Lavorare con un solo filtro fotometrico

[Paolo]

In attesa che mi arrivi il filtro V appena ordinato, vi sottopongo la prima domanda. Sono a digiuno di nozioni per la fotometria e mi scuso se e' malposta, banale o altro...

Mettiamo di collegare il filtro fotometrico V a due camere CCD dalla risposta ai colori molto differente. Atmosfera a parte, la risposta dell'intero sistema (filtro + CCD) dovrebbe essere quella ottenuta moltiplicando la curva di trasmissione del filtro per la curva di risposta del sensore. In pratica avremo due curve leggermente differenti (sicuramente non identiche).

La domanda e': osservando lo stesso soggetto con entrambi gli strumenti ed utilizzando stelle riferimento di mag V nota (es. sequenze AAVSO), quanto puo' essere grande la differenza di magnitudine (in pratica un errore) se non si fa alcuna compensazione per garantire che stiamo conteggiando il flusso nella banda V standard?

Siccome usero' il filtro fotometrico V con un sensore ICX285, volevo avere un'idea di quanto la risposta globale si discosta dalla banda fotometrica standard. Se gli errori delle misure non sono molto grandi, potrebbe andare bene per l'utilizzo che intendo farne. Per la mia piccola esperienza di spettrofotometria, ho capito che i problemi sono maggiori quando si mettono in gioco misure di stelle di colore molto diverso o con forti righe di emissione (target o stelle di riferimento). A complicare, l'errore associato alla misura della magnitudine sarebbe quindi di entita' variabile...

Ultima domanda, e' disponibile da qualche parte la curva di trasmissione del filtro fotometrico V Baader in formato numerico? Mi serve per trovare il cosddetto "zero point" per le misure di magnitudine dal profilo spettrale (sono disponibili in ISIS diversi profili di stelle standard). Posso altrimenti ottenerla usando lo spettroscopio ma devo smontare tutto...

Avrete capito che il mio e' un tentativo (disperato!) per cercare di lavorare con un solo filtro fotometrico (per costo e praticita') e volevo avere un'idea della precisione raggiungibile.

Grazie in anticipo!
Paolo

[LFranco]

Ciao Paolo,

nel tuo caso (un solo filtro V) l'approccio ragionevole è quello della "fotometria differenziale standardizzata" (per le definizioni vedi la mia relazione a pagina 17 e 19). E' assolutamente non praticabile la fotometria All-Sky e quindi sgombriamo subito il campo. Intorno al target spettro-fotometrico di tuo interesse dovrai individuare stelle di campo censite sul catalogo AAVSO. Spesso per le stelle variabili l' AAVSO propone anche delle stelle di confronto con magnitudini ed indici di colore noti con buona precisione. Nel malaugurato caso non ci fossero stelle di campo AAVSO occorrerà utilizzare come fonte fotometrica standard (secondaria) i cataloghi CMC15, APASS o il catalogo UCAC4 (il valore V è lo stesso APASS).

Per migliorare ulteriormente la fotometria ed adeguarti completamente al sistema fotometrico Johnson V di conviene calcolare (ed applicare) i coefficienti di trasformazione Tv che caratterizzano il tuo setup (tele+ccd+filtro). I coefficienti si calcolano osservando campi fotometrici standard primari (Landolt).

Ciao
Lorenzo Franco

[Paolo Maria Ruscitti]

Una buona documentazione da leggere per calcolare i coefficienti che permettono di standardizzare le misure fotometriche è la seguente:

https://www.aavso.org/sites/default/fil ... apter6.pdf

[Paolo]

Lorenzo e Paolo, grazie per le risposte. Ho scritto quanto sotto prima di leggere il post di Paolo. Pubblico lo stesso ma appena riesco vado a leggere il capitolo AAVSO, poi ci riaggiorniamo...



Vado subito sul pratico.

...l' AAVSO propone anche delle stelle di confronto con magnitudini ed indici di colore noti con buona precisione

Il consiglio, se ho capito bene, e' quello di usare stelle di confronto con indice di colore piu' vicino possibile a quello del target (a prescindere dal filtro fotometrico usato).

Per migliorare ulteriormente la fotometria ed adeguarti completamente al sistema fotometrico Johnson V di conviene calcolare (ed applicare) i coefficienti di trasformazione Tv che caratterizzano il tuo setup (tele+ccd+filtro)

Posso farlo con il solo filtro V?

Comunque il vantaggio che leggo nella tua presentazione circa la fotometria differenziale standardizzata (Pro: abbastanza vicino al sistema standard, specialmente se si usano filtri fotometrici), mi rincuora...

Faro' una stima della precisione misurando la magnitudine V di stelle di Landolt (M67 e' ormai andato) di vari tipi spettrali. Un esercizio divertente!

Paolo

[LFranco]

Il consiglio, se ho capito bene, e' quello di usare stelle di confronto con indice di colore piu' vicino possibile a quello del target (a prescindere dal filtro fotometrico usato).

E' così... se non hai stelle di confronto AAVSO vicine al tuo target ti conviene scegliere quelle che hanno un indice di colore quanto più simile al tuo target. Questo approccio minimizza tutti gli effetti dovuti al termine di colore (osservato) che cambia in base alla massa d'aria attraversata. Ad esempio per la fotometria degli asteroidi si adottano stelle di confronto di tipo solare proprio per questo motivo. La cosa funziona piuttosto bene, tanto che a volte per asteroidi deboli ci si prende la libertà di osservarli senza filtri (clear) per poi ridurre la fotometria al sistema standard (per gli asteroidi la magnitudine R).

