Mediciones Astrométricas con CCD

[Solrac]

La astrometría es la técnica que permite medir la posición de los astros; La astrometría mediante el uso de la cámara CCD básicamente consiste en fotografiar el objeto que se pretende medir, y utilizando como referencia las coordenadas conocidas de las estrellas que aparecen en dicha fotografía –previamente identificadas con la ayuda de un catálogo estelar para poder obtener sus coordenadas en A.R. y Declinación- determinar la posición del objeto cuya medición queremos obtener para ese momento dado, calculando la distancia angular entre éste y las estrellas de Referencia.

El programa Astrométrica funciona de la siguiente manera: se carga la imagen o una serie de imagenes del objeto que hemos fotografiado. Debemos indicarle la fecha y hora de la imagen, y las coordenadas aproximadas del centro de la imagen, o en su defecto, la designación del cometa o asteroide que pretendemos medir y en este caso el programa carga las coordenadas aproximadas en las que se debería encontrar dicho objeto para la fecha y hora dadas.

Una vez determinada a qué parte del cielo corresponde la imágen, el programa intenta reconocer las estrellas que se encuentran en la imagen, mediante la comparación de la posición de las estrellas fotografiadas con la posición de las estrellas según el catálogo estelar utilizado (UCAC2, USNO B1, USNO A2, etc). Si logra reconocer el campo, entonces marca con un círculo color verde aquellas estrellas cuya posición en la foto coincide con la del catalogo, y marca con un circulo amarillo aquellas que no coinciden. Es necesario que el programa detecte al menos 6 estrellas para poder efectuar una reducción astrométrica de la imagen.

Una vez que el Astrométrica ha reconocido las estrellas de referencia y por lo tanto ha determinado su posición en la imagen, está en condiciones de calcular las coordenadas de cualquier objeto que seleccionemos en dicha imagen

A continuación, va un ejemplo de como funciona el programa:

1) PASO 1: CONFIGURACION DEL ASTROMETRICA PARA PODER LEER LAS IMAGENES

Una vez instalado el programa, hay que configurar los parámetros del mismo: Esto se hace seleccionando settings en la pestaña files, o cliqueando en el primer icono de la fila superior (llave inglesa)

a) PESTAÑA OBSERVING SITE

MPC CODE: es el codigo que asigna el Minor Planet Center a los observatorios, como no tenemos ninguno se deja XXX

LONGITUDE, LATITUDE y HEIGTH: longitud, latitud y altura del observador

CONTACT y EMAIL: hay que completar estos datos, ya que el programa los necesita para logearse via FTP para bajar el fichero MPCORB.DAT

Editado 23 de Agosto del 2008 por Invitado

[Solrac]

b) PESTAÑA CCD:

En esta pestaña se ingresan los datos fundamentales para que el programa pueda reconocer el area fotografiada:

FOCAL LENGTH: Es la distancia focal del telescopio, acá hay que ingresar 1190,0 ya que si bien las imágenes fueron tomadas con un Hokenn 200/1200, la longitud focal puede variar de acuerdo al seeing o la posición de la cámara ccd, siendo en este caso ese número el valor correcto de la longitud focal

POSITION ANGLE: Es el ángulo de posición de la imagen, en este caso, el valor es 0,0 lo que implica que el Norte de la imagen está arriba, y el ESTE a la izquierda (por eso las casillas de FLIP HORIZONTAL Y FLIP VERTICAL no deben estar tildadas.

POINTING: es el margen de error que hay en la precisión del apuntado. En este caso, la imagen fue tomada con una montura GOTO CG5GT que tiene un error de mas o menos 5 minutos de arco.

FLIP HORIZONTAL Y FLIP VERTICAL: Sirven para espejar la imagen que se carga o invertirla, respectivamente. En este caso, no deben estar tildadas por el tipo de telescopio utilizado.

CCD CHIP: En este sector se ingresa el tamaño del chip de la cámara CCD o CMOS que se utiliza, para que el programa pueda determinar la resolución de la imagen.

Aquí hay que poner el tamaño correspondiente a la cámara utlizada, que es de 7,5 micrones de ancho (píxel width) y 7,5 micrones de alto (píxel height)

AHORA, YA ESTA LISTA LA CONFIGURACION DEL ASTROMETRICA

[Solrac]

2) PASO 2: BAJAR EL FICHERO MPCORB

Si se acaba de instalar el ASTROMETRICA, es necesario bajar el fichero MPCORB que contiene los elementos orbitales del MPC (Minor Planet Center). Eso se hace a través de la pestaña INTERNET, y DOWNLOAD MPCORB.

3) PASO 3: CARGAR IMAGEN

Ahora cargamos la imagen CCD que adjunto, llamada Geografos 11-5.fts, que corresponde al asteroide 1620 Geographos. El astrométrica lee los datos de fecha y hora de la toma, y nos pide que los confirmemos, asi que ponemos aceptar:

Tal como se aprecia en la imagen, la misma se ha invertido tipo negativo (decimo tercer icono de la barra de herramientas del astrometrica) para una mejor visualización.

Editado 9 de Mayo del 2008 por Invitado

[Solrac]

4) CUARTO PASO: REDUCCION ASTROMÉTRICA:

Ahora estamos en condiciones de procesar la imagen, el programa utiliza el catáologo USNO B1 que lo consulta a través de internet. Para ello, en la pestaña ASTROMETRY seleccionamos la primer opción DATA REDUCTION.

El programa nos pide que ingresemos los datos del objeto o las coordenadas aproximadas de la imagen

En este caso, como se sabe que el objeto es el asteroide 1620 Geographos, se pone en el objeto el numero 01620 que es el codigo del MPC para dicho asteroide. El programa entonces se encarga de buscar en el archivo MPCORB las coordenadas aproximadas de dicho objeto para la fecha y hora de la imagen, y baja la porción de cielo correspondiente mediante la conexión de internet, utilizando el catálogo USNO B1

[Solrac]

Si todo salio bien, la pantalla que aparece será la siguiente:

Los circulos verdes corresponden a las estrellas detectadas y cuya posición en la imagen coincide con la que debería tener en el catálogo USNO B1, y las amarillas son estrellas no detectadas, generalmente tambien puede ser ruido en la imagen.

Asimismo, se despliega un cuadro con los resultados de la reducción, llamado Data Reduction Results, que da la siguiente información:

IMAGE: nombre del archivo de imagen

DETECTIONS: Numero de estrellas detectadas

Ref. Stars: Son las estrellas que el astrometrica va a utilizar como estrellas de referencia.

Ref/ Ast: Estrellas seleccionadas para el cálculo astrométrico (el ASTROMETRICA descarta como estrellas de referencia astrométrica cualquiera cuya posición en la imagen difiera en más de 1 segundo de arco de la posición que debería tener)

dRA: Son los valores residuales de la Ascensión Recta, o sea, el promedio de los valores absolutos de los errores en las posiciones medidas de las estrellas en ascensión recta.

dDE: Son los valores residuales de la Declinación, o sea, el promedio de los valores absolutos de los errores en las posiciones medidas de las estrellas en declinación.

Ref/Phot: son las estrellas tomadas por el programa como referencia para calcular la fotometria

dMag. Es la diferencia en magnitud de las estrellas medidas

Tambien, ahora en la barra inferior, se puede observar que el programa no solo calcula la posición x, y y distancia del píxel del cursor, sino que tambien calcula la posición en RA, DE y Mag. Del cursor, ya que ha reducido la imagen y puede calcular en coordenadas ecuatoriales la posición de cualquier píxel de la fotografia.

[Solrac]

5) UBICAR AL ASTEROIDE:

Ahora queda decirle al programa cuál de los objetos es el ASTEROIDE, en este caso es el que marqué en la imagen con un circulo azul:

[Solrac]

Una vez seleccionado el supuesto asteroide, se despliega un cuadro llamado OBJECT VERIFICATION, donde aparece la imagen ampliada del objeto; corroboramos que se haya seleccionado correctamente el centroide; al lado aparece un cuadro con una funcion gaussiana utilizada para determinar el centroide; debajo de dicha función aparece la posición x y y del objeto seleccionado, la SNR (Signal to Noise Ratio) y la FWHM fundamentalmente.

A la izquierda, fecha y hora media de la imagen, la posición medida y la magnitud:

[Solrac]

Queda finalmente cliquear el cuadradito que aparece al lado de la ventana rotulada como Object Designation, y se despliega una ventana denominada OBJECT VERIFICATION que da la posición medida y la magnitud, y despliega los nombres de los objetos que según el archivo MPCORB se encuentran en el area. En este caso, el único es el Asteroide 1620 Geographos, asi que aceptamos su identificación presionando OK

[Solrac]

El objeto identificado ahora queda cargado en el cuadro de Object Designation, ponemos Accept:

Y listo, ha quedado medida la posición del asteroide.

[Solrac]

Finalmente, la unica manera de estar seguros de que el objeto seleccionado era realmente el asteroide, es comprobar su movimiento.

Eso se pude hacer cargando dos imagenes tomadas con un intervalo de tiempo suficiente para apreciar el desplazamiento del asteroide, y utilizar la funcion "blink images" en la pestaña Tools (o Ctrl-B) y apreciar el desplazamiento real del asteroide.

Para los que quieran practicar con el programa, acá dejo las dos imágenes utilizadas en esta especie de tutorial del astrométrica´, solo hay que descomprimirlas-

Saludos!

Edito: faltó decir que el programa lo pueden bajar de este link: http://www.astrometrica.at/ , el mismo es obra de Herbert Raab, y si bien requiere registración tiene un generoso periodo de prueba de 60 días, e incluso vencido el mismo, sigue funcionando con total funcionalidad.

geografos 11-5.rar

geografos 11-56.rar

[Fernando Mazzone]

Carlos:

Me alegra muchísimo que hayas hecho este completo tutorial del astrométrica.

Ayer, en el "tema del mes" , se debatía en torno a el hallazgo de exoplanetas por aficionados. El cálculo de posiciones de cuerpos del sistema solar es otra área donde los aficionados colaboran con la ciencia, aportando datos y posiciones exactas de distintos cuerpos (asteroides, cometas, etc). Hay muchos aficionados que consiguieron su código MPC y trabajan siendo fuente confiables para este organismo. Hay que aclarar, quizas no se trata de encontrar un asteroide al que bautizaremos con nuestro nombre, sino la mucho más humilde tarea de aportar AR y DE de un objeto de modo de poder calcular con más precisión su órbita.

Si bien no es sencillo, a priori esta a mi me parece un área mas accesible a los equipamientos que poseemos que la de los exoplanetas. Hay que ser capaces de producir mediciones con precisión de fracción de segundo. Hay un camino largo por recorrer y aprender.

Hay una cierta cantidad de conceptos que se podrían discutir en el foro de mat-fis, por ejemplo: FWHM, centroide, las mismas coordenadas, etc, etc.

En fin sería bueno que se sumara gente a esta iniciativa tuya y que esto plasmara en un forito sobre cuerpos menores, tal cual existe en el portal Hubble de Martos.

Yo me sumo.

Saludos.

PD: Estaría bueno que pasarás todo lo que escribiste a pdf así es más facil de bajar llevarlo a casa, imprimir, etc.

[Borges]

Carlos brutal y me alegro de que empecemos a prendernos en cosas que son sumamente interesantes y escapan un poquito a los objetos de los que permanenente hablamos o subimos fotos. Mil gracias, creo que varios vamos a prendernos de la movida. -

Abrazos

[marcelo2010]

carlos

buenisomo el tutorial !!!!, exelente...

fernando

no es tan complicado lo de los exoplanetas, los que se pueden "medir" se hacen no con astrometria sino por fotometria ya que son de transito, con los equipos que poseemos nosotros perfectamente se pueden hacer la mayoria de los transitos, la reduccion de datos se hace con fotodif, un sot especialmente diseñado para eso, si los buscas en google, llegas a la pagina del autor un español que la tiene reclara, seria bueno plantearse el desafio y comenzar a intentarlo por estos pagos, ya que no se de ningun aficionado que haga esto en sudamerica ....

saludos

[Miguel]

Excelente Carlos!!!!

Me sumo a la movida Fer.

Moví el tema al foro de Tutoriales ya que lo que hiciste es un verdadero tutorial de manejo del programa. Muy Bueno!!!!

Saludos

[Fernando Mazzone]

Marcelo: oportuna tu aclaración. Mirá fijate que en "el tema del mes" se está debatiendo el asunto de los exoplanetas y sería interesante que hagas estas observaciones allí de modo de clarificarlo y incentivarlo. Tengo 2x10^10 preguntas para hacerte. jajaja

Saludos

[Baxter]

Fantastico tutorial carlos!!!

[Leonardo]

Carlos interesantísimo el tema que estas tratando, y va mas alla de lo sencillo y común. Gracias por enseñarnos una de las tantas áreas de la astronomía viejo...

Un abrazo y seguí asi!!

[Solrac]

Gracias a todos por los comentarios, me alegro que les haya gustado el tutorial.

Como dice Fernando, esta es un área que es muy accesible y que tiene varios conceptos técnicos que podríamos ir discutiendo de a poco, a ver como avanzamos en este tema, así como leí en un post de Miguel de ayer, avanzamos en patota con el tema de los asteroides.

Creo también al igual que Fernando que estaría bueno que tengamos algún subforo sobre Cuerpos Menores, para ir tratando allí todos estos temas.

Saludos!

[R@ül]

Muy buen post Carlos, no conocía este sistema, muy bien explicado.

[Solrac]

Gracias Raul.

Aqui dejo una explicación gráfica que encontré por ahí, de cómo las sucesivas mediciones de la posición de un asteroide permiten ir delimitando con mayor exactitud su órbita, y de ahi la importancia de este tipo de observaciones, especialmente con cometas.

[Fernando Mazzone]

Carlos. Vos sabés que yo había intentado subir esa misma animación....y nunca pude, funciona mal.

Un abrazo

[Solrac]

Fernando:

Si, es verdad, me di cuenta que no funcionaba bien despues de subirla;

Solo funciona bien si cliqueas en la imagen para que se abra en otra ventana, y despues la amplias, recien ahi se despliega correctamente.

El mismo problema tuve con algunas animaciones que subi en formato gif, solo se ven correctamente cuando abris la imagen completamente.

Un abrazo!

[Solrac]

Aca dejo un link a una excelente calculadora astrométrica, que funciona muy bien para calcular la posición de cualquier objeto en una fotografia, y sin mayores complicaciones como las que requiere el programa astrometrica.

http://www.phys.vt.edu/~jhs/SIP/astrometrycalc.html

los unicos datos que se requieren para hacer el cálculo son:

1) centro aproximado de la imagen en AR y DE

2) las coordenadas en AR y DE de al menos cuatro estrellas conocidas en la fotografia,

y su posición X y Y

3) La posición X Y en la fotografia del objeto a medir

Se cargan esos datos en los campos correspondientes y listo, la calculadora resuelve la posición en AR y DE del objeto en cuestión.

Como ejemplo, adjunto una imagen donde están todos los datos necesarios: las cuatro estrellas cuyas posiciones en AR y DE se conocen y van a ser usadas como estrellas de referencia (A,B, C y D) para calcular la posicion del objeto cuya posicion se desconoce (Z).

En la calculadora se ingresan entonces las posiciones en AR y DE de las estrellas A B C y D con sus respectivas posiciones X y Y calculadas con el centroide para mayor precisión.

Z es el objeto a medir y cuya posición de desconoce, y alli esta tambien marcada la posición de su centroide en X y Y en rojo, que son los datos que requiere el calculo.

El ultimo dato necesario, son las coordenadas aproximadas del centro de la imagen.

Estos son todos los datos que se necesitan y la posición de Z según la calculadora fue:

AR: 05 37 35.825

DE: -62 14 28.9

cuando en realidad la posición real de Z que es la estrella 0225-02218285 (usno a2) es:

AR: 05 37 35.69

DE: -62 14 29.70

o sea que el resultado que da la calculadora con solo cuatro estrellas de referencia tiene un error de 0,135 segundos de arco en AR y 0,80 en DE

Tambien es interesante ver que si en vez de la posición del centroide de las estrellas de referencia y del objeto a medir, se utiliza el pixel del centro, el error es mucho mayor (redondeando las posiciones x y y el error de la posición medida y la posicion real es de 0,349 segundos de arco en RA y 2,62 segundos de arco en DE).

Obviamente, el Astrometrica es mucho mas preciso. Esta misma imagen procesada a traves de astrometrica primero utilizando el catalogo USNO B1 y despues el catalogo USNO A2 dio los siguientes resultados:

Utilizando el catalogo USNO B1 la posicion de Z fue la siguiente:

AR 05 37 35,75 (Error: -0,06)

DE -62 14 29,6 (Error: 0,1)

Utilizando el catalogo USNO A2 :

AR 05 37 35,69 (Error: 0)

DE -62 14 29,6 (Error: 0,1)

Saludos!