Fotometri - at forudsige den rigtige eksponeringstid

Astrofysiske observationer; variable stjerner, exo-planeter, asteroide perioder, fotometri, spektografi osv. Alle typer af astrofysiske observationer og metoder. Både kamera- og visuelle observationer.
Fortæl om dine observationer, stil spørgsmål om et emne og generel diskution om astrofysiske observationer
Besvar
KimLang
Reactions:
Indlæg: 186
Tilmeldt: 11 dec 2017, 17:57

Fotometri - at forudsige den rigtige eksponeringstid

Indlæg af KimLang » 21 sep 2019, 19:26

Når jeg laver et observationsprogram i SGPro vil jeg gerne have et nogenlunde bud på korrekt eksponeringstid.
Har været "i arkivet" og finde forskellige billeder til formålet.
I-max versus magnitude Logaritmisk 2 akse lineær (190310).PNG
I-max versus magnitude Logaritmisk 2 akse lineær (190310).PNG (19.95 KiB) Vist 330 gange
Viser målinger af stjerners I-max som funktion af V magnitude (fra CMC kataloget) for fire forskellige eksponeringstider; 10, 15, 40 og 60s.
Billederne var fokuserede med FWHM ca. 2,9 px.
Data er V1x1 billeder fra en aften som påviselig var fotometrisk. Exp=10,15 og 40s var ved airmass < 1,05. Exp 60s var ved airmass 1,34.
En exoplanet med V 11,0 mag kan jeg ikke bruge 40s eller derover da billedet kommer for nær mætning.
SNR vs I-max (190310).png
SNR vs I-max (190310).png (10.48 KiB) Vist 330 gange
Diagram viser Signal-støj forhold som funktioner af I-max. Man ser at SN er kun funktion af I-max. De to billeder der er målt på her er en 10s og en 40s eksponering begge ved airmass < 1,05.
Intensitet og SN er målt med MPO Canopus med apertur størrelserne 9/9/2/7 (måleapertur X/ og Y-retning/Dead zone bredde/Sky annulus bredde).
Det ses også at med en enkelt måling kan jeg ikke nå højere SN end ca. 600.

Ved at defokusere kan et højere SN forhold opnås da flere pixler kan komme op på meget høje intensiteter uden at en af dem går i mætning. Defokusering er en teknik der kan bruges hvis stjernen der skal måles på er meget klar og/eller man skal opnå meget høj fotometrisk nøjagtighed i differentiel fotometri.
I maks versus fokus offset (190907).PNG
I maks versus fokus offset (190907).PNG (10.65 KiB) Vist 330 gange
Billedet viser I-max for den samme stjerne for fokus positioner forskudt i forhold til skapt billede (position 0).
På mit udtræk er stepstørrelsen 1,04 mikrometer. Størrelsen varierer jo fra udtræk til udtræk så diagrammet skal man lave for sit eget setup.
Det ses også at ved defokusering af op til 0,3 mm reducerer I-maks til 1/6 eller mere i forhold til et fokuseret billede.
...mere senere.
/Kim
Med venlig hilsen Kim Lang, Klokkerholm observatoriet.

14" F/4,5 Newton carbon fiber OTA med 3" Feather Touch Focuser, 3" Wynne-Riccardi correktor, Moravian G2-3200 og EFW-2S-12 på Mesu-200 montering og Siderial Techonogy Servo II controller ... og en forbløffende mængde andre astro-dimser!
KimLang
Reactions:
Indlæg: 186
Tilmeldt: 11 dec 2017, 17:57

Re: Fotometri - at forudsige den rigtige eksponeringstid

Indlæg af KimLang » 22 sep 2019, 11:54

I maks versus fokus offset (190907).PNG
I maks versus fokus offset (190907).PNG (10.65 KiB) Vist 298 gange
Billedet viser I-max for den samme stjerne for fokus positioner forskudt i forhold til skapt billede (position 0).
På mit udtræk er stepstørrelsen 1,04 mikrometer. Størrelsen varierer jo fra udtræk til udtræk så diagrammet skal man lave for sit eget setup.
Det ses også at ved defokusering af op til 0,3 mm reducerer I-maks til 1/6 eller mere i forhold til et fokuseret billede.

Reduktion til 1/6 svarer ca. til 2 magnituder klarere stjerner.

Mens jeg observerer er det lettere at følge med i billedskarphed med SGPr's HFR målinger for de bliver målt kontinuert. HFR og fokusposition er direkte afhængige af hinanden så jeg kan bytte den ene ud med den anden. Derfor er en anden udgave af dette diagram nyttigt:
I-maks versus SGPro HFR (190907).PNG
I-maks versus SGPro HFR (190907).PNG (11.09 KiB) Vist 298 gange
I-max versus HFR. Ved at følge med i HFR målingerne er der også kontrol over størrelse af I-max.

