Proc jsou hvezdy na snimku kolecka?

Vabra · #1

Zdravim,

Z delsi doby bez moznosti vyjit ven a neco pekneho si vyfotit si tak premyslim nad blbostma a napadlo mne ze vlastne nevim co je pricinou toho, ze se "bodove" objekty hvezd pri fotografickem zpracovani stavaji plosnymi kolecky s prumerem (jak, linearne?, logaritmicky?) odpovidajicim pomerne jasnosti.

Napadlo mne samozrejme nekolik pricin jako:
- opticke vlastnosti objektivu (v ruznych vlnovych delkach, ale pak by na toto jednani mel velky vliv pouziti filtru)
- seeing, ktery rovnomerne rozmaze hvezdu okolo prislusneho bodu (asi by byl rozdil pri pouziti ruznych prumeru a expozic, ktery neni pozorovan)
- vlastnosti cipu/filmu (kupodivu oba se chovaji v tomto smeru stejne coz je asi diskvalifikuje).
- castecne vlnovy charakter svetla (muj nejzhavejsi kandidat).

Vi nekdo presne proc to tak je? Da se toto chovani nejak kvantifikovat popsat (jednoduchymi) rovnicemi?

Diky,

Pavel

#2

Buď si jistý, že se uplatňují všechny vlivy, které jsi vyjmenoval, a to ještě v závislosti na jasnosti hvězdy pokaždé jinak.

U malých hvězd, které nesaturují pixely senzoru, je průměr kotoučku určen buď velikostí zobrazovaného bodu optiky (spot-size) to hlavně u krátkých ohniskových vzdáleností, kde je velikost seeingu pod rozlišovací schopností senzoru. U delších ohnisek pak jde o kombinaci spotu a vlivu seeingu, o těch opravdu dlouhých převáží seeing. A to neuvažuji nepřesnou pointaci v nějaké toleranci.

Pokud je hvězda jasnější, tak se k tomu ještě přidají další vlivy jako rozptyl světla v soustavě, difrakce na hranách objektivu (sekundáru, pavouka).

Pochybuji, že je možné to posat exaktně nějakými rovnicemi, a už určitě ne jednoduchými. Ani vztah mezi jasností a velikostí kotoučku nebude žádná hezká a jednoduchá funkce.

Jediné, co je lineární a používá se v CCD fotometrii, je součet hodnot pixelů v kotoučku hvězdy, za podmínky že hvězda nezpůsobí při dané expoziční době saturaci pixelů a senzor nemá antiblooming (odezva je lineární). Tyto podmínky je třeba zajistit při snímání.

Zajímalo by mne při této příležitosti, jak se to dělalo před nástupem CCD. Měřilo se jen pomocí fotometrů, nebo to šlo i z astronomických desek a filmů ? Neměly nějaké vlastnosti, které zajišťovaly alespoň nějak definovaný vztah jasnosti, expoziční doby a průměru kotoučku ?

MilAN · #3

MMys napsal:
Zajímalo by mne při této příležitosti, jak se to dělalo před nástupem CCD. Měřilo se jen pomocí fotometrů, nebo to šlo i z astronomických desek a filmů ? Neměly nějaké vlastnosti, které zajišťovaly alespoň nějak definovaný vztah jasnosti, expoziční doby a průměru kotoučku ?
Pokud vím, běžně se dělala fotometrie z fotografického materiálu. Neměřily se ale průměry hvězd, ale hustota obrazu. Musel se kalibrovat každý snímek, pořizovala se na něj fotometrická škála ( fotometrický klín), protože do procesu vstupovalo příliš vlivů ( stáří emulze, teplota skladování, teplota při fotografování, teplota, čas a kinetika vyvolávání, vlastnosti a stáří vývojky .....)

#4

Jasně, díky za info, tahle doba mě nějak prošla v dětských letech, a když jsem se dostal k astrofotografii, tak už byl film na ústupu a začal vítězit křemík

Vabra · #5

Martine diky za nazor.

