Calibrar filtros para fotometría y envío a AAVSO

[eprimucci]

La AAVSO (http://aavso.org) mantiene una base de datos de fotometría de miles de estrellas. Al momento de escribir ésto son más de 36 millones de mediciones. Para más información acerca de la AAVSO ver https://www.aavso.org/visionmission

 

Las mediciones del cambio de magnitud de las estrellas variables se pueden realizar de diversas formas: visual, es decir, a simple vista, con cámaras CCD o PEP (fotoeléctrica, con fotómetros). En mi caso uso una CCD. Elijo una estrella con ayuda de un programa de planificación (PeriodicVSOPlanner, gratuito) y le "saco muchas fotos". Entre 200 y 300. Se deben tener en cuenta muchos factores, como la posición de la Luna (que siempre molesta en una parte del mes, la saturación del chip CCD y varias cosas más). Por suerte el guiado no es crucial con una buena puesta en estación. Si la montura es buena, no usamos guiado. Son exposiciones de 20 a 30 segundos. Luego, usando software, se elijen un par de estrellas de referencia ofrecidas por AAVSO (secuencias) con una magnitud "fija" y se las compara contra la estrella variable que estamos estudiando. Eso luego se grafica en una curva donde se aprecia el cambio de magnitud de la estrella estudiada.

 

Estas estrellas pueden ser variables por diversos motivos. Hay algunas que son como relojes suizos y otra que no tanto, pero eso es para otro post. Estos períodos de variabilidad pueden ir desde unas pocas horas (2) hasta 300 años, motivo fundamental por el cual se mantiene una base de datos mundial.

 

Para fotometría existen filtros muy específicos, con prescripciones (como si fuesen anteojos) muy específicas. Estos filtros forman parte de sistemas fotométricos.

 

De la Wikipedia en https://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_fotométrico (la versión en inglés tiene gráficos y más info, pero este foro es en español)

 

Cita

 

Sistema fotométrico: Conjunto de estrellas y filtros fotográficos utilizados en astronomía como estándares para determinar el brillo de los diferentes astros.
 

Los dos sistemas fotométricos más conocidos son el UBVRI, desarrollado por Johnson y Morgan en 1953 y el Coussin, del año 1973: ambos son de banda estrecha. Las siglas UBVRI corresponden al color de los diferentes filtros y a la luz estelar que filtran: Ultraviolet (ultravioleta), Blue (azul, Banda B), Visual (verde, Banda V), Red (rojo, Banda R) e Infrared (Infrarrojo, Banda I).
 

El éxito del sistema es que los diferentes filtros están centrados en unas muy determinadas longitudes de onda. De esta manera el U presenta su máximo en los 350 nm, el B en 430 nm, el V en los 550 nm, el R en 700 nm y el I en 900 nm. Las modernas técnicas en la fabricación de fotómetros fotoeléctricos, y más recientemente el chip CCD (fotometría CCD), ha permitido ampliarse con más filtros (JKLMN) que se sitúan más hacía el infrarrojo.
 

Dado que los filtros han de ser de un tipo especial, con la idea de filtrar las diferentes longitudes de onda de un modo idéntico, se pueden elaborar en cualquier observatorio utilizando los diferentes filtros comerciales existentes en el mercado. Se presenta a continuación el modo de conseguirlos: por ejemplo, el filtro B se puede obtener utilizando los filtros GG385 y al BG12, de tal modo que su espesor final sea igual a 3 mm.

 

 

Los filtros entonces están claramente definidos. Y a diferencia de los filtros que se usan para sacara "fotos lindas" (no se ofendan los excelentes astrofotógrafos del foro, envidio sus APODs!) éstos no aceptan ninguna variación. En astrofotografía escuchamos muchas veces que alguien está un usando un filtro H alfa de 12 nanómetros pero otro usa uno de 3 nanómetros de bandpass, mucho más caro, pero que le da unos resultados mejores, etc. En fotometría el filtro V es... V. Punto.

 

Por qué entonces calibrar?

 

El tema es que el filtro es solo una parte del conjunto que se usa para medir. El tubo, un aplanador de campo, la cámara y diversas condiciones hacen que las fotos de un sistema (conjunto cámara, telescopio, filtro standard) no sean iguales a otro. Y nosotros queremos que las mediciones que hace un observador sean comparables con las de otro. Para ello existe la calibración.