Comunque il vantaggio che leggo nella tua presentazione circa la fotometria differenziale standardizzata (Pro: abbastanza vicino al sistema standard, specialmente se si usano filtri fotometrici), mi rincuora...

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Con una buona fotometria differenziale (standardizzata) è possibile rimanere aderenti al sistema standard con errori tipici del 0.03-0.05 mag.

Faro' una stima della precisione misurando la magnitudine V di stelle di Landolt (M67 e' ormai andato) di vari tipi spettrali. Un esercizio divertente!

Ti consiglio di usare campi standard con diverse stelle e con indici di colore molto diversi.

Ciao e buon divertimento.
Lorenzo Franco

[Paolo]

Vi ringrazio immensamente! Sto lentamente approfondendo l'argomento. Avere errori di 0.03-0.05 mag credo sia gia' molto buono. Comunque il discorso della trasformazione e' intrigante e qualcosa sembra che si possa fare anche usando un solo filtro. Infatti, nel documento AAVSO linkato da Paolo, ho letto la frase:

As you will see later, there is a way in which you can transform your data even if you have only one photometric filter, but generally your results will be better if you have at least two"

Se ho capito correttamente, con un solo filtro viene fatta un'approssimazione nel valore del Delta(B-V): anziche' calcolarlo mediante una osservazione con i filtri V e B (Tbv * Delta(b-v)), si usa il valore "noto" del colore del target. Viene giustamente segnalato il problema del target che potrebbe variare colore nel tempo (accade molto spesso per i soggetti spettroscopici) ma, avendo il suo spettro, si risolverebbe egregiamente (moltiplicando per i filtri fotometrici "numerici" di cui sono disponibili i profili).

Il coefficiente di magnitudine per il filtro V (Tv_bv) posso calcolarlo perche' entrano in gioco solo i B-V standard e i V-v (standard-osservato).

Ho fatto un piccolo esperimento per estrarre l'indice di colore b-v da uno spettro ottico. Di seguito le curve risultanti moltiplicando il profilo Pickles A0V per i due filtri numerici B e V:

L'area sotto il grafico, calcolata da ISIS con la funzione FWHM, e' in pratica un conteggio proporzionale al flusso in banda:

Sono passato alla magnitudine (strumentale) con la nota formula del logaritmo ed ho trovato un'offset sulla mag B per tarare l'indice di colore B-V della stella A0V pari a zero.

Ripetendo la procedura per altri profili Pickles (O5V, F0V, G2V, M0V) i risultati approssimati sono in linea con l'indice di colore teorico per il tipo stellare (ho letto che questo non e' un dato "esatto", infatti varie fonti professionali riportano valori un po' diversi). Alla fine ho aggiunto anche l'indice di colore della Nova Sgr #2, calcolato in base al profilo spettrale di Umberto del 2 settembre (lo scopo di questo esperimento).

Il valore B-V di 0.3 sembra abbastanza in linea con le ultime osservazioni, anche se al momento non sono disponibili le mag R e V per l'osservazione del 2.8 settembre. La tendenza e' infatti quella di una mag V leggermente piu' luminosa della B.

Vi prego di farmi sapere se ci sono errori o altro che non ho considerato (quando avete tempo)...

Paolo

[LFranco]

Ciao Paolo,
Il tuo ragionamento è corretto e lo spettro ti permette di apprezzare e calcolare le variazioni di indice di colore B-V della stella variabile.
Tieni comunque conto che il filtro V (senza trasformazioni) e le magnitudini di confronto delle stelle AAVSO già ti permettono di ottenere delle buone stime. D'altronde questo metodo viene utilizzato dall' AAVSO da numerosi anni ed è quindi ben rodato.

I coefficienti di trasformazione ed i termini di colore Tbv ti permettono di migliorare ulteriormente la precisione delle misure ... ma qui siamo a livelli di 0.01 mag di errore. Normalmente ci si ferma prima a meno che non siano indispensabili delle misure estremamente precise... ma in questo caso diventa d'obbligo usare più filtri fotometrici ed i coefficienti di trasformazione che caratterizzano il proprio setup strumentale. I coefficienti di trasformazione Tb, Tv, Tr, Tbv e Tvr vanno misurati e calcolati per il proprio setup fotometrico al fine di tener conto della risposta dei filtri e del CCD.

Ciao
Lorenzo Franco

[Paolo]

Grazie per le precisazioni Lorenzo. E' davvero confortante che senza alcuna trasformazione raggiungiamo gia' una grande precisione. Andro' a scegliere l'indice di colore delle stelle di confronto dallo spettro del soggetto, se non gia' noto, per minimizzare gli errori.

Devo dire che si sta aprendo un campo molto interessante, sia per scopi di ricerca che per semplice soddisfazione personale. Il tutto spendendo meno di 200 euro per il filtro fotometrico (do per scontato che si dispone gia' di una strumentazione per la fotografia astronomica)...

Mi sento di consigliare questa esperienza a tutti gli astrofotografi, almeno per provare e valutare quanto puo' essere interessante misurare e interpretare le tenui variazioni della luce proveniente dalle stelle. Un'attivita' che puo' tranquillamente essere svolta in alternanza con la fotografia e che, tra l'altro, non viene fermata dalla Luna (basta scegliere un soggetto un po' piu' luminoso). Poi abbiamo grandi esperti di fotometria per un eccellente supporto qui nel forum, cosa volere di piu'?

Io ci provo...

Paolo