Dale bych diskusi zjednodusil na priklad "jasne" hvezdy (tj Spot opticke soustavy nebude tim prevazujicim cinitelem) a samozrejme bych pro ucely teto diskuse zanedbal vsechna protazeni dana nepresnou pointaci.

Proti vlivu seeingu hovori zase fakt, ze konec koncu i na fotografiich z "Habla" jsou ruzne jasne hvezdy ruzne velke (samozrejme ze difrakcni krize jsou tam krasne videt).

Coz mne vede zpet k puvodni domence, ze prevazujicim faktorem bude zrejme difrakce (ohyb svetla dany jeho vlnovym charakterem)...

#6

Myslím, že nebude. U difrakce se bavíme o odchylkách ve velikosti Airyho disku a několika difrakčních kroužků okolo něj. Toto se schová spolehlivě už ve velmi malém kotoučku hvězd.

Hlavním zdrojem velikosti kotoučku (každopádně u jasnějších hvězd, které teď chceš řešit) podle mne je téměř vždy rozptyl světla v soustavě. Ať už jde o rozptyl na optických členech, nebo na vlastním senzoru.

MilAN · #7

Ale i velikost Airyho disku a difrakčních kroužků závisí na světelnosti objektivu. A hlavně , u jasnějších hvězd jsou i difrakční kroužky vyšších řádů tak jasné, že splývají s kroužky nižších řádů a v ohniskové rovině tak vytvářejí disk - a to o to vštší, čím je hvězda jasnější.. Navíc se do toho samozřejmě promítnou všechny vady optiky, které vedou k tomu, že zobrazení nebude nikdy ideální bod ani u špičkové optiky.

Maser · #8

MMys napsal: U malých hvězd, které nesaturují pixely senzoru, je průměr kotoučku určen buď velikostí zobrazovaného bodu optiky (spot-size) to hlavně u krátkých ohniskových vzdáleností, kde je velikost seeingu pod rozlišovací schopností senzoru.
Mám jen takový jednoduchý dotaz. Jak se spočítá "spot-size"? :-/

MilAN · #9

Z přesných parametrů optických prvků se spočítá některým z programů pro výpočet optiky ( např. OSLO, MODAS ...)

#10

No, obvykle lze spočítat v nějakém SW pro návrh optických soustav (známe-li konstrukci soustavy), nebo se odečte z údajů či grafu, který dodal výrobce optiky.

Maser · #11

Aha.

Takže na to tedy neexistuje jednoduchý vzorec, jako třeba pro výpočet zvětšení či světelnosti?

#12

Bohužel, nebo nejvýše tak pro jednoduché soustavy, třeba pro parabolické zrcadlo bez korektoru. Ale určitě ne pro slušnou astronomickou optiku sestávající z korekčních členů. Obvykle se to řeší numericky pomocí ray-tracingu pro paprsky pod různými úhly. Pokud tě to zajímá, podívej se na ty SW, co zmiňoval Milan, a na to, jak vypadá takový spot diagram pro různé soustavy.

Maser · #13

Jojo, už sem si stáhl MODAS. Chci si to právě spočítat, abych věděl, jestli má senzor EOSe 350 větší nebo menší rozlišení než právě velikost spot-size.
Díky panové za odpovědi.

#14

To nespočítáš, neznáš parametry soustavy tvého SCT, ale z toho, co vím z kolegova přístroje, jak kreslí SCT, tak tě mohu ujistit, že spot na ose je kolem 20-25um. A v kraji APS formátu klidně i 2x tolik. Ber to s rezervou.

A jen poznámka na okraj: Špičkové fotografické přístroje mají spot kolem 5-10um, tedy mnohdy stále více, než současné DSLR a i některé CCD kamery.

A aby to nestačilo, tak už u ohnisek kolem půl metru a více je rozmazání hvězdy vlivem seeingu většinou několikrát větší než spot.

Pepan · #15

MilAN napsal: Z přesných parametrů optických prvků se spočítá některým z programů pro výpočet optiky ( např. OSLO, MODAS ...)
Už po několikáté jsem na AF narazil na odkazy týkající se těchto programů, poraďte nezasvěcenci, kde je lze stáhnout?