Combinación Tubo/Cámara y resolución máxima

[javieriaquinta]

Hola.

Consulto un tema que nunca me quedó claro del todo. Va con un ejemplo concreto.

 

Tengo el Newton 250/1200 más corrector de coma que no modifica la distancia focal. Sobre esto coloco una Canon 700D de 4,3nm de pixel.

 

Según esta combinación, se obtiene 0,74 arcseg/pixel

Si le pusiera un barlow 2x obtendría unos 0,37 arcseg/pixel

 

Siendo que el newton 250 tiene una resolución máxima de 0,46 arcseg ¿Poniendo un barlow 2x estaría excedido en la capacidad máxima de resolución del equipo?

 

Como verán, no estoy considando el seeing en este tema, pero si lo tuviera en cuenta, podría asumir un seeing bueno que va de 1" a 2 " FWHM. Siendo así, un muestreo de 1/3 de 1" tendría unos 0.33 arcseg/pixel como cota inferior, y 1/2 de 2" como cota superior daría 1 arcseg/pixel.

De este modo, muestrar con 0,37 arcseg/pixel parece óptimo para este seeing (queda dentro del rango 0.33-1 arcseg/pixel). Pero el tema, otra vez, es ¿no estoy limitado por los 0,46 arcseg de la óptica?

 

Nota: 1/3 de 1" de arco viene por el muestreo que define Nyquist. Será empírico o no, a los fines prácticos es para que las estrellas de 1" de arco no salgan cuadradas.

 

 

La pregunta, me anticipo, puede ser capciosa. Explico: obtener 0,74 arcseg/pixel es a partir de la DF del tubo y el tamaño de pixel de la cámara (*). Con lo cual parecería ser que no importa la apertura, cosa que descreo de sobremanera. Sino, valdría lo mismo utilizar la apertura de un tubo de 60mm o uno de 200mm, bastando unicamente igualar las focales.

 

(*) 

(Tamaño de Pixel / Distancia Focal del telescopio) * 206,265 

 

 

Saludos

[esteki]

Interesante planteo, me sumo también por si alguien puede aclarar.

hace 19 horas, javieriaquinta dijo:

obtener 0,74 arcseg/pixel es a partir de la DF del tubo y el tamaño de pixel de la cámara (*). Con lo cual parecería ser que no importa la apertura, cosa que descreo de sobremanera. Sino, valdría lo mismo utilizar la apertura de un tubo de 60mm o uno de 200mm, bastando unicamente igualar las focales.

 

Partamos de un ejemplo:

Telescopio 150/750 - cámara pixel 3.75 micrones

3.75x206.265/750=1,03 arcoseg de resolución

 

Si duplico todo, apertura, focal y tamaño pixel:

Telescopio 300/1500 - cámara pixel 7.5 micrones

7.5x206.265/1500=1,03 arcoseg de resolución (pero la mitad del campo)

 

Ambos sistemas son idénticos en resolución por pixel, asumiento que la cámara tiene misma sensibilidad, capacidad electrónica, etc, pero del doble de tamaño pixel (para simplificar el ejemplo), la diferencia (además del fov) solamente la da el flujo de fotones por pixel por unidad de tiempo, mucho mayor en el telescopio más grande a razón de:

300^2/150^2=4

Esto quiere decir que el telescopio de 150mm necesita 4 veces mas tiempo para igualar la cantidad de fotones por pixel que el 300mm.

 

Lo mismo sucedería si tengo la misma cámara y 2 telescopios de igual distancia focal pero distinta apertura (y por lo tanto distinta relación focal)

Telescopio 200/1000 f5- cámara pixel 4.3 micrones

4.3x206.265/1000=0,88 arcoseg de resolución

 

y este otro:

 

Telescopio 250/1000 f4- cámara pixel 4.3 micrones

4.3x206.265/1000=0,88 arcoseg de resolución

 

250^2/200^2=1,56

De nuevo, ambos son idénticos en resolución y campo pero el 250 f4 recolectará la misma cantidad de fotones por pixel 1,56 veces más rápido que el 200 f5.

 

Esto es lo que tengo entendido de leer por muchos lados, puedo estar equivocado, si alguien tiene alguna precisión que lo sume así queda mas claro para todos.

Editado 21 de Noviembre del 2018 por esteki

[vagarto]

Muy buena explicación, gracias por compartir  

[javieriaquinta]

hace 29 minutos, esteki dijo:

Interesante planteo, me sumo también por si alguien puede aclarar.

 

Partamos de un ejemplo:

Telescopio 150/750 - cámara pixel 3.75 micrones

3.75x206.265/750=1,03 arcoseg de resolución

 

Si duplico todo, apertura, focal y tamaño pixel:

Telescopio 300/1500 - cámara pixel 7.5 micrones

7.5x206.265/1500=1,03 arcoseg de resolución (pero la mitad del campo)

 

Ambos sistemas son idénticos en resolución por pixel, asumiento que la cámara tiene misma sensibilidad, capacidad electrónica, etc, pero del doble de tamaño pixel (para simplificar el ejemplo), la diferencia (además del fov) solamente la da el flujo de fotones por pixel por unidad de tiempo, mucho mayor en el telescopio más grande a razón de:

300^2/150^2=4

Esto quiere decir que el telescopio de 150mm necesita 4 veces mas tiempo para igualar la cantidad de fotones por pixel que el 300mm.