Når jeg gerne vil kontrollere HFR ved hjælp af fokus, så har jeg brugt data fra mit autofokus til at lave et Målt HFR versus relativ (til skarpt) fokus position.
HFR versus fokus position i enheder af 100 steps (190907).PNG
HFR versus fokus position i enheder af 100 steps (190907).PNG (18.99 KiB) Vist 298 gange
Omregning af instrument magnituder til absolut magnitude med MPO Canopus.
En hurtig måde at komme i nærheden af absolut V magnitude, er ved at bruge de stjernekataloger der er indbygget i Canopus.
De såkaldte derived magnitude beregnes ved at plotte instrument magnitude versus katalog V-magnitude. Instrument magnituden kan være gennem V-filter, uden filter eller clear filter. Det bliver selvfølgelig mest nøjagtigt hvis ens intrument magnituder også er i V-filter.
MPO derived V magnitude versus CMC katalog (190310).png
MPO derived V magnitude versus CMC katalog (190310).png (31.41 KiB) Vist 287 gange
Grafen viser en meget god lineær sammenhæng (R^2 nær 1) mellem katalog V-magnitude og derived V-magnitude, for tre forskellige felter og eksponeringstider. men det ses også at der er forskel på linjernes hældning og skæringspunkter for hver tendenslinje.

Ser man på forskellen mellem beregnet og katalog V-magnitude, et såkaldt (O-C)-diagram, ses at O-C har en tydelig afhængighed af katalog magnitude.
(O-C)-diagram MPO derived V magnitude versus CMC katalog (190310).png
(O-C)-diagram MPO derived V magnitude versus CMC katalog (190310).png (30.44 KiB) Vist 287 gange
Læg mærke til skalaen på y-aksen, der er 0,05 magnituder mellem gitterlinjerne. Det er altså små afvigelser der er tale om.
En af årsagerne er bl.a. at det er samme størrelse aperturer der er anvendt fra stjerner af magnitude 10,5 til 16,8; noget man ikke vil gøre under normale omstændigheder.
Noget andet man kan hæfte sig ved er at alle O-C er mellem -0,08 og +0,03 magnituder. Så, kan man leve med den grad af (u)nøjagtighed, er det faktisk meget nemt at få standard V-magnitude bestemt. Vil man have større nøjagtighed i absolut fotometrien, f.eks. +/- 0,02 magnituder, er man altså nødt til at tage "det store spejder mærke" i absolut fotometri.

Budskabet her er, at for det enkelte felt kan man med Canopus med god nøjagtighed omregne mellem instrument magnitude og katalog magnitude, men man kan ikke overføre regressionsformlen fra et felt til et andet felt. Alle felter her er fra samme nat som faktisk var fotometrisk. Men felterne havde forskellig luftmasse og stjernerne der var til rådighed havde ikke et veldefineret udvalg af farveindeks, og derfor bliver regressions formlerne forskellige.

Det er nu muligt at omregne en katalog V-magnitude til instrument v-magnitude. Herved kan grafen bruges til at vælge eksponeringstid og eventuel defokusering når der skal planlægges en tidsserie af et objekt.

Ideen med alle disse diagrammer i denne tråd, er mit forsøg på at formulere nogle værktøjer som gør det muligt for mig at planlægge mit observationsprogram.
Diagrammerne vist her, er mine første forsøg på at lave et sådan planlægnings værktøj. Som det ses er der en del spredning på data i nogle diagrammer og der er ikke så meget data, så empirien er stadig spinkel.

Planlægning af en tidsserie.
1) Omregne katalog V-magnitude til instrument magnitude.
(Her mangler jeg en serie for alle forskellige filtre at bestemme et magnitude offset, for fastholdt eksponeringstid. Hertil bruge en A0-stjerne)
2) Vælge eksponeringstid
3) Tage stilling til om det bliver nødvendigt at defokusere (meget klare targets).


Jeg har her illustreret at man kan samle et sæt diagrammer som kan stå på et par sider og printes ud. Det gør det muligt for mig - inden mørket sænker sig - at få en rimelig god ide om hvilke eksponeringstider jeg skal bruge til et givet objekt.
Med venlig hilsen Kim Lang, Klokkerholm observatoriet.

14" F/4,5 Newton carbon fiber OTA med 3" Feather Touch Focuser, 3" Wynne-Riccardi correktor, Moravian G2-3200 og EFW-2S-12 på Mesu-200 montering og Siderial Techonogy Servo II controller ... og en forbløffende mængde andre astro-dimser!
Besvar

Hvem er online

Brugere der viser dette forum: Ingen og 5 gæster