 

Lo primero es esperar una noche promedio en cuanto seeing, que la Luna no moleste y elegir uno de los campos de estrellas convencionales, es decir, un conjunto de estrellas que nos hemos puesto todos de acuerdo. Otra vez, para comparar con el trabajo de la fotografía, donde las ténicas son celosamente guardadas y rayan en lo rídiculo del secreto profesional, en fotometría, TODO, pero aboslutamente todo, está estandarizado. Estamos "haciendo ciencia" como dice un amigo. En el hemisferio norte estos campos de estrellas son: M67, NGC7790 y M11 y por estas latitudes usamos NGC1252 y NGC3532.

 

Yo quería calibrar los filtros V, B, Sloan r y Sloan i. Los dos primeros son del sistema Coussins y los dós últimos de prescripción Sloan.

 

Se toma una secuencia de fotos muy específica del campo seleccionado, NGC3532 en mi caso: 2 frames de cada filtro en este orden preciso:

 

2I, 2R, 2V, 2B, 2B, 2V, 2R, 2I

 

Esto se hace para minimizar los efectos de la extinción atmosférica.

 

De la wiki:

 

Cita

La extinción es un término utilizado en astronomía para describir la absorción y la dispersión de la radiación electromagnética emitida por objetos astronómicos. Estos fenómenos son debidos a la existencia de materia, principalmente gas y polvo, entre el objeto emisor y el observador

 

Luego apilamos (stack) obteniendo 4 frames finales. Uno por cada filtro en este caso. Hacemos luego un reporte de fotometría. En mi caso, al ser miembro de AAVSO, puedo usar el Vphot que es software de fotometría online (usa ina interface web, una "página"). El Vphot cargará e identificará las estrellas standard produciendo un reporte para cada filtro.

 

 

Luego usando el TG (Transformations Generator) un excelente programa hecho en Python, cargamos esos reportes (uno por cada filtro) y se nos presentan gráficas con el muestreo de cada foto para una posterior ajustada y cálculo final de coeficientes. Lo que se ajusta son los "outliers" o mediciones que evidentemente han sufrido el paso de una nube o avión.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Coeficientes finales

 

 

 

Estos coeficientes son luego cargados por única vez en nuestro programa de fotometría (Lesve Photometry por ejemplo) y las mediciones que hagamos serán estandarizadas, de mucho más valor que mediciones sin calibrar. De hecho, la AAVSO está sorteando un premio de U$S 500 entre los que calibren sus sistemas antes del 15 de Mayo de 2017.

 

El filtro V (marca Astrodon) me dio un coeficiente de corrección de 1.000 con error de 0.005. Una felicitación para Don Goldman... son los mejores filtros para esto (al menos a nuestro alcance)

 

Para cerrar y tratar de sumar adeptos: es muy reconfortante recibir de tanto en tanto un email de la AAVSO notificándonos que información recopilada por nosotros ha sido solicitada por algún astrónomo profesional preparando algún paper. No es vistoso. Una foto es mucho más linda (he sacado muchas desde que empecé, ninguna wow). Esto de la fotometría por amateurs me atrae mucho más. No es mejor ni peor. Manejar bien el PixInsight es difícil. También lo es instalar un environment en Python para correr el TG. Son cosas distntas. Pero nuestras mediciones perduran en el tiempo. Un APOD de NGC 3372 de hace 5 años parece sacado con una webcam si lo comparamos con el de este año. Son cosas distintas...

 

La AAVSO tiene un programa de mentorship (te asignan a alguien que ya está hace tiempo para que te guíe). El costo de membersía de AAVSO para países en desarrollo es de U$S23 al año. Pero se puede medir y reportar sin ser miembro. Obtener un código de observador es simplemente completar un formulario web.

 

Saludos y buenos cielos.

 

 

 

Me olvidaba (edit):

 

Agrego la lista de software y demás elementos para comparar:

 

• Captura: el que sea, gratuito o pago, que produzca archivos FITS (e.g. Maxim)
• Planificación: PeriodicVSOPlanner, gratis y acepta donaciones o las listas de AAVSO, gratis
• Medición: Lesve Photometry es gratis y acepta donaciones, Maxim vale US$400 en adelante, Vphot es online y son US$23 al año
• Filtros: un Astrodon "V" vale US$200 en 1.25 y hay más de 14 filtros para elegir si queremos meternos a fondo.
• Cámaras: según lo que se quiera medir, desde una reflex a una super CCD o un económico fotómetro usado que vale como un ocular

 

Cualquier consulta, posteen en este hilo así queda para otros. 

Editado 18 de Abril del 2017 por eprimucci

[jwackito]

hace 40 minutos, eprimucci dijo:

En mi caso, al ser miembro de AAVSO, puedo usar el Vphot que es software de fotometría online (usa ina interface web, una "página")

Hablando de secretos celosamente guardados...

 

Gracias Piri por compartir. Dejo fijo el post... Pregunta, ya sos mentor de AAVSO?

[javieriaquinta]

Qué buena explicación Piri!!

[sfellero]

Excelente explicación. He tenido el gusto de ver cómo se hace este trabajo en vivo y realmente es muy, pero muy interesante. Si algún día tengo observatorio fijo...

 

Abrazos,

[jwackito]

1 hour ago, sfellero dijo:

Si algún día tengo observatorio fijo...

Piri, en la escala del 1 al 10, cuan importante es tener observatorio fijo para hacer esto?

Saludos.

[esteki]

Que buen dato, justo estoy arrancando (intentando) con fotometría y estoy medio perdido con tanto dato. Mas allá de leer el tutorial de la aavso me vendría bien una ordenada de ideas...

[Harley]

Muy muy interesante el post, es precisamente mi meta final con este bellisimo hobby, fotometría junto con espectroscopía.

[Leoyasu]

Tremendo Piri, impresionante que uno pueda hacer algo asi. Saludos y gracias por el groso aporte!

[eprimucci]

Gracias por los comentarios!

 

@jwackito Como requerimiento: cero. Como comodidad: 10! Por qué? En el caso de fotometría no importa si lo hacés a ojo pelado, con observatorio fijo o armando y desarmando el equipo cada noche. O desde un balcón a medio armar. A diferencia del MPC, que otorga un código de observatorio (ya que la astrometría requiere que se reporte Lat/Lon) la AAVSO, el CBA y demás no requieren lugar fijo. La AAVSO te da el código instantáneamente. No soy mentor, me ofreció Ken Menzies (MKZ) pero no me creí capacitado aún. Igual.. un mentor es alguien que ya se arrancó los pelos con algo antes que otro en este caso de AAVSO. A mi pelos me quedan muy pocos jajajajajajaj... No hay certificación ni nada... Muy lejos de los grosos que cursan doctorados en CERN, como un amigo que tengo...  

 

Una que ocurre a menudo y que con @NestorhSuarez nos reímos es que... corremos el PeriodicVSOPlanner, elegimos algo temprano y a 45 grados arriba (en mi caso a veces más de un target si no laburo temprano al día siguiente) y les tiramos 2 horas y cerramos todo. Antes de medianoche terminamos todo. Al tener observatorio fijo el tiempo que nos "roba" el hobby es mucho menor. Ojo... después te pasás un rato en la compu con el análisis. Las fotos ya las trabajamos calibradas, no usamos rutinas hiper complejas de apilado que son indispensables para astrofoto, etc. 

 

En cambio en la astrometría y sobre todo para confirmar NEOs/cometas "nuevos", el análisis debe ser inmediato. En casi todas las confirmaciones he entrado último... a minutos que cierren la pesquisa en el MPC... Siempre debajo de @Meteoro que parece que no duerme jamás! Siempre presente en todos los reportes! Groso.

 

La fotometría te permite descomprimir un poco y juntar data para analizar después.

 

De hecho, ahora que tengo los coeficientes de transformación de los filtros voy a recalcular mediciones que hice y corregirlas.

 

@esteki acá hay una buena punta https://www.aavso.org/observers 

Lamentablemente me pierdo la Star Party de EP ya que estaré de viaje, pero nos podemos encontrar y te cuento lo que quieras que esté a mi alcance.

 

Para el resto de los que les pica la curiosidad... a veces ocurren cosas insperadas. Miren este artículo: https://www.aavso.org/pnv-j204222332712111-ugwz-12-mag-time-resolved-photometry-urgently-required

 

 

 

[Fgomezm]

Quizás la pregunta sea muy básica pero para que calibrar los filtros que ya vienen calibrados por el fabricante?

 

Entiendo el tema de fotografiar con un filtro de respuesta en frecuencia normalizada (x ej el V) y luego comparar con una estrella de referencia que se encuentre en el campo fotografiado (más allá de primer hacer flats y darks) , pero no entiendo la utilidad de calibrar el filtro. Además tu bien dices que el Astrodon V ya tiene un factor de 1.0

 

Disculpa la ignorancia pero preguntando uno aprende.

 

Saludos

 

Fernando

[alkaid]

Un hilo muy importante y bien explicado, acabo de verlo aunque ya tiene un año.

La pregunta última de Fernando no fue respondida, y es una buena pregunta, yo agregaría otra: Cómo se incorporan los datos al programa de fotometría? Yo uso Fotodif.