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Betelgeuse. Valutazione tecnica sui profili ottenuti

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

Messaggioda Giorgio Clemente » 23 dic 2020, 23:07

Buonasera a tutti.
Scrivo queste righe per condividere con voi delle perplessità e per avere, laddove ritenuto necessario, un riscontro da parte di quanti hanno maggior esperienza in materia dello scrivente.
Dunque, nell'ultima settimana, sistemato il setup (telescopio, spettroscopio e CCD) e acquisito il "know how" di come elaborare quanto ripreso (ISIS, PLOTSPECTRA e MILES_SEARCH V.1.4; grazie ancora Paolo!!! :D :ymapplause: ), mi sono dedicato ai "classici" ovvero le stelle più luminose di questo periodo dell'anno, un po' per affinare la tecnica e un po' per finalmente avere dei riscontri su quanto letto in letteratura.
In particolare, a parte le riprese di Aldebaran, e Beta Aurigae vi posto quanto fatto su Betelgeuse.
Questa la ripresa del 17 dicembre (dopo ripresa ed elaborazione fatte seguendo le conoscenze "standard" acquisite recentemente grazie al forum)

aori_20201217_005_Giorgio Clemente.png


questo il confronto con una precedente ripresa del 25 ottobre dove, ancora imberbe, avevo utilizzato Vega come stella per la calibrazione in flusso (assolutamente non alla stessa altezza del target; ma questa è un'altra storia che spiegherò meglio in un altro topic) e che Paolo seguendomi passo passo nell'elaborazione con ISIS, mediante passaggi/smanettamenti vari aveva comunque recuperato per il suo auspicato "utilizzo"...

aori_confronto spettri_Giorgio Clemente.png


Dal grafico si nota una sostanziale corrispondenza delle calibrazioni in lambda (come c'era da aspettarsi) mentre tra gli spettri del 25 ottobre e quello del 17 dicembre si nota una differenza in flusso probabilmente legata ad una "approssimativa" (giocoforza) correzione della risposta strumentale/atmosfera della prima rispetto la seconda.
Ora la domanda è, come mai preso lo spettro campione di una stella tipo Betelgeuse (di classe spettrale nota) comunque c'è, in special modo nel rosso, uno scostamento tra le ampiezze (tra lo S 25/10 e quello del DB Pickles)? Invece tra lo spettro del 17/12 e quello del Pickles la differenza (il delta ampiezze relative per intenderci) sembra mantenersi costante. Perchè?
Scusate la domanda banale...

Giorgio


PS: nei prossimi giorni, visto che la R raggiunta non supera mai 450 mi dedicherò, seguendo il suggerimento di Paolo (il Guru), a focalizzare ancor di più lo spettro (da ALPY600) sul piano focale, a serrare meglio i vari accoppiamenti meccanici ed a ottenere al meglio, il parallelismo dell'asse maggiore del CCD con l'asse delle lunghezze d'onda dello spettro ottenuto... Vediamo se riusciamo a portare lo spettroscopio alle sua R nominale :-? .
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Messaggioda Paolo » 24 dic 2020, 18:36

Ciao Giorgio, grazie per la condivisione!

Ora la domanda è, come mai preso lo spettro campione di una stella tipo Betelgeuse (di classe spettrale nota) comunque c'è, in special modo nel rosso, uno scostamento tra le ampiezze (tra lo S 25/10 e quello del DB Pickles)? Invece tra lo spettro del 17/12 e quello del Pickles la differenza (il delta ampiezze relative per intenderci) sembra mantenersi costante. Perchè?

Il profilo del 25 ottobre (26.029 TU) ha un grande errore nella pendenza del continuo per i problemi che hai descritto e forse anche per il "taglio" della fenditura. Intendo il problema della rifrazione atmosferica differenziale, qui puoi leggere qualcosa in proposito: viewtopic.php?f=22&t=2268&p=17567

Al di la' di cosa ha alterato i profili, per valutare bene gli spettri a confronto, dovresti riscalare tutti i profili nello stesso modo, cioe' fare in modo che abbiano la stessa intensita' alla stessa lambda. Se ci fai caso e' cosi' per i tuoi profili che si toccano sui 6650A circa (valori impostati nella tab setting di ISIS "Spectral domain for profile scaling") ma non per quello di della libreria Pickles. Quindi, prima di metterli a confronto, normalizza anche il Pickles sugli stessi valori di lambda (pulsante Normalize nella tab 5. Profile). La cosa si puo' fare rapidamente anche con PlotSpectra ma per adesso ti consiglio di fare esperienza con ISIS.

Vedrai che il nuovo grafico e' piu' eloquente...

Paolo
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Messaggioda Giorgio Clemente » 25 dic 2020, 19:08

Grazie Paolo.
Mi sembrava troppo bello... abituato con VSPEC dove non c'era alcuna (o quasi) routine e tutto era da impostare, calibrare e normare, speravo/temevo che ISIS avesse automaticamente scalato anche il profilo spettrale tratto dal DB Pickles.
In effetti, lasciando perdere il primo spettro di Betelgeuse (quello di ottobre) dove lo scostamento in ampiezza del continuo è dovuto, nonostante gli sforzi fatti, all'errata scelta della stella di calibrazione (di diversa altezza sull'orizzonte, e data, rispetto il target) ho normalizzato il profilo della stella tratto dal Pickles con quello ottenuto in data 17 dicembre (calibrato in flusso correttamente con una stella del MILES) e i due profili si sono accostati molto (senza però combaciare perfettamente).
La stessa cosa ho fatto con Plotspectra riducendo lo "scaling" in Y (intensità) e questo è il risultato

aori_confronto spettri norm PS_Giorgio Clemente.png


Il fatto che nel blu (di meno) e nel rosso (di più) le intensità siano diverse rispetto il profilo standard per la classe spettrale M2I (DB Pickles), da quanto letto (grazie per il link) potrebbe essere attribuito alle limitazioni proprie del database Pickles (basato sugli classi spettrali e non sulle stelle) e all'angolo parallattico.
Per quest'ultimo faccio le seguenti supposizioni.
Nonostante Betelgeuse per data e orario della ripresa fosse quasi al meridiano non ho certezza che la fenditura fosse orientata perpendicolarmente all'AR (o per meglio dire l'asse X del CCD fosse parallelo all'AR, visto che la fenditura era posta parallela all'asse Y del sensore). Ricordo però che il crocicchio del baricentro fotometrico della guida era inclinato generosamente rispetto l'asse di AR. Dunque...
Leggendo il forum ho capito l'importanza dell'angolo parallattico. Grazie
Giorgio

PS: son fuggito dalla tavolata di Natale dove al secondo MegaJoule di calorie immesse nel mio organismo ho preferito fermarmi prima di uscire dalla sequenza principale... :ymsick:
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Messaggioda Paolo » 26 dic 2020, 16:24

Ciao Giorgio, smaltiti i megajoule di calorie? Io ancora no... ;)

Betelgeuse fondamentalmente e' una stella variabile. A parte il vistoso evento di "oscuramento" a cui abbiamo assistito un'anno fa circa, in questa stella cambiano in continuazione anche temperatura e opacita' della fotosfera. Io credo che se uno prendesse spettri perfettamente calibrati nel corso del tempo, troverebbe frequenti variazioni nel continuo. Siamo d'accordo che possono anche esserci dei "vizi" osservativi (ai quali dobbiamo aggiungere pure effetti di scintillazione se l'integrazione e' troppo breve, dato che il soggetto e' luminosissimo), pero' penso che il suo vero spettro non abbia un continuo che coincide sempre con un profilo come il Pickles M2I.

C'e' una eccellente risorsa di spettri amatoriali, https://britastro.org/specdb/index.php, dove puoi vedere e prelevare parecchi spettri di Betelgeuse (ma anche di tantissimi altri oggetti celesti, il database non e' specifico come ad esempio il BeSS che tratta una sola categoria). Anche da qui si evince una certa variabilita', devi pero' considerare che il db attraversa il particolare evento di cui parlavo sopra.

Se l'obiettivo e' una verifica di quanto e' affidabile la tua tecnica, ti consiglio di osservare target stabili, presi ad esempio dal catalogo Miles (escludi variabili, roba a emissione, ecc... purtroppo ne ne sono). Ad esempio puoi osservare due Miles di classe A, con una trovi la risposta strumentale, con l'altra controlli la coincidenza del continuo con il relativo spettro di libreria.

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Messaggioda Giorgio Clemente » 27 dic 2020, 20:20

Avevi ragione quando mi accennavi al telefono che la calibrazione in flusso non è affatto banale, anzi... Individuare il reale profilo spettrale di una stella, mi rendo conto ora che "sto masticando il boccone" di come richieda accortezza e conoscenze.
Per valutare le reali capacità del setup andrò, come da te consigliato, su profili spettrali standard.
Nel frattempo, visto che piove sempre, ho ritoccato la messa a fuoco dello spettroscopio e qualcosina ho migliorato :-B . Spero di arrivare alla R nominale dell'ALpy.
A proposito L-) lo spettro di Betelgeuse del 17 dic aveva sbps da 2 sec, quindi direi di escludere la scintillazione. Per caso hai qualche topic/link da consigliarmi :-? per quest'altro tormento concettuale (ovvero la scintillazione e i suoi effetti sul rendering di una ripresa spettrografica)?
Grazie
Giorgio
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Messaggioda Paolo » 28 dic 2020, 21:32

Ciao Giorgio, la spettroscopia a bassa risoluzione mi e' sempre sembrata piu' impegnativa di quella ad alta, concentrata su singole righe, dove il problema delle distorsioni del continuo e' meno sentito (o non e' influente perche' il continuo alla base viene normalizzato prima dell'utilizzo).

