Calibrazione in intensità a bassa risoluzione

[nico]

Ciao a tutti,
vorrei affrontare un argomento piuttosto "delicato" riguardo i vari fenomeni che influiscono (spesso in modo negativo) sulla calibrazione in intensità degli spettri a bassa risoluzione.

Negli ultimi tempi ci siamo accorti che calibrando in intensità la stessa stella ripresa in due serate differenti, usando nelle singole serate una stessa stella del catalogo di Miles come confronto, ottenevamo profili spettrali molto differenti.
Questo fenomeno potrebbe essere imputabile a vari fattori, come ad esempio una variabilità del target o della stella di confronto, ma non era questo il caso.

Da uno scambio di opinioni con Paolo (che spero intervenga anche qui sul forum dato che l'argomento potrebbe essere interessante) e con François Cochard dell'Aras è venuta fuori l'ipotesi che il fenomeno fosse imputabile all'aberrazione cromatica introdotta dall'atmosfera come mostrato bene anche in questa pagina di Buil nella quale si vede che la stella nella realtà è un piccolo spettro verticale ortogonale all'orizzonte e quindi la posizione della fenditura incide molto sul risultato finale:
http://www.astrosurf.com/buil/dispersion/atmo.htm

Abbiamo cercato quindi di replicare, almeno parzialmente questo test ed abbiamo ottenuto il seguente risultato:

Lo spettro è quello grezzo ed è stato calibrato solo in lambda.

In pratica abbiamo messo la fenditura dello spettrografo in tre posizioni differenti sulla nostra stella target (in questo caso la stella HD 65900 di classe A1V del catalogo di Miles).

Premettiamo che nel nostro caso la fenditura è posizionata lungo l'asse dell'Ascensione Retta, quindi, almeno al meridiamo possiamo considerarla parallela all'orizzonte.
Come si vede dal grafico sembra proprio che lo spettro ottenuto di volta in volta abbia un comportamento simile a quello citato da Buil risultando in un caso più arrossato e nell'altro meno arrossato.

Questo ci porta alle seguenti conclusioni (tutte da verificare e/o confutare):

1) La posizione della fenditura sulla stella influisce in modo piuttosto pesante sul risultato finale della calibrazione. Purtroppo, se la qualità della guida non è eccellente, il tutto diventa relativamente "casuale" e poco ripetibile.

2) Forse orientando la fenditura parallela all'asse di Declinazione, almeno nei dintorni del meridiano, dovremmo minimizzare questa variabile.

Aspettiamo ogni vostra considerazione in merito perchè a noi sembra un fenomeno molto importante che rende difficile calibrare correttamente gli spettri a bassa risoluzione (ad esempio con il reticolo da 150 l/mm).

Grazie
Nico
Massimiliano

[marcoleo]

Ciao Nico e Massimiliano,
io lavoro con la camera di guida (e di conseguenza la fenditura) ben allineata con AR/DEC, nel senso che testo il movimento della stella e mi preoccupo che sia pil più parallelo possibile all'asse sceltro. Io allineo la fenditura in AR. Qualche anno fa tutti inclusi Christian Buil, avevano la fenditura parallela all'AR, poi Buil ha verificato che il backlash della declinazione era un problema e ha consigliato la slit parallela all'asse DEC. Penso che oggi tutti lavorino con la fenditura parallela all'asse DEC. Devo dire per il mio sistema non e' assolutamente conveniente orientare la slit parallela alla DEC e quindi resto allineato all'asse AR preoccupandomi però che il DEC sia perfettamente ortogonale. Probabilmente solo oggetti bassi sull'orizzonte necessitano una slit ne' esattamente parallela all'AR che in DEC ma angolata.
In sostanza credo che la scelta dipende molto dal sistema che utilizzi e da lì si declinano le diverse possibilità in funzione della posizione dell'oggetto.
Penso che Paolo vi risponderà con molta maggiore chiarezza.
Ciao,
Marco

[Paolo]

Scusate per l'assenza, per me e' un periodo pieno di impegni. In questi pochi giorni di bel tempo ho osservato e solo oggi sono riuscito a portare a termine le elaborazioni del materiale accumulato...

Come spesso ricordato dai piu' esperti spettroscopisti, il trattamento degli spettri a bassa risoluzione, contrariamente a quanto si puo' pensare, e' il piu' difficile. L'esperienza che si sta raccontando mi sembra in linea con questo pensiero...

