#5 Absolut fotometri med MPO Canopus/PhotoRed

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
Brugeravatar
KimLang
.
.
Reactions:
Indlæg: 303
Tilmeldt: 11 dec 2017, 17:57

#5 Absolut fotometri med MPO Canopus/PhotoRed

Indlæg af KimLang » 22 maj 2020, 01:12

Afsnit 5: Farveindeks og standard magnituder for et nyt felt

I dette afsnit vil jeg vise hvordan man selv kan skaffe sig farveindeks og standard magnituder for et nyt felts sammenligningsstjerner.
Denne gang bruger jeg hele sættet af billeder af TZ Aur hvor der blev brugt Johnson B, V og R samt clear filter.
Fordi Henden TZ Aur er et velkalibreret felt så kan man efterfølgende sammenligne resultaterne af denne reduktion med tabelværdier. Denne gang bliver det TZ Aur feltet som det er beskrevet med kort og tabel i Brian D. Warners bog og ikke AAVSO’s ditto. Som target vælges stjerne E som har en rødlig farve, (B-V)=0,81, som mange asteroider.
De indledende manøvrer er fuldstændig som beskrevet i forrige afsnit så de enkelte trin skal kun repeteres her på punktform:
• Fokus og billedkvalitet for alle billeder, kontrolleres.
• Finde optimal apertur størrelser besluttes
• Indlæse backup af transforms og kontrollere at ekstinktionskoefficienter og natligt nulpunkt er de aktuelle.

Filbrowseren her under viser billederne sorteret alfabetisk, ikke kronologisk.
TZ_Aur_Open_Image_List.png
TZ_Aur_Open_Image_List.png (74.26 KiB) Vist 96 gange
Confirm_Sort_files_by_DATE_(YES)_or_Name_(NO).png
Confirm_Sort_files_by_DATE_(YES)_or_Name_(NO).png (14.66 KiB) Vist 96 gange
Klikker 'Yes'

Ved ’Sort by DATE’ skal forstås som at klokkeslættet er en del af datoen. Da billederne blev optaget var rækkefølgen på filtrene NF, B, V og R (I SGPro termer var indstillingen af sekvensen med ’Rotate through events’). Det betyder at de farveindeks der efterfølgende beregnes, f.eks. B-V, er med billeder taget umiddelbart efter hinanden.
TZ_Aur_grouping_and_measuring_all_images.png
TZ_Aur_grouping_and_measuring_all_images.png (29.05 KiB) Vist 96 gange
Billeder indskrevet i ’Images form’ i kronologisk rækkefølge.

Ovenfor er rækkefølgen af udmåling af billederne indstillet således at gruppenummer er 1 for de første billeder i hvert filter. Ved det næste ’NF1x1_10sec…’ billede, tælles gruppenummeret op til 2. I listen med observationer er der derfor tre grupper med et billede fra hvert filter, i hver gruppe.
TZ_Aur_Reductions_Page_list_of_observations_image_of_each_color_per_group.png
TZ_Aur_Reductions_Page_list_of_observations_image_of_each_color_per_group.png (42.14 KiB) Vist 96 gange
Udsnit af tabel med observationer. Det ses at i gruppe 1 er der en R, V, B og C måling, af alle comps og target. Herefter er gruppenummeret talt 1 op og sekvensen gentager sig.

Gemmer observationer som 200419_Hen_TX_Aur_ColorIndex.OBS.
Der er en lille finte som er meget nyttig at gøre brug af. Samme sæt af observationer i Johnson B, V og R samt clear filter skal gemmes i to forskellige filer!
Forklaring følger:
Med henblik på at bestemme standard magnituder bagefter, så er dette det rigtige tidspunkt at gemme observationerne i en fil mere.
Alle observationerne i filen skal bare først have samme gruppenummer. Klik på den allerførste observation på listen og scrol til bunden af listen. Med shift + klik, markeres alle data. Højreklik og vælg ’Set group number…’ og indtast nyt gruppenummer; 1.
Gemmer observationerne som 200419_Hen_TX_Aur_CompsStdMag.OBS.
Warners forklaring på denne forskel i gruppering af data synes jeg ikke er særlig klar. Men som jeg læser det, skal observationer i *_ColorIndex.OBS grupperes fordi der skal beregnes farveindeks af instrumentmagnituderne, og her er det brugerens opgave at lave en inddeling så der er kortest mulige tidsrum mellem hvert par af billeder (jfr. formel 5.9).
Observationerne i *_CompsStdMag.OBS kan være i samme gruppe fordi hver eneste instrumentmagnitude omregnes til en standardmagnitude (jfr. formel (5.10). Selv om alle observationer har samme gruppenummer, kan standardafvigelse for hver comp i hvert filter beregnes, fordi observationerne kan sorteres efter tabellens filter ID.