 

Lo mismo sucedería si tengo la misma cámara y 2 telescopios de igual distancia focal pero distinta apertura (y por lo tanto distinta relación focal)

Telescopio 200/1000 f5- cámara pixel 4.3 micrones

4.3x206.265/1000=0,88 arcoseg de resolución

 

y este otro:

 

Telescopio 250/1000 f4- cámara pixel 4.3 micrones

4.3x206.265/1000=0,88 arcoseg de resolución

 

250^2/200^2=1,56

De nuevo, ambos son idénticos en resolución y campo pero el 250 f4 recolectará la misma cantidad de fotones por pixel 1,56 veces más rápido que el 200 f5.

 

Esto es lo que tengo entendido de leer por muchos lados, puedo estar equivocado, si alguien tiene alguna precisión que lo sume así queda mas claro para todos.

Gracias Ariel por la explicación. Ya quedó en Mis Favoritos.

 

Igual, mi pregunta apunta a cómo juega la resolución máxima de los tubos respecto de la resolución por pixel.

Fijate en el ejemplo que puse: para un 250/1200 + Barlow 2x tengo 0,37 arcseg/pixel.

Pero un tubo de 250mm de apertura tiene a lo sumo 0,46 arcseg de resolución. O sea, intuyo que la resolución óptica, supeditada a la apertura, es condicionante y limitante a la hora de pretender 0,37 arcseg/pixel.

Esta es la cuestión que me sigue dando vueltas en la cabeza  porque cuando se calculan los arcseg/pixel para elegir una cámara/tubo (o la elección de un barlow, en este caso) nunca se considera la apertura (según las fórmulas que manejamos).

También condicioné el seeing para que esté acorde al ejemplo, y sea suficientemente bueno para aplicar en la práctica el setup que detallé.

 

Saludos

[esteki]

 

hace 28 minutos, javieriaquinta dijo:

porque cuando se calculan los arcseg/pixel para elegir una cámara/tubo (o la elección de un barlow, en este caso) nunca se considera la apertura (según las fórmulas que manejamos).

Es que normalmente nunca llegamos al máximo teórico, de todos modos si fuese el caso, ese será nuestro piso, nunca podremos ir mas allá.

[fsr]

Por acá tenía guardado un link que habla de eso. Cito:

 

Cita

For normal deep-sky astrophotography of stars, the pixel size for the Nyquist sampling rate is basically 1/2 the size of the detail you want to record. So if your seeing limits you to 5 arc seconds in long exposures, your pixels need to sample about 2.5 arc seconds.

But for planetary detail, you need to go a little bit smaller, and you need to sample at about 1/3 of the size of the detail you want to record.

In a normal long-exposure deep-sky image, the seeing may only average 4 to 5 arc seconds over the period of minutes that the shutter is open. On a good night at an average observing site, this may go down to 2-3 arc seconds. But there may be moments when the seeing is better than this. At the best sites in the world, the seeing can get down to 1 arc second, and sometimes even 1/2 arc second.

http://www.astropix.com/wp/2011/03/01/sampling-and-pixel-size/

 

O sea con un telescopio con una resolución de 0,46", en teoría podrías llegar a capturar hasta la mitad de eso (0.23"/px) para espacio profundo, o hasta 1/3 de eso para planetaria, aunque si igual el seeing nunca va a ser tan bajo, tal vez es un desperdicio.

 

SEUO

 

Otro link que tenía guardado sobre el tema:

Saludos

 

[javieriaquinta]

hace 28 minutos, fsr dijo:

O sea con un telescopio con una resolución de 0,46", en teoría podrías llegar a capturar hasta la mitad de eso (0.23"/px) para espacio profundo, o hasta 1/3 de eso para planetaria, aunque si igual el seeing nunca va a ser tan bajo, tal vez es un desperdicio.

 

Gracias Fer por los datos.

Pero justo esta cita que pongo es el limitante que noto, del que no se puede salir.

La proposición que planteas: Que para muestrear 0,46" se necesitan 0,23"/pix, según Nyquist es tal cual. El problema es que no hay forma de muestrear menos de 0,46" porque la óptica no lo permite.

 

Perdón si le sigo dando vueltas, pero no me cae la ficha 

 

Otra vez, gracias por subirte al post.

[esteki]

hace 59 minutos, javieriaquinta dijo:

El problema es que no hay forma de muestrear menos de 0,46" porque la óptica no lo permite.

Tal cual, el limite lo pone el seeing o el sistema óptico, si te daría el cielo en este caso deberías aumentar la apertura para aumentar la resolución.

[fsr]

Según lo que entiendo, el amigo nyquist lo que nos dice es que para capturar una señal correctamente, la frecuencia de las capturas tiene que ser el doble que el de la señal que queremos capturar.

En el caso de los telescopios, tenés que meter 2 puntos de captura por cada punto que había originalmente (tanto en horizontal como en vertical, claro). Miralo de esta manera: si la captura fuera a la misma cantidad de puntos que la imagen original, y la imagen original era un patron tipo bandera a cuadros, que posibilidades hay de que el sensor esté perfectamente alineado como para capturar justo el punto blanco donde está y el negro donde está? Casi nulas. Es muchísimo mas probable que cada pixel del sensor capte parte de un punto blanco y parte de un punto negro, o sea que vas a capturar una imagen gris, que no es lo que había originalmente. O una imagen de tonos grises que van variando con patrones extraños, que no son el original (moire).

Editado 21 de Noviembre del 2018 por fsr