HRV-MM: misura velocità radiale
HRV-MM: misura velocità radiale
vorrei condividere il metodo di misura della velocità radiale che mi è stato consigliato da Ernst Pollmann e che prevede l'utilizzo del metodo "mirroring". Cerco di sintetizzare quanto descritto nel pdf che allego.
Normalmente i metodi più diffusi per la misura della RV sono i seguenti:
a) Cross-correlation method: che si basa sulla correllazione tra lo spettro ottenuto sperimentalmente e lo spettro di stelle standard RV, o spettri stellari sintetici ottenuti utilizzando modelli o altre soluzioni similari.
b) Fitting del profilo della linea con funzioni Gauss, Lorentz o Voigt. Credo che questo metodo venga utilizzato su ISIS ma non ne sono sicuro.
Il meno conosciuto metodo "mirroring" è quello utilizzato da Ernst in tutte le sue valutazioni di RV e prevede i seguenti passaggi:
1) lo spettro centrato sulla lunghezza d'onda da esaminare viene capovolto in modo speculare, dove l'asse di simmetria è centrato sul valore di laboratorio della lunghezza d'onda scelta;
2) si sposta il profilo capovolto sopra il profilo originale cercando di sovrappore i due profili al meglio e nella particolare zona di interesse (ex. H alpha)
3) si esegue esattamente come da punto 2) cercando questa volta di centrare le ali a sinistra e destra di H alpha.
Non spaventatevi tutto ciò viene realizzato molto comodamente ed in poco tempo dal software free: HRV-MM che potete scaricarvi presso il sito di Roland Buecke:
http://www.astro.buecke.de/
Il software è relativamente semplice da utilizzare:
- una volta installato ed avviato si presenta la prima finestra:
potete notare che è necessario inserire:
- i dati dell'oggetto sul quale vogliamo misurare la RV con i dati RA e DE,
- la data dell'osservazione, il tempo UT
- i dati del proprio osservatorio.
Il pulsante "add" è molto comodo perchè evita di dover ripetere ognivolta l'inserimento dei dati, vi potete creare il vostro database di oggetti ed osservatori (se osservate da più siti). Il pulsante "open spectrum" permette di caricare lo spettro da esaminare, nell'esempio ho caricato lo spettro di pi Aqr che ho ripeso recentemente. Il profilo deve essere ovviamente calibrato e normalizzato.
Quindi si passa alla pagina "Parameters"
dove si devono inserire:
- la lunghezza d'onda di riferimento (lambda di laboratorio)
- la "correlated spectral region": dunque questo parametro non è altro che l'estensione dell'area del profilo spettrale che vogliamo studiare. Cambiando il valore e cliccando sul pulsante "show spectral region" è possibile evidenziare l'area che sarà sottoposta ad analisi, che sarà evidenziata in rosso sul vostro stesso profilo che prima era evidenziato in verde:
chiaramente vedrete in rosso solo la parte che rientra nella percentuale imputata e la restante parte resterà verde.
- Adavanced parameters of spectral region: questa è la parte che richiede maggiore attenzione. Qui dobbiamo evidenziare i limiti di Intensità all'interno dei quali si deve compiere l'analisi. Se per esempio inserite lo spettro di 28 Tau che presenta un picco di assorbimento centrale piuttosto profondo che scende sotto il continuto normalizzato ad 1 dovete tenerne conto. Nell'esempio non ho utilizzato questa funzione infatti il pulsante non è selezionato.
- Velocity range of correlation: è la tolleranza sulla correlazione di sovrapposizione dei profili core e wings. Detto così mi rendo conto che non si capisce ma se provate a cambiare quel valore vi renderete conto immediatamente di come cambia il risultato di RV.
- Number of supporting points per pixel: più è alto questo parametro maggiore sarà il tempo necessario per l'analisi. Di fatto l'algoritmo reitira su più punti del profilo/pixel. Non sempre vale la pena inserire valori alti ed attendere tanto tempo. Come sempre dipende da caso a caso e dalla precisione richiesta.
- Resolution of correlation: si spiega da solo, è la precisione del risultato dopo la virgola.
A questo punto si clicca su "Start" e si ottiene il valore visibile sia sulla sottofinestra "Results" che sulla parte bassa della finestra principale:
per pi Aqr ho ottenuto -4,8 km/s (valore di riferimento Simbad: -4,9 km/s) ! Questo utilizzando uno spettro ottenuto con reticolo da 1800 linee.
