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Primi test di spettroscopia da remoto

Le nuove tecniche per studiare e comprendere la natura di tanti fenomeni celesti.

Messaggioda nico » 19 mag 2018, 16:19

Ciao a tutti,
dopo diversi mesi di latitanza torno a farmi vivo per condividere con voi la soddisfazione per essere riusciti (io e Massimiliano Mannucci) ad ottenere i nostri primi spettri lavorando totalmente da remoto dal nostro Osservatorio Astronomico Margherita Hack, Firenze (OAMH).
Dopo alcuni mesi di lavorazione e dopo i primi buoni risultati (culminati con la scoperta di due nuove stelle variabili) ottenuti con il nostro osservatorio remoto dotato di uno SC da 10" ed una camera CCD SBIG ST10XME, abbiamo voluto fare uno step ulteriore e, dopo aver sostituito il tubo ottico con un Celestron C14, abbiamo montato lo spettroscopio LHires 3 su di esso.
Per poter avere la massima flessibilità di gestione dell'intero sistema abbiamo installato una serie di motori sull'LHires che adesso riescono a gestire la messa a fuoco interna, il posizionamento della lampada al Neon e come ultimo arrivato, lo spostamento del reticolo per inquadrare lunghezze d'onda differenti di volta in volta.
Tutti i motori e la lampada dell'LHires sono gestiti da una centralina che abbiamo realizzato con la scheda programmabile Arduino UNO.

Dopo aver verificato che il sistema funzionava decentemente e soprattutto riusciva a tenere abbastanza bene in fenditura anche oggetti piuttosto deboli (almeno fino a magnitudine 13) nonostante una focale dello strumento di circa 4 metri, abbiamo deciso di fare un test da remoto puntando decisamente in alto (o meglio, lontano) ed abbiamo così tentato di misurare la distanza del Quasar 3C 273, un oggetto di magnitudine circa 13.

Riuscire a vedere qualcosa con 4 metri di focale ed il reticolo da 150 l/mm che fornisce una risoluzione di circa 3 Angstrom per pixel non ci sembrava così scontato.

Dopo aver puntato e messo in fenditura l'oggetto abbiamo eseguito 5 pose da 20 minuti ciascuna posizionando il reticolo in modo che riprendesse le lunghezze d'onda fra 5370 A e 7630 A perchè era in quel range di lunghezza d'onda che ci aspettavamo di ritrovare le righe in emissione dell'H Beta, O III e H Alfa a causa del redshift dell'oggetto.

Così infatti è stato.
Le righe, nonostante un segnale non eccelso, erano lì nettamente riconoscibili.

A questo punto abbiamo deciso di calibrare lo spettro e misuarare il redshift dal quale poi ricavare la distanza.

Il risultato è stato che le tre righe suddette non avevano subito tutte una uguale quantità di spostamento verso il rosso (sulle cause di ciò potremmo discuterne) infatti queste sono state le misure:

H Beta mis. = 5631 A - H Beta teorica = 4861 ==> Delta lambda H Beta = 770 A
O III mis. = 5795 A - O III teorica = 5007 ==> Delta lambda O III = 788 A
H Alfa mis. = 7584 A - H Alfa teorica = 6563 ==> Delta lambda H Alfa = 1021 A (!!!)

Comunque questi dati hanno dato i seguenti risultati:
Redshift z = 0.15776 (̥̥± 0.0022)
Velocità di Recessione V = 43604 km/sec (in buon accordo con il dato del Simbad di 43751 km/sec)
Distanza dalla Terra D = 697.6 MPa = circa 2.3 Miliardi di Anni Luce


Ovviamente tutto è migliorabile, sia la precisione delle misure che il setup stesso, ma per essere i primi test direi che siamo piuttosto soddisfatti, soprattutto considerando che li abbiamo ottenuti comodamente da casa a 15 km di distanza dall'osservatorio.
Una comodità non da poco soprattutto per massimizzare le serate osservative sfruttabili.
Anche se il rapporto diretto con lo strumento sotto il cielo stellato resta sempre una goduria. ;)

Ovviamente ogni consiglio, chiarimento o semplice opinione in merito è la benvenuta.

Nico

3c 273 - OAMH.jpg
Spettro del Quasar 3C 273


LHires3 modificato.jpg
LHires 3 modificato per uso remoto


IMG_20180512_192402.jpg
LHires3 + C14
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Messaggioda Max » 20 mag 2018, 7:10

Innanzi tutti vi faccio i complimenti per il lavoro svolto, è notevole davvero, per le impressioni tecniche non posso aiutarvi sono ancora agli inizi :D .
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Messaggioda Paolo » 20 mag 2018, 11:25

Carissimi Nico & co, bentornati operativi nella spettroscopia! Oltretutto in un modo eccezionale! Bello stare sotto le stelle ma lo spettrografo comandabile a distanza e' una grande comodita'. Il C14 e' favoloso. Come e' mediamente il seeing da voi? La dimensione stellare rispetto alla fenditura vi sembra ideale? Di solito le lunghe focali richiedono fenditure piuttosto larghe.

Affascinanti lo spettro del quasar e la sua analisi. Ho visto che spesso la riga h-alfa non viene usata nelle misure perche' parzialmente "tagliata" dalla banda atmosferica dell'ozono (testa sui 7605A).

Provate a riprendere la nova in Perseo (V392 Per) se riuscite a puntare bassi sull'orizzonte nord-ovest. E' un soggetto molto interessante e la sua osservabilita' sta per terminare. Al momento in banda V dovrebbe essere di undicesima.

Paolo
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Messaggioda LFranco » 20 mag 2018, 13:17

Ciao Nico,
la produttività di un telescopio remoto dotato di spettroscopio può essere altissima e si possono massimizzare le serate osservative. Nutro un poco di "sana" invidia.
Bella strumentazione. Vi auguro proficue osservazioni.

Saluti
Lorenzo Franco
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Messaggioda umberto » 20 mag 2018, 23:21

Complimenti Nico & C.,la vostra attività adesso sarà sicuramente incrementata grazie alla vostra tenacia. Un telescopio remoto fa parte dei miei sogni, vedremo!!!- Umberto
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Messaggioda nico » 21 mag 2018, 0:13

Ciao a tutti e grazie per i complimenti Max, Paolo, Lorenzo e Umberto.
Come giustamente avete detto, un telescopio remoto dovrebbe aumentare la produttività ed in effetti è quello che speriamo che accada.
Diciamo che da quando abbiamo iniziato ad usarlo da remoto (Ottobre 2017) in effetti abbiamo fatto un numero di serate molto superiore alla nostra media (nonostante il clima pessimo di questi ultimi mesi) e sono anche arrivati un paio di risultati insperati come la scoperta di due nuove stelle variabili.

Adesso, da meno di 15 giorni abbiamo installato come vi dicevo lo spettrografo e stiamo facendo i primi test.
I risultati sono certamente incoraggianti, ma come sempre ci sono delle problematiche da capire e cercare di risolvere.

Però prima di spiegarvele rispondo ad alcune domande che mi avete posto.
Paolo:
- Il seeing dalle nostre parti non è eccezionale se non in qualche serata, ma almeno per adesso la larghezza della fenditura ci sembra accettabile perché il C14 nonostante la lunga focale sembra dare stelline abbastanza puntiformi (paragonabili a quelle che avevamo col Meade da 10" f/10).
Inoltre, se escludiamo le stelle molto luminose, mettendo in fenditura stelle deboli, come ad esempio il Quasar, con una guida con tempi di 5 secondi della Lodestar, quando era in fenditura sbordava veramente molto poco sopra e sotto la fenditura. Se usassimo una fenditura più larga temo che lo perderemmo dentro di essa.
Comunque questa è una cosa che capiremo meglio con ulteriori prove.