Per sapere se la scintillazione ha impatto bisogna vedere quanti spettri da 2 sec hai sommato. Se si tratta di uno solo o pochi, sicuramente ti ritrovi deformazioni nel continuo. Appena ritrovo una pagina web su astrosurf che tratta la questione, te la segnalo.

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Messaggioda Giorgio Clemente » 3 gen 2021, 20:19

Buonasera Paolo e ciao a tutti.
Approfittando di aver ripreso due stelle del catalogo Miles la stessa sera (il 31 dicembre scorso) per calibrare in flusso la Nova Persei 2020, accogliendo il suggerimento dato, ho alternativamente corretto della risposta strumentale ed atmosferica le due stelle utilizzando la prima come target e la seconda per la calibrazione per poi invertire i soggetti... Questo al fine di vedere se il setup utilizzato e l'elaborazione svolta siano efficaci :-B .
Ho fatto attenzione all'angolo parallattico (ad occhio) e lo spettroscopio era stato rifocheggiato da poco.

Ecco HD020041 corretta con l'HD003369

hd020041_20201231_852_Giorgio Clemente.png


e il confronto dello spettro elaborato con quello di libreria

hd020041_20201231_852_GC and Miles DB.png


e ora HD003369 corretta con l'HD020041

hd003369_20201231_839_Giorgio Clemente.png


e il confronto

hd003369_20201231_839_GC and Miles DB.png


Ora, tornando a Betelgeuse ripresa il 17 dicembre scorso (con 10 sbps da 2 sec; quindi escluderei la scintillazione).

aori_20201217_005_Giorgio Clemente.png


Premesso che è una stella variabile (il continuo non è standard nel tempo) che il DB Pickles ha dei limiti perchè è un catalogo di profili spettrali e non di spettri stellari e che nella serata molto probabilmente non ho posizionato la fenditura secondo l'angolo parallattico... guardate un po' lo spettro di Betelgeuse tratto dalla BAA (grazie Paolo) fatto da Hugh Allen qualche giorno prima della mia ripresa spettrografica :-o

aori_confronto spettri3_Giorgio Clemente.png


e quello da me ripreso confrontato con quello di Hugh Allen (nel continuo simile a quello del DB Pickles)

aori_confronto spettri2_Giorgio Clemente.png


Ora mi viene il dubbio se trattasi di una variabilità della stella nel "breve" periodo (4/5 giorni), del famigerato angolo parallattico o dell'approssimazione data dal profilo Pickles con quello reale dell'astro :-? .
D'altra parte lo spettro di Allen, a parte alcune righe di assorbimento, non si discosta molto nel continuo da quello del DB Pickles.
Appena posso riprendo nuovamente Betelgeuse con la speranza di migliorare le performances e di "risolvere" l'arcano.
Alla luce del controllo incrociato come giudichereste l'efficacia dell'accrocco?
Giorgio
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Messaggioda Paolo » 4 gen 2021, 19:34

Ottimo Giorgio, il risultato del test incrociato e' sicuramente indicativo di una buona tecnica osservativa e di riduzione dati. Ci sono degli scostamenti ma li capisco... per puro caso, una delle due Miles e' una stella posta dietro un denso strato di polveri intestellari (ce ne sono pochissime cosi' arrossate nel catalogo).

In teoria non dovrebbe comportare nulla il fatto che lo spettro sia arrossato (questa caratteristica, se dovuta alle polveri frapposte fra noi e la stella, dovrebbe mantenersi costante nel tempo). Ho letto pero' da qualche parte che alcuni spettri Miles arrossati potrebbero non essere nativi (ovvero quelli osservati) ma derivati da quelli de-arrossati, che rappresentano il target principale della missione Miles, mediante le formule dell'estinzione. Se cosi' fosse, potrebbero esserci delle differenze fra lo spettro vero e quello "ri-calcolato" che trovi in libreria. Morale, i guru della spettroscopia amatoriale (francesi, inglesi) sconsigliano di usare i profili cosi' arrossati della libreria Miles. Scusa, questa e' una cosa che non ti avevo detto...

L'estinzione causata dal mezzo interstellare si identifica con il parametro che trovi nel foglio excel "E(B-V)". Valori piu' alti di 0.3 indicano un arrossamento moderato. E(B-V)=0 significa che l'arrossamento non e' apprezzabile (o manca il dato). Per HD020014 E(B-V) vale 0.73.

Per quanto riguarda Betelgeuse, se hai tempo prova ad osservarla piu' volte usando sempre le stesse modalita', ovvero stessa stella di riferimento e stesso trattamento. Cosi' facendo possiamo capire se la variabilita' intrinseca impatta a breve termine come ipotizzato.

Hai sicuramente compreso che la fase piu' critica del nostro lavoro di riduzione dati e' la creazione della curva di risposta. ISIS e' completamente parametrico ad eccezione di questa fase che prevede azioni manuali come i tagli delle discontinuita', dei residui di picchi, delle zone con gli assorbimenti della nostra atmosfera, ecc. Eventuali differenze fra due distinti trattamenti dello stesso materiale possono essere dovuti solo a questo.

Paolo
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