Cliccando per curiosità sulla sottofinestra "Correlated lines" potete verificare la teoria che sta dietro a questa analisi ed in particolare la sovrapposizione a livello di core e wings (basta cliccare sulle due frecce scure in basso):
spero che questo piccolo tutorial su l'utilizzo di HRV-MM sia sufficientemente chiaro. Consiglio di esercitarsi prima su stelle a RV nota oppure cercando di replicare i valori pubblicati da Ernst Pollmann sulle diverse Be binarie.
Un caro saluto e felice 2016 !
Marco Leonardi
Re: HRV-MM: misura velocità radiale
Re: HRV-MM: misura velocità radiale
riferimenti molto interessanti.
Saluti
Lorenzo Franco
Re: HRV-MM: misura velocità radiale
Quale sarebbe in questo caso l'utilita' della Vrad calcolata sovrapponendo le ali (Rv wings)? Comprendo invece meglio il senso della Rv core.
A presto!
Paolo
Re: HRV-MM: misura velocità radiale
Paolo ha scritto:Mi piacerebbe capire il senso fisico delle Vrad trovate facendo sovrapporre diverse regioni della riga (core e wings).
Paolo, come hai centrato perfettamente il metodo mirroring è particolarmente idoneo per le linee assimetriche e permette di stimare le RV su diverse zone del profilo assomigliando quindi al metodo della linea bisettrice così come dichiarato sul documento che ho citato nel post precedente. Non capendone più di tanto sono andato a fare una ricerca e ho trovato la fonte qui sotto che cerco di riassumere. Vi prego però di segnalarmi se non ho compreso oppure non è chiaro.Paolo ha scritto:Quale sarebbe in questo caso l'utilita' della Vrad calcolata sovrapponendo le ali (Rv wings)?
Nel caso di una linea di assorbimento la bisettrice è il punto medio del segmento orizzontale che collega la parte dx e sx del profilo con lo stesso valore di flux. La linea bisettrice è la linea che si ottiene uninendo i punti delle diverse bisettrici inclusi dal core alle wings:
(fonte: http://arxiv.org/pdf/astro-ph/0508096.pdf)
facendo zoom sull'asse delle RV la figura qui sotto mette meglio in evidenza la differenza delle RV lungo la linea bisettrice e le assimetrie della linea bisettrice stessa che si sposta dal core alle wings:
E' possibile quindi valutare quantitativamente lo sviluppo delle RV lungo la linea bisettrice per calcolare la BVS (bisector velocity span). Questa si determina valutando la zona in prossimità del core (bottom) e la zona in prossimità delle wings (top). La differenza dei valori medi di velocità al top (Vtop) e al bottom (Vbottom) è la BVS che può essere correlata con la RV di quella linea.
Il risultato della correlazione tra BVS e la RV, compiuto con opportuni algoritmi, permette di:
- evidenziare eventuali errori umani (ex. inpreciso inseguimento dell'oggetto, non uniforme-simmetrica illuminazione della fenditura, riduzione dati, instrumental response, etc.) e quindi evidenziare eventuali errori di valutazione della RV;
- effetti su RV causati da una stella compagna o da altri elementi orbitanti e supportare con una correlazione BVS e RV il risultato ottenuto dall'osservazione che non è fondato sulla sola determinazione della RV.
Credo che per queste ragioni Ernst preferisca utilizzare questo software per la misura della RV basato sul mirroring. Ernst si trova infatti a ricevere spettri dello stesso oggetto prodotti da noi amatori con le attrezzature più disparate, e quindi necessario valutare la RV utilizzando un metodo che evidenzi in particolare errori umani.
Mi sento però di dire che la risoluzione ed i limiti dei nostri strumenti non ci permetta di godere pienamente del metodo mirroring per gli aspetti RV mentre sicuramente ci "becca" quando siamo imprecisi. Lasciamo perdere poi quando gli spettri sono ripresi da un terrazzo e osservando il cielo contaminato di Milano. Sono sempre più convinto che in questa attività astronomica amatoriale l'unione fa la forza del risultato !
Ciao
Marco Leonardi
Re: HRV-MM: misura velocità radiale
Come sempre riuscite a sviluppare delle bellissime ed interessantissime discussioni spettroscopiche su questo forum.