- Riguardo il Quasar in effetti la riga dell'H Alfa è parzialmente sovrapposta alla banda atmosferica dell'ozono e questo probabilmente rende la sua misura un po' imprecisa.
Non so però se questo fatto di per se possa giustificare una differenza del valore di z di circa 0.003.

- Ci piacerebbe molto riprendere la nova V392 Per, ma adesso si trova in una posizione irraggiungibile per la nostra strumentazione.

Torno alla questione delle problematiche.
Ieri sera durante un altro test abbiamo deciso di riprendere la stella Be 4 Herculis.
Forse qualcuno di voi ricorda la questione della "riga fantasma" che riprendemmo una sera di qualche anno fa su quella stella e che non abbiamo mai più visto nelle riprese dei giorni e mesi successivi.
Ne abbiamo parlato anche qui sul forum: viewtopic.php?f=22&t=2918

Il punto però non è questo...
Il problema che si è palesato è il fortissimo "fringering" che abbiamo quando osserviamo stelle abbastanza luminose con il reticolo da 150 l/mm (se non ricordo male con i reticoli superiori il problema tende a diminuire).
Vi allego l'immagine raw calibrata solo in lambda.

4 Her - raw-cal.jpg


Questo effetto probabilmente dovrebbe scomparire (o diminuire notevolmente) se usassimo un flat.
Abbiamo provato ad usare la plafoniera led che usiamo per la fotometria senza filtri, ma invece di migliorare la situazione si creano ancora più problemi con quella sorgente di luce.
Adesso stiamo pensando come mettere una lampada alogena che illmunini il pannello del flat in modo più regolare possibile, sperando di risolvere questo fastidioso problema che anche in fase di trattamento dell'immagine e misurazione rende difficili le cose e non riusciamo a togliere se non parzialmente.

In pratica mi piacerebbe avere delle vostre opinioni in merito all'uso e alla realizzazione dei flat spettroscopici perché da quel che ne so, anche a livello professionale, non tutti li usano.... ma con il fringering che abbiamo potrebbe essere l'unica soluzione per noi.... forse...

Qualunque idea o opinione è ben accetta.

Grazie ancora
Nico
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Messaggioda Paolo » 21 mag 2018, 11:30

Ciao Nico, grazie per le delucidazioni.

Per quanto riguarda il problema del ripple, pensavo io fossi l'unico al mondo ad averlo! ;) Pero' non mi torna una cosa... Perche' dici che hai le oscillazioni solo quando osservi stelle luminose? Le oscillazioni, se prodotte al livello del sensore o del vetrino che sta subito sopra, dovrebbero esserci sempre. Con l'aggiunta del rumore quando le stelle sono piu' deboli e diminuisce il segnale. Si copre totalmente solo se lo spettro e' davvero rumorosissimo (fluttuazioni casuali dominanti).

Il ripple della mia H694 e' molto simile. Dai un'occhiata qui:
viewtopic.php?f=22&t=4466

In questo topic ho parlato anche io dei risvolti negativi del flat.

Con il flat si creano più problemi per la luce parassita oppure perche' peggiora il ripple (o altro)?

Paolo
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Messaggioda nico » 23 mag 2018, 0:16

Ciao Paolo,
in effetti hai ragione tu, il ripple c'è sempre, anche con meno segnale, solo che sembra meno appariscente perché tende a fondersi col rumore.

Sinceramente da molto fastidio e per toglierlo alla meglio (almeno con Visual Spec) tocca fare dei salti mortali.

Tu che metodo adoperi per toglierlo?
Ho letto il topic sulla calibrazione atmosferica... molto interessante (come sempre).

Il nostro flat attualmente non possiamo utilizzarlo perché la sorgente luminosa che usiamo e una plafoniera a led e la curva del led è tutto tranne che lineare perciò ci crea molti problemi di linearità usando il reticolo da 150 l/mm con zone sovraesposte e zone sottoesposte, oltre ad amplificare il ripple...
Insomma, questi flat per me restano un mistero.

Sarebbe bello non doverli utilizzare.... 8-|
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