Confermo cio' che dice Marco. Se il motivo dell'orientamento della fenditura e' quello di massimizzare la luce che entra nello spettroscopio, anche per me il suo asse e' bene sia parallelo alla AR. Quando facevo fotografie deep-sky le stelle erano tonde, quelle poche di forma asimmetrica erano elongate sempre in AR (la mia montatura ha dei rapidi spike durante il tracking), quindi non ci sarebbe ragione (almeno per me) di cambiare l'orientamento della slit. Probabilmente altre montature si comportano in modo differente.

Il discorso e' diverso se mettiamo in gioco il problema del cromatismo. Se dipende esclusivamente dall'atmosfera, la sua dispersione e' sempre verticale. Il posizionamento della fenditura in DEC con l'oggetto al meridiano e' sicuramente un valido modo per risolvere. L'efficacia pero' diminuisce se cominciamo a puntare il telescopio lontano dal meridiano, visto che gli angoli cominciano a cambiare. Si dovrebbe allora ruotare l'intero apparato per ogni soggetto, una pratica davvero noiosa (parliamo in questi giorni di controllo remoto e una cosa del genere richiederebbe la nostra presenza costante sul telescopio!).

Pensavo il problema fosse serio solo osservando stelle piuttosto basse sull'orizzonte. Mi e' venuto allora un dubbio che riguarda la ripetibilita' delle osservazioni, nello specifico, del punto in cui si posiziona la stella rispetto alla fenditura. In presenza di una casualita' attorno al punto centrale della fenditura non si dovrebbero avere problemi. La stella oscilla sopra e sotto l'asse della fenditura orizzontale (in AR) per il seeing e le correzioni dell'autoguida e porta alternativamente la sua parte rossa e blu in fenditura. Statisticamente tutto si potrebbe compensare (parlo sempre di stelle sufficientemente alte sull'orizzonte).

Se scegliamo il punto di guida esattamente al centro della fenditura per tutti i target e le stelle di riferimento, il problema secondo me e' minimizzato o nullo. Se invece l'operazione di centratura per ogni stella e' approssimativo, sono guai perche' la stella puo' oscillare attorno ad un punto decentrato e insistere con la sua parte rossa o blu in modo sistematico.

Il peggior caso e' quello che vede, ad esempio, il target leggermente sotto e la stella guida leggermente sopra l'asse della slit. Per dirla tutta il problema puo' nascere anche dal fatto che la porta della guida sul Lhires III non e' molto stabile (con la nuova va decisamente meglio). La Lodestar entra come un oculare nella porta, quindi e' necessariamente presente un certo gioco.

Prima di usare Astroart 5 per la guida, impiegavo PHD guiding (vers 1). Siccome quest'ultimo non ingrandisce l'immagine (con la Lodestar lavora in binning 2x2 facendo un resize con molto smoothing, quindi non percepivo i singoli pixel), io non sapevo esattamente dove andavo a posizionare il target. E' vero che PHD permette di usare le coordinate del punto di guida, pero' non poter controllare "al pixel" cosa succede introduce un certo rischio. Astroart invece permette di ingrandire fino a vedere una finestra di pochi pixel per lato, quindi offre un controllo molto migliore.

Per capirci, questa e' una videata di Astroart 5 con la fenditura illuminata (selezione ingrandita):

E' ottenuta mettendo una flatbox davanti al telescopio e scegliendo opportunamente tempo di posa e soglie per non saturare nelle luci e nelle ombre.

Con riferimento a questo esempio, mettere tutto cio' che si osserva alle coordinate x=170 e y=149 del sensore di guida vuol dire centrare perfettamente e allo stesso modo ogni target in fenditura, quindi minimizzare il problema oggetto della discussione.

Non so se voi lavorate allo stesso modo, in caso affermativo e' ovvio che la causa delle alterazioni del continuo va ricercata altrove. Ma se il centramento in fenditura e' in qualche modo approssimativo, ogni stella rischia di avere il continuo alterato in modo imprevedibile.

Escludendo il problema della centratura fine, non rimane che seguire i classici consigli:

- usare una fenditura piu' larga
- disporre il suo asse sempre verticalmente rispetto all'orizzonte (l'inclinazione dello spettroscopio si desume dall'angolo parallattico - un dato che fornisce il foglio Excel Miles search usato per la scelta delle stelle di riferimento).
- avere meno tolleranza nei due punti visti man mano che il target si avvicina all'orizzonte.

Di piu' ora non mi viene in mente...

Paolo