Diferenciální fotometrie pomocí DSLR

[grajda]

jj, IRIS to dokaze a presnost je asi taka. Ked to uvadza Ch.B., nemam dovod mu neverit - je to autorita z najautoritovatejsich Akurat treba dbat na to, aby hviezdy neboli moc prepecene, teda sa signal pohyboval v linearnej casti. To sa da ale pre kazdy cip lahko zistit a pri dnesnych DLSR sa mozno riadit predpokladom, ze do 70% saturacie sa snimac chova linearne.To zní úžasně. Ještě si přečtu ten článek a uvidíme, co se dá dělat. Možná nakonec neskončím u SBIG ST 402 ME+BVI filtry... Ještě by mě zajímalo, zdalipak jsou prospěšná měření, prováděná jen přes V filtr... ...myslím si, že je to obdoba vizuálních odhadů a podle toho se s tím nakládá, ale nevím to jistě. Neboli, dají se prostě výsledky měření přes V filtr někam solidně posílat?

A teď nevím, zdalipak půjdu spát, nebo ještě pozorovat...

[opejcha]

Tak. A teď v tom mám ještě horší guláš, protože ve vlákně přesná ccd fotometrie jsem se mimo jiné dozvěděl toto:
Klasické fotometrické filtry Johnson-Cousins, definované Bessllem (1990) mají tloušťku kolem 4 mm a jsou vyrobeny z přesně definovaných skel firmy Shott. Bohužel díky konstrukci 402 není možné tam takové filtry umístit (protože filtrový karusel plní současně i f-ci závěrky) a proto jsou tyto filtry nikoliv standardní, ale napařované (tvořené vrstvou na běžném tenkém skle o tlouštce pod 1 mm). Netvrdím, že to nebude fungovat, ale přeci jen to není standard a průběh těchto napařovaných vrstev se k němu nějak (?) přibližuje. A čím se více budou lišit tyto filtry od standardních, tím hůře (pokud vůbec) půjde následně provést kalibarci Tvého systému na systém mezinárodní.
Neboli jeden kolega tady zdůrazňuje důležitost přesnosti filtrů, další kolega zase zanedbává chyby, přesnost celého řetězce degradující... Hmm, já jsu z toho jelen... Co takhle se na něčem shodnout, pánové?

Moje a vyse zminene tvrzeni nejsou v rozporu. Kazde z nich totiz mluvi o necem jinem a jinak vyznamnem. V mem minulem prispevku jsem se vyjadril prilis zkratkovite, takze to ted ilustruju na prikladu. Mejme CCD kamery A a B s maximem citlivosti lisicim se o 20nm (napriklad) a filtr I. Citlivost kamery A v oblasti propustnosti filtru I s rostouci vlnovou delkou klesa a celkove maximum propustnosti soustavy kamera+filtr se tak posune o par nm ke kratsim vlnovym delkam. Kdyz za filtr strcime kameru B, tak v oblasti propustnosti filtru je citlivost kamery porad klesajici funkci vlnove delky, ale s mirne odlisnym sklonem danym jinym maximem citlivosti kamery. Maximum propustnosti se tak posune ne o 2nm, ale o 4nm (napriklad).

Co se stane, pokud posuneme maximum propustnosti filtru I o 20nm? Vysledkem bude neco nejspis uplne nepouzitelneho, protoze v kombinaci s obema kamerami se maximum posune vzdy priblizne o 20nm. Mozna by to slo ukazat i nejak matematicky, napriklad pomoci nasobeni dvou Gaussovek s ruznymi sirkami a stredy.

Tim netvrdim, ze naparovane filtry jsou extremne horsi nez "normalni". Ale muze byt, ze naparovane filtry maji treba nejaky "leak" a pouzit to nepujde. Nebo do filtru nepadne nejaka vyrazna spektralni cara a nepujde to pak dobre transformovat. Proste kdyz je to mozny, tak je lepsi se drzet standardu, pokud existuje.

Snad se mi podarilo demonstrovat, ze vliv posunu maxima spektralni citlivosti CCD cipu hraje mensi roli nez stejny posun maxima citlivosti filtru. Presne standardni system neexistuje, je ale dulezite nebyt od nej natolik vzdaleny, ze by byl prevod nemozny.

http://www.astrosurf.com/buil/exoplanet/phot.htm
Omlouvam se, ale na tomhle odkazu zadnou svetelnou krivku menici se hvezdy nevidim. Dva hlavni zavery z obrazku v clanku jsou: diferencialni magnitudy (cerne) umoznuji odstranit rychle zmeny ve svetelnem toku zpusobenem atmosferou, ktere jsou jinak viditelne v instrumentalnich magnitudach (cervene). Za druhe, pomoci DSLR je mozne dosahnout na konstantni jasne hvezde smerodatne odchylky ~0.003mag pri diferencialni fotometrii.