Beregning af farveindeks for comps

Straks efter at filen *_CompsStdMag.OBS er gemt, skal den forrige fil *_ColorIndex.OBS genindlæses.
Vælger metode:
TZ_Aur_Reduction_Method_Comps_ColorIndex_BVR.PNG
TZ_Aur_Reduction_Method_Comps_ColorIndex_BVR.PNG (7.53 KiB) Vist 96 gange
C-filter er ikke et standardfilter og skal derfor ikke markeres. Det er uanset at der er observationer i filteret i datasættet.
Wizard_Color_Index_Method_selecting_B-V.png
Wizard_Color_Index_Method_selecting_B-V.png (15.55 KiB) Vist 96 gange
OK
Wizard_Confirm_Find_only_TARGET_color_index.png
Wizard_Confirm_Find_only_TARGET_color_index.png (16.67 KiB) Vist 96 gange
Klikker 'No'

Resultater vises i Reduction Values form:
TZ_Aur_Reduction_Values_calculated_B-V_for_comps_and_target_E.png
TZ_Aur_Reduction_Values_calculated_B-V_for_comps_and_target_E.png (21.17 KiB) Vist 96 gange
Farveindeks B-V for comps beregnet.

I den tilhørende graf kan man se standardafvigelserne på de beregnede farveindeks:
TZ_Aur_Reduction_Plots_calculated_B-V_for_comps_and_target_E.png
TZ_Aur_Reduction_Plots_calculated_B-V_for_comps_and_target_E.png (5.35 KiB) Vist 96 gange

Resultater kopieres til et regneark til sammenligning af beregnede farveindeks med tabelværdier fra Henden TZ Aur kortet i Warners bog:
TZ_Aur_sammenligne_farveindeks_tabelværdier_og_beregnede_#2_1-9_og_26.png
TZ_Aur_sammenligne_farveindeks_tabelværdier_og_beregnede_#2_1-9_og_26.png (13.34 KiB) Vist 96 gange
Tabelværdier for B-V i kolonne 3 og de beregnede B-V i kolonne 9. Kolonne 26 viser at de beregnede B-V er systematisk cirka 0,22 magnituder for store. Men for stjerne E som her er anvendt som target er forskellen -0,08 mag.

Årsagen til at de beregnede værdier systematisk er cirka 0,22 magnituder for store leder jeg stadigvæk efter en forklaring på! I det næste afsnit beregnes standardmagnituder bl.a. B og V. Af disse kan B-V også beregnes og afvigelsen er da meget mindre, af størrelsesorden -0,03 magnituder. Forklaring savnes!

Beregning af standardmagnituder for comps

Filen *_CompsStdMag.OBS genindlæses. De anvendte filtre afkrydses. Herefter vælges Reduction Method:
TZ_Aur_Reduction_Method_Comps_Standard_Mags_#2.PNG
TZ_Aur_Reduction_Method_Comps_Standard_Mags_#2.PNG (7.61 KiB) Vist 96 gange
Resultater vises i Reduction Values form:
TZ_Aur_Reduction_Values_standard_mag_for_comps.PNG
TZ_Aur_Reduction_Values_standard_mag_for_comps.PNG (25.29 KiB) Vist 96 gange
De beregnede standardmagnituder for de anvendte comps. Kolonne med C-filter observationer er transformeret til V og kan derfor sammenlignes med kolonne for V magnituder.

Standardafvigelse for standardmagnituder bliver også beregnet af PhotoRed:
TZ_Aur_Reduction_Plot_magnitudes_BVRC_with_StdDev.PNG
TZ_Aur_Reduction_Plot_magnitudes_BVRC_with_StdDev.PNG (20.07 KiB) Vist 96 gange
Værdierne for de beregnede standardmagnituder for TZ Aur comps fra PhotoRed, er kopieret over i et regneark for lettere at kunne beregne forskellen PhotoRed minus tabelværdier:
TZ_Aur_sammenligne_farveindeks_tabelværdier_og_beregnede.PNG
TZ_Aur_sammenligne_farveindeks_tabelværdier_og_beregnede.PNG (13.3 KiB) Vist 96 gange
TZ_Aur_sammenligne_farveindeks_tabelværdier_og_beregnede_#2_13-22.PNG
TZ_Aur_sammenligne_farveindeks_tabelværdier_og_beregnede_#2_13-22.PