avantaje fata de retelele de difractie, sensibilitate ridicata, transmisie aproape liniara pe toata lungimea spectrului (in afara de UV si IR extrem ; <350nm>2000nm). La fel si cu colorarea spectrelor ,am renuntat pana ce rezolv cu calibrarea precisa a spectrelor.

Prelucrarea spectrelor consta in : calibrarea cadrelor brute cu cadre dark si stacking-ul lor in Photoshop, apoi decuparea unei portiuni inguste din spectrul obtinut dintr-o zona cu luminozitate mai uniforma de-a lungul spectrului si extinderea pe latime a acelei portiuni. In cazul de fata spectrul nu a incaput in intregime in campul camerei, am facut trei serii de cadre si in urma stacking-ului celor trei serii de cadre am otinut trei imagini cu cate o portiune a spectrului pe care le-am unit intr-o panorama obtinand astfel o imagine cu intregul spectru al stelei.
La achizitia cadrelor folosesc o expunere de 4s (maximul camerei) si tracking cu viteza de +/- 0,25-0,5x care e mai indicata decat oprirea tracking-ului si se pot obtine spectre mai stralucitoare la stele mai slabe, mai ales cu viteza de tracking de 0,25x. Desigur ca cu o camera capabila de expuneri mai lungi de 4s se pot obtine fie spectre mai largi la viteza de +/- 0,25x , fie mai stralucitoare, la viteze de tracking de <0,25x (daca se pot obtine asemenea viteze ,din setari la controlerul monturii)

[Erwin]

Bravo! Ai avansat mult pe direcția asta, nu știu pe nimeni să fi obținut atâtea rezultate în spectrometrie.

[iulian90]

Salutare tuturor.

Recent am instalat softul BASS pentru analizarea spectrelor si am ramas uimit de cat de bun este in comparatie cu Visual Spec.
E intr-adevar mai complex dar poate suporta orice tip de fisier ,de la RAW, FITS si TIFF pana la PNG, BMP si chiar JPG, spre deosebire de Visual spec care suporta doar BMP, FITS si .PIC ,calibrarea se poate face cu mai multe linii de referinta (3-4 sau mai multe) ceea ce este de dorit in cazul spectrelor neliniare produse de prisma si pe Visual Spec nu era posibil, acepptand doar calibrarea cu doua linii. Are si posibilitatea de stacking si calibrare a imaginilor brute cu spectrul cu cadre dark, flat ,bias si multe alte functionalitati. Softul BASS genereaza automat o spectrograma, spre deosebire de V Spec la care trebuie scanat spectrul apoi genereaza spectrograma si eticheteaza automat liniile spectrale direct pe spectrograma. Mai are posibilitatea de a modifica intinderea imaginii cu spectrul in asa fel incat sa apara cat mai liniar, bineinteles, dupa ce a fost calibrat.

Am analizat spectrul stelei Sirius pentru test si am reusit sa il calibrez cat de cat corect in asa fel incat aproape se potriveste cu spectrul de referinta al clasei spectrale A din care face parte si Sirius, generat de soft. Si am reusit sa etichetez cele mai vizibile linii ale Hidrogenului, H alpha, H beta ,H Gmma ,H delta etc. Desigur ca daca dau sa apara toate liniile disponibile in intervalul in care e cuprins spectrul stelei imi apar multe etichete pentru multe linii in asa fel incat se suprapun si nu se mai intelege mai nimic pe spectrograma,de aceea trebuie filtrate cele mai intense linii ,care sunt mai rare iar citirea se face mai usor.
Oricum mai am de invatat sa utilizez corect softul BASS, o sa analizez so spectrele celorlalte stele la care am facut fotografii si chiar la spectrul solar.

[valy]

In partea stanga a graficului, pe zona liniara, parca ar fi armonice, exista vreo explicatie?

[Erwin]

Bravo, Iulian! Vezi că la opțiuni ai posibilitatea să configurezi rezoluția graficului, să-l mărești astfel încât să se potrivească cu rezoluția imaginii spectrale. Ce nu este prea grozav este că atunci când salvezi graficul nu se salvează și imaginea asociată în partea de jos sau sus, eu le-am salvat separat și le-am lipit după aia, în Gimp.

[iulian90]

@valy.
Acele armonice din stanga spectrului si a graficului (spectrogramei) sunt liniile din seria Balmer ale hidrogenului care sunt din ce in ce mai dese spre UV pana cand apare o discontinuitate pe la 360 - 370 nm , ca un fel de banda , care insa nu apare in spectrul de fata . Ceva similar se poate vedea in portiunea IR a spectrului solar , o banda produsa de oxigenul atmosferic terestru, pe la lungimea de unda medie de 760 nm , urmata de niste linii dese ca niste armonici, aceea este discontinuitatea din seria Paschen a oxigenului.

@Erwin.
Da, inca mai am de invatat optiunile softului BASS , o sa incerc sa configurez rezolutia graficului . Am tras si manualul de utilizare al softului si o sa il citesc sa invat procedurile de prelucrare a imaginilor cu spectre , calibrarea corecta a spectrului , aplicarea corectiei de raspuns a ansamblului instrument-camera , intrucat atat camera cat si instrumentul (in special prisma din fata telescopului) modifica curba de luminozitate a spectrelor stelare. Insusi neliniaritatea spectrului produs de prisma induce o modificare a curbei de luminozitate a spectrului , spre UV luminozitatea scade ca urmare a dispersiei mai mare decat spre rosu/IR , unde dispersia este mai mica si luminozitatea mai mare. Dealtfel se poate vedea si in imaginea cu spectrul stelei Sirius si spectrul de referinta diferenta evidenta a curbei de luminozitate dintre cele doua spectre.

[nobody]

Inspre albastru-violet-UV cred ca se mai simte si absorbtia sticlei de la prisma + cea atmosferica cu tot cu imprastiere (Rayleigh scattering).

[nobody]

[iulian90]

Am mai avansat in privinta prelucrarii spectrelor stelare cu softul BASS, deja am reusit sa calibrez corect spectrul folosind ca referinta liniile din seria Balmer ale hidrogenului, in special la spectrul stelei Sirius, in care aceste linii sunt mai intense, apoi spectrele a inca trei stele, Capella, Betelgeuse si Aldebaran, le-am calibrat folosind ca referinta spectrul stelei Sirius.
Am constatat ca trebuie ca imaginile cu spectrele stelelor sa le decupez in asa fel incat sa aiba aceleasi dimensiuni, mai ales latimea (inaltimea nu prea conteaza), in Photoshop/GIMP inainte de analiza cu BASS, pentru a putea fi calibrat corect spectrul. Deasemenea spectrele trebuie aliniate dupa un spectru de referinta (ex. Sirius) in care apar linii comune, cele mai de seama fiind liniile A si B produse de oxigenul atmosferic in portiunea rosie si infrarosie si care apar in toate spectrele stelare indiferent de tipul spectral.
Cel mai importat lucru este ca softul poate permite calibrarea spectrelor neliniare, precum cele produse de prisme, folosind optiunea Cubic sau Polynomial in fereastra cu punctele pentru calibrare a spectrului, totodata spectrul neliniar este modificat in asa fel incat devine liniar. Am folosit 11 puncte pentru calibrare, de la UV pana in IR, pentru a fi sigur ca calibrarea este cat mai corecta, ceea ce este si dovedit de imaginile de mai jos cu comparatia dintre spectrele celor 4 stele si spectrele de referinta din clasa spectrala corespunzatoare din care fac parte cele 4 stele, liniile spectrale coincid aproape perfect.
Mai am insa de invatat cum sa aplic corectia de luminozitate, dat fiind faptul ca o serie de factori duc la modificarea curbei de luminozitate al spectrelor stelare, printre care raspunsul camerei, transparenta prismei si a atmosferei terestre dar si neliniariatea spectrului care spre portiunea albastra/UV duce la scaderea luminozitatii ca urmare a faptului ca spectrul este mai intins in aceasta portiune si cresterea luminozitatii in spre rosu si mai ales IR, datorita comprimarii spectrului in aceste portiuni. Am observat ca softul are si optiunea aceasta de corectie a curbei de luminozitate a spectrului, ramane sa incerc.
Pe urma ,dupa ce aplic si corectia de luminozitate ,voi analiza cu softul BASS liniile spectrale din spectrele stelare realizate de mine, poate chiar sa analizez efectul Doppler in spectrele unor stele binare spectroscopic, precum Spica (Alpha Virginis).

[nobody]

Arata tot mai bine.
Spectrele alea de referinta sunt fara efectele atmosferice, nu ?

[iulian90]

Da, dupa cum se poate vedea in imagini spectrele de referinta sunt neafectate de atmosfera, in primul rand nu mai apar liniile si benzile de absorbtie A (760 nm ) ,B (687 nm) produse de oxigenul din atmosfera , precum si benzile produse de vaporii de apa.
Apoi curba de luminozitate a spectrelor de referinta se apropie mult de curba Planck de luminozitate a unui corp negru, spre deosebire de spectrele obtinute de mine care prezinta curbe vizibil modificate , afectate de cel putin 4 factori: raspunsul spectral al camerei care prezinta scadere spre UV si IR, transparenta prismei care deasemenea , scade in portiunea UV , mai jos 400 nm, in IR efectul de intunecare pare mai diminuat , atmosfera terestra care in portiunea albastra si UV produce extinctie exponentiala , datorita oxigenului , iar in IR datorita vaporilor de apa, si nu in ultimul rand neliniaritatea spectrului care duce deasemenea la o modificare a curbei de luminozitate a spectrelor stelare. Nu am idee cum au fost obtinute spectrele de referinta dar banuiesc ca daca au fost facute cu instrumente prin atmosfera terestra sigur au fost corectate de efectele atmosferei imclusiv prin eliminarea liniilor si benzilor produse de atmosfera. Spectrele de referinta sunt din arhiva softului BASS. Alta varianta ar fi obtinerea spectrelor de referinta cu instrumente plasate in cosmos , pe orbita terestra unde ar scapa de efectele atmosferei, inclusiv de turbulenta.

[nobody]

Din cate citesc poti sa-ti generezi profil de corectie pentru 'Atmospheric Extinction' in functie de altitudine/inaltime terestra ('elevation') si ... altitudine unghiulara ('altitude') la 'Tools -> Atmospheric Extinction menu'. Si pe urma mai poti sa-ti faci un rofil de calibrare la echipament pe steaua Vega.

[iulian90]

Am observat ca softul are optiunea de generare a unui profil de corectie fata de extinctia atmosferica , va trebui sa incerc sa fac corectia. Iar pentru profilul de corectie pentru instrument ma gandeam daca cumva merge si pe steaua Capella care in aceasta perioada trece la meridian pe timpul serii (19:00), chiar mai aproape de zenit decat Vega?
Pentru steaua Vega va trebui sa astept pana in primavara ca sa o fotografiez la zenit dimineata sau pana in vara ca sa o prind la zenit seara sau la miezul noptii.

[Erwin]

Faină treabă, Iulian! Spor și cer senin!

[iulian90]

Multumesc Tavi.

Pe 1 martie am prins cer cu seeing bun si am repetat capturile la spectrele stelelor Sirius, Betelgeuse, Aldebaran , Capella, Procyon, Rigel si Pollux, intrucat liniile de absorbtie se vedeau mai clare decat prima oara cand am fotografiat spectrele stelelor enumerate mai sus, aceleasi ca si acum, cu exceptia lui Castor la care nu am mai repetat capturile.
Am folosit de data asta tehnica video, adica am filmat spectrele cu camera Point Grey, nu am mai folosit expunere lunga ca nu prea mi-a placut cum iesise spectrele prima oara.
Prin metoda filmarii unde expunerea este mult mai mica (50-200 ms) liniile spectrale se vad mult mai clare si efectul turbulentei este mai redus decat la expunere lunga ( de ordinul secundelor), insa metoda e limitata in privinta sensibilitatii , cu toate astea se pot filma spectre la stele cu magnitudinea de pana la 1,5.
Cu metoda expunerii lungi pot ajunge la magnitudini de pana la 3-4 cu camera Point. Posibil cu o camera planetara sa se poate ajunge si la peste 5 magnitudini, fiind mai sensibila si cu SNR mai bun decat camera Point Grey.

Revenind la spectrele stelare ,am prelucrat deocamdata numai spectrul stelei Sirius, care va fi spectrul de referinta pentru calibrarea spectrelor celoarlalte stele si a iesit foarte clar prin metoda filmarii, in afara de liniile hidrogenului din seria Balmer mai apar si alte linii mai subtiri si mai greu vizibile, care in spectrele anterioare fie nu se vedeau fie se vedeau difuz.
Am reusit sa il calibrez cu softul Bass si chiar sa-i analizez liniile, descoperind linii ale heliului, sodiului si fierului, dar si linii ale oxigenului si vaporilor de apa care apartin de atmosfera terestra. Nu am reusit insa sa generz un profil de corectie fata de actiunea atmosferei si a instrumentului aupra curbei de lumina, dar voi rezolva odata ce inteleg procesul de prelucrare al datelor in softul BASS. Trebuie sa mai citesc manualul de utilizare al softului BASS precum si topicuri de procesare cu acest soft.

In urma calibrarii spectrului lui Sirius ,l-am liniarizat, folosind functia Polynomial cu 7 puncte de calibrare (am observat ca daca pun mai multe decat suporta softul, sau prea putine, incepe sa apara erori de pozitie la punctele de calibrare si nu il mai calibreaza corespunzator) si a generat si o imagine sintetica a spectrului care apare mult mai liniar decat originalul, am pus si o imagine de comparatie a celor doua spectre, cel original neliniar , produs de prisma si cel sintetic modificat de soft, care apare liniar.