Ringrazio Marco per averci fatto conoscere questo software.
Interessante il discorso intrapreso con Paolo, sempre attentissimo sulle varie questioni.
Nel mio piccolo, ho voluto provare il software con una vecchia ripresa del 2014 fatta sulla stella Altair con l'Lhires III e reticolo da 2400 l/mm.
Ho provato a variare alcuni parametri per capire come cambiava il risultato ed ho trovato che, almeno nel caso da me sperimentato, al variare, anche di poco (sole 2 unità) il parametro "Correlated spectral region", a parità di tutti gli altri parametri, il risultato finale cambiava moltissimo.
Vi descrivo i miei risultati con i vari parametri:
Caso 1)
Number of supporting points per pixel = 15 points/pixel
Velocity range of correlation = +/- 60 pixel
Correlated spectral region = +/- 12 Angstrom
Heliocentric Radial Velocity HRV = - 26.5 km/s (Valore in ottimo accordo con i -26.6 +/- 0.4 km/s pubblicati dal Simbad)
Caso 1)
Number of supporting points per pixel = 15 points/pixel
Velocity range of correlation = +/- 60 pixel
Correlated spectral region = +/- 14 Angstrom
Heliocentric Radial Velocity HRV = - 13.6 km/s (Valore pari a circa la metà di quello reale)
Salendo ulteriormente con il valore "Correlated spectral region" il risultato risulta ancora più errato.
Mi chiedo se esiste quindi un modo di capire quali siano i valori più corretti da assegnare ai vari parametri per non incorrere in errori anche grossolani. In questo caso è stato facile capire quale dei due risultati fosse quello più corretto perché il valore reale era noto, ma nei vari altri casi? Come possiamo sapere se e quanto fidarci dei risultati?
Allego le varie schermate con i due parametri per evidenziare su cosa stavo lavorando e cosa ottenevo.
Grazie ancora e a presto.
Caso 1 ==> Correlated spectral region = +/- 12 Angstrom --> HRV = -26.5 km/s Caso 2 ==> Correlated spectral region = +/- 14 Angstrom --> HRV = -13.6 km/s
Re: HRV-MM: misura velocità radiale
se decidi di non attivare la finestra "activate adavanced parameters" è meglio se cerchi di incrementare il valore "correlated spectral region" ad un valore che ti permetta di coprire gran parte del profilo (esempio: +/- 95 Angstrom). Utilizza il pulsante "show spectral region" per controllare.
Se invece come hai fatto decidi di analizzare solo una sezione del profilo allora è necessario che riduci ancora di più il valore "correlated spectral region". Prova a portarlo a 4 o 5 ed accertarti che siano visibili anche per poco le line orizzontali a sx e dx. Vedi sotto questo esempio :
parti quindi da un valore piuttosto basso di Angstrom e valuta la RV, quindi aumenta solo di un Angstrom e valuta ancora la RV, e così via fino a quando il valore di RV si stabilizza. Quello è il valore corretto.
Se hai difficoltà mandami pure (mleonardi10(at)gmail.com) il file dat del profilo che ci provo tra oggi e domani. Poi lunedì sono di nuovo via per lavoro e mi sarà difficile trovare il tempo per un mesetto.
Buon fine settimana,
Marco Leonardi
Re: HRV-MM: misura velocità radiale
Se ho capito bene il nemico nr.1 rimane l'errore sistematico (offset) nella calibrazione in lunghezza d'onda dei nostri spettri. Per l'h-alfa e' piu' semplice per la presenza delle righe telluriche ma in altre regioni dello spettro siamo piu' esposti al rischio.
A proposito di righe telluriche, credo che vadano tolte prima di dare in pasto il profilo al software. Non se se nel profilo di Nico, essendo cosi' marcate, possano essere causa di problemi.
Segnalo che il semplice mirroring di un profilo puo' essere fatto in ISIS da Tool -> Spectra processing 3:
Sto scaricando il software HRV-MM 2, appena riesco lo provo anche io. Sul sito tedesco vedo che esiste anche un altro tool chiamato SpecRaVE - Spectroscopic Radial Velocity Evaluation che sembra analogo (non ho approfondito). Marco, sai cosa consiglia Ernst?
A presto
Paolo
Chi c’è in linea
Visitano il forum: Nessuno e 1 ospite