Hvezda HD189733b byla pozorovana mimo dobu, kdy ji zakryva exoplaneta, protoze v opacnem pripade bych ocekaval, ze uvidim svetelnou krivku podobnou napriklad teto http://var2.astro.cz/tresca/transit-det ... 1220990244 (porizenou podobnym dalekohledem a formalne stejnym rozptylem). Ani jinde na strankach jsem nenasel svetelnou krivku dokumentujici menici se hvezdu. Zkousel jsem i Google Images s dotazem "dslr photometry", ale zadna relevantni svetelna krivka na me na prvnich dvou strankach nevykoukla.

[KDan]

Žádná relevantní světelná křivka nevykoukla možná proto, že drtivá většina proměnářů zcela jistě používá CCD kamery. Je nesporné, že v mnoha ohledech je to pro tento účel vhodnější instrument - a určitě je to dané i zažitými zvyklostmi. Mimochodem, myslím, že kdybychom obecně srovnali výkonnost prvních CCD kamer (respektive CCD senzorů v nich, používaných už hezkých pár let pro fotometrii) s dnešními DSLR CMOS a CCD senzory, byly by na tom ty druhé jmenované v některých parametrech líp.  

Za druhe, pomoci DSLR je mozne dosahnout na konstantni jasne hvezde smerodatne odchylky ~0.003mag pri diferencialni fotometrii.
Nedá se právě z tohoto závěru dedukovat, že DSLR půjde pro diferenciální fotometrii - za jistých předpokladů - docela dobře použít?

Mně rozhodně nejde o suplování vědeckých CCD kamer DSLR. Jde mně o myšlenku (zatím jen o ni, ale rád bych ji i ověřil, či vyvrátil), že pro amatérské počiny možná lze - a to se slibnou přesností - použít levnou DSLR, víme-li, jak na to.

[grajda]

Moje a vyse zminene tvrzeni nejsou v rozporu. Kazde z nich totiz mluvi o necem jinem a jinak vyznamnem. V mem minulem prispevku jsem se vyjadril prilis zkratkovite, takze to ted ilustruju na prikladu. Mejme CCD kamery A a B s maximem citlivosti lisicim se o 20nm (napriklad) a filtr I. Citlivost kamery A v oblasti propustnosti filtru I s rostouci vlnovou delkou klesa a celkove maximum propustnosti soustavy kamera+filtr se tak posune o par nm ke kratsim vlnovym delkam. Kdyz za filtr strcime kameru B, tak v oblasti propustnosti filtru je citlivost kamery porad klesajici funkci vlnove delky, ale s mirne odlisnym sklonem danym jinym maximem citlivosti kamery. Maximum propustnosti se tak posune ne o 2nm, ale o 4nm (napriklad).Co se stane, pokud posuneme maximum propustnosti filtru I o 20nm? Vysledkem bude neco nejspis uplne nepouzitelneho, protoze v kombinaci s obema kamerami se maximum posune vzdy priblizne o 20nm. Mozna by to slo ukazat i nejak matematicky, napriklad pomoci nasobeni dvou Gaussovek s ruznymi sirkami a stredy.Tim netvrdim, ze naparovane filtry jsou extremne horsi nez "normalni". Ale muze byt, ze naparovane filtry maji treba nejaky "leak" a pouzit to nepujde. Nebo do filtru nepadne nejaka vyrazna spektralni cara a nepujde to pak dobre transformovat. Proste kdyz je to mozny, tak je lepsi se drzet standardu, pokud existuje.Snad se mi podarilo demonstrovat, ze vliv posunu maxima spektralni citlivosti CCD cipu hraje mensi roli nez stejny posun maxima citlivosti filtru. Presne standardni system neexistuje, je ale dulezite nebyt od nej natolik vzdaleny, ze by byl prevod nemozny.Kdyby jsme (kdybychom) tohle měli opravdu hodnověrně zhodnotit, museli by jsme vzít křivky citlivosti pár CCD, standardní filtry, filtry ke kameře ST 402 a nějakou "průměrnou" hvězdu, řekněme sp. třídy F, nahrazenou pro jednoduchost absolutně černým tělesem a za zanedbání vlivu extinkce mě snad nikdo vraždit nebude. A pak hezky násobit spektrální zářivý tok hvězdy, křivku propustnosti filtru a QE kamery. No, a protože ty funkce u filtrů, ani CCD jen tak něčím rozumným neproložíme, tak od začátku až do konce numericky by jsme (bychom) si určili plochu pod nimi a z poměrů těch ploch mohli usuzovat na vliv použitého CCD a použitého filtru. Pokud to jinak nepůjde a neshodneme se na jednom názoru, tak to asi udělám. Tohle, ale rozhodně nemá smysl, uvážíme- li že SBIG se svými skromnými napařovanými filtry právě tyhle vlivy započítala, protože na stránkách výrobce se můžeme dočíst:

If one compares the shape of the curve of the custom I filter to the standard Bessell I filter, the custom filter has a sharper cutoff in the near IR whereas the Bessell filter continues to pass light well beyond 1000nm. However, when the QE curve of the camera is taken into account, there is virtually no difference in spectral response between the custom I filter and the Bessell filter. This assures that data collected with the ST-402ME+BVI filters will be consistent with other systems using the Bessell standard filter definitions.

Že by měl nějaký z fotometrických filtrů sbig "leak", to se mě docela nezdá...

http://www.sbig.com/sbwhtmls/402bvi.htm

[KDan]

Dovolte mi malou filozofickou odbočku:

Chtěl bych ale podotknout, že by bylo vhodné nejprve stanovit, jak přesně chceme měřit a pak okolnosti o nichž předem víme, že je zanedbáme.

Jakmile uchopíme kterýkoliv problém zcela rigorózně, dojedeme zcela logicky k závěru, že měření v amatérských podmínkách mají jistá omezení - ale nám, amatérům, by tohle přece nemuselo vadit, pokud víme, o jaká omezení jde a pokud se jimi výsledek pouze zkreslí, ale principálně nezmění.

Mým záměrem rozhodně není pomocí DSLR suplovat drahé fotometrické vybavení. Jde mně o to, jestli jsem schopný tímto nástrojem se slušnou jistotou detekovat některé velmi zajímavé a z hlediska signálu "slabé" jevy.

[grajda]

Tak jsem si ten článek musel nechat přeložit a zní to dost slibně. Napadl mě snad jediný problém s ohledem na nutnost rozostření snímku- superpozice dvou hvězd, na kterou asi bude potřeba dávat majzla...

Chtěl bych ale podotknout, že by bylo vhodné nejprve stanovit, jak přesně chceme měřit a pak okolnosti o nichž předem víme, že je zanedbáme.Jakmile uchopíme kterýkoliv problém zcela rigorózně, dojedeme zcela logicky k závěru, že měření v amatérských podmínkách mají jistá omezení - ale nám, amatérům, by tohle přece nemuselo vadit, pokud víme, o jaká omezení jde a pokud se jimi výsledek pouze zkreslí, ale principálně nezmění.Mým záměrem rozhodně není pomocí DSLR suplovat drahé fotometrické vybavení. Jde mně o to, jestli jsem schopný tímto nástrojem se slušnou jistotou detekovat některé velmi zajímavé a z hlediska signálu "slabé" jevy.A co, když si drze dovolím tvrdit, že při zavedení jistých korekcí půjde dělat i fotometrie proměnnek?

[KDan]

A co, když si drze dovolím tvrdit, že při zavedení jistých korekcí půjde dělat i fotometrie proměnnek?

No vždyť tohle právě celou dobu naznačuju, já osobně jsem si tím skoro jistý. Je ale otázkou, co lze vědecky vzato považovat za relevantní světelnou křivku. Neměl jsem v úmyslu suplovat vědecké výsledky; ve většině případů mi v amatérské astronomii jde o potvrzení jejich tendence amatérskými prostředky.

Diskutuju jen o dosažitelné přesnosti.

Snad se můžu považovat za experta v oblasti fyziky příjmu slabých signálů v prostředí silného rušení v rádiovém oboru. Filozoficky bráno předpokládám, že Matka příroda mezi rádiovým a optickým oborem spektra žádné převratné kotrmelce nedělala, přece - natura non facit saltus...

Bezesporu platí, že DSLR umí zpracovat slabé signály se slušnou hodnotou poměru signál šum a stejně tak platí, že její amplitudové spektrální charakteristiky mají vyhovující rozsah, navíc ani dynamický rozsah měření není malý - tak proč tolik skepse?  

[grajda]

myslel jsem měření na úrovni blízké té vědecké...

[KDan]

Dovolím si malou provokaci - o které vím, že ji astro-fórum nemá příliš rádo. Chtěl bych změnit směr cesty - obrátit směr argumentací od "proč to nejde" k "jak by to mohlo jít a jaká by to mělo omezení". Vím, že praktici nemají příliš rádi teoretiky, ale to je možná i tím, že se spolu neznají jinak než prostřednictvím omezeného komunikačního nástroje - jakým podobná fóra určitě jsou.

Jak funguje fotometrie hvězd? Z hlediska principu metody měření a měřicí sestavy si lze jen těžko představit něco jednoduššího. Proč si to troufám říct? Některé metody měření - třeby ty, pomocí nichž se měří doby života některých prapodivných částic, vzniklých v urychlovačích - jsou zkrátka neskonale složitější. Nepopírám, že pro přesnou "vědecky hodnotnou" fotometrii proměnných hvězd je potřeba náročné a drahé vybavení.

Nicméně, když jsem tak trochu šátral v nehluboké historii CCD fotometrie: Kdyby tehdejší proměnář viděl současný nezmršený amatérský snímek noční onlohy, pořízený dnešní DSLR s malým teleskopem, dám své dobře vychozené boty pro horské túry za to, že by mu bývaly tekly sliny a povzdechl by si: Tohle tak mít pro fotometrii... Samozřejmě, různě by to vylepšil, třeba chlazením, a podobně - ale dokázal by tím spoustu věcí (a jeho výsledky by byly široce publikovány).

Zkusme tedy obrátit směr argumentací - co by s přístrojem, jako je DSLR (jejíž poměr cena/výkon je pro amatéra vynikající) šlo v oblasti fotometrie podniknout?

[ceres]

to grajda, KDan: Kacirske myslienky, to je moje  :D Konecne pekne vlakno...

Myslim si, ze by s tym islo robit vela veci - napriklad patroly na objavovanie novych premeniek atd. Kdesi mam pracu, ktora sa zaoberala sustavnym polrocnym snimanim myslim M35 za ucelom najdenia TNO. To je vlastne tiez fotometria Nieco podobne sa iste da skusat napriklad v redsich oblastiach MW, kde je sanca na najdenie novych premennych velmi vysoka. Alebo monitorovanie niektorych PH, ktore nemaju "hladke" krivky - istotne je sanca objavit aj pomocou DSLR exoticke efekty, ktore krivky deformuju (vplyv roznych diskov, velke skvrny na niektorej zo zloziek a pod.). Treba si totiz uvedomit, ze nie kazda fotometria potrebuje presnost 0,000000001 mag  :P Tu ide len o to, aby sa vhodne zvolil program.

Z toho mi vyplyva ponaucenie, ktore uz trochu nacrtol KDan v prispevku #23: Jeden by ocakaval od tunajsich premenarov, ze sa k takemuto problemu postavia "celom" a skusia poradit, vytypovat, usmernit. Mam vsak dojem, ze pristup je skor v rovine "neplette se nam tady s tema svyma amaterskyma napadama". Forum by ale malo byt asi o inom, nie  :-/ ***

Kazdopadne ale treba pristupit od teorie k praxi a nieco cielene nafotit a omerat. Myslim, ze potom pribudnu aj argumenty ::)

*** neda mi nespomenut trochu odlisny pristup, ktory som zazil pri nasich pokusoch o fotometriu blizkozemnych asteroidov. Celu problematiku som konzultoval s Petrom Pravcom, ktory sa k nasim "amaterskym" pokusom postavil velmi ustretovo. Dnes uz viem "kde udelali soudruzi z NDR chybu" a viem aj to, ze nas smer nebol nespravny. Ako napisal KDan, dnes my amateri disponujeme "za par korun" technikou, o ktorej pred dvadsiatimi rokmi profesionali len snivali. Cela ta veda je vsak o postupoch spracovania a o redukcii nasnimaneho materialu. Keby ste videli snimky, z akych sa robi veda, asi by ste sa nestacili cudovat  8-)

[grajda]

Tak, hezky napsaný. A teď je tady otázka, které se kde kdo tady tak trochu opatrně vyhýbá (aspoň mám ten pocit), a tou je, zdalipak by šlo ty vaše EOSy nějak napasovat na standardní fotometrický systém, aspoň na V a napáchat s tím skutečný měření, který by bylo posláno někam do míst, kde pozorování a měření proměnek organizují. A když už jsme u toho, neodradil by je v záznamu měření text "měřeno CAN...".

A další věc: Čekám lačně a nedočkavě na návrh nějakých metod a diskuzi o nich... ...ale tady jako někdo, kdo ještě nikdy neudělal byť jedinou pořádnou astrofotku, nebo měření, přispět nemůžu.

Mimochodem, co se týče proměnnek, napadlo mě už před nějakým časem řešení levnýho fotometru, ale radši jsem se s tím tady nikdy nepochlubil, páč vím, jak by to dopadlo. Přitom je tady plno lidí, kteří by mohli být svými znalostmi přínosem, jenže oni jsou ochotní od "kacířských myšlenek" tak maximálně odrazovat.

PS: Jaký je rozdíl mezi praktiky a teoretiky? Nezačíná snad téměř každý řešení technickýho problému nastudováním teorie a potom teprve konáním? Nedovedu si představit, že by jsem (bych) připojil jednu nohu tranzistoru na odpor, druhou na napájení, třetí... ...a když by to nefungovalo, zkusil to jinak... atd. Já prostě nedokážu zdravým rozumem pochopit, jak může někdo oddělovat "teorii" od "praxe". A co jsem už za život pár takových lidí poznal, vždycky to byli tací, kteří NIKDY s ničím novým, třeba užitečným nepřišli, ale ze strachu, že ti druzí s něčím přijdou, je od jejich nápadů všemožně odrazovali. To, co vidím na AF (a nejen v tomto vlákně), mě spoustu těchto situací ze života připomíná. Já sice teorii příliš neznám, ale třeba už jen to hledání nového mě vždycky přinutí se něco naučit. A stejně tak potřeba řešit nové a nové technické problémy. Ale zato navrhnout zdroj konstantního proudu s jedním trafem, usměrňovačem, filtrem dvěma tranzistory, odpory a zenerkami, to mě nikdy nebavilo (ale právě tímto jsem si před nedávnem přivydělal)- a nebavilo mě to přes to, že o sobě říkám, že elektronika je můj koníček.

[robert]

Nieco podobne sa iste da skusat napriklad v redsich oblastiach MW, kde je sanca na najdenie novych premennych velmi vysoka. Alebo monitorovanie niektorych PH, ktore nemaju "hladke" krivky - istotne je sanca objavit aj pomocou DSLR exoticke efekty, ktore krivky deformuju (vplyv roznych diskov, velke skvrny na niektorej zo zloziek a pod.)Předběžně odkazuji na vlákno "celooblohový monitor" a po neděli přidám další zkušenosti.Po testech snímání a vyhodnocování jsem se v podstatě zadřel na SW pro fitování snímků s katalogem -snímací sestava Canon350 + sonar 135 = pole cca 9x6st!

[KDan]

PS: Jaký je rozdíl mezi praktiky a teoretiky?
Praktik je podle mě a v tomhle případě ten, kdo nějaká měření praktikuje už dlouho a je "rozmazlený" možnostmi drahých a přesných měřicích přístrojů - a pak si proto nedovede často prakticky ani představit, že by podobného (byť ne stejného) výsledku mohl pro spoustu měření, byť určitě ne pro všechny dosáhnout i pomocí daleko méně sofistikovaného přístroje.

Tím samozřejmě nemyslím nic zlého ani osobního.

Znám to z vlastní praxe: Když měřím úroveň nějakého signálu, jdu s tím hned na spektrální analyzátor (který stojí milión korun), přičemž bych to samé s jistou dávkou nepohodlí mohl změřit i vysokofrekvenčním voltmetrem (který stojí tak dvacet tisíc korun).

[robert]

zdalipak by šlo ty vaše EOSy nějak napasovat na standardní fotometrický systém, aspoň na V a napáchat s tím skutečný měřeníV loni při testech monitoru jsem zkusil fotometrii tuším Z Her(s tou sestavou Canon 350 + sonar 135 + clear) -minimum bylo ovšem ne příliš kvalitní.Možná s menším zorným polem? - pokud bude čas zkusím se Sonarem 300.

[KDan]

V loni při testech monitoru jsem zkusil fotometrii tuším Z Her(s tou sestavou Canon 350 + sonar 135 + clear)  -minimum bylo ovšem ne příliš kvalitní.Možná s menším zorným polem? - pokud bude čas zkusím se Sonarem 300.
Nemáš někde tu výslednou křivku? Zajímalo by mě, jak vypadá - s tak krátkým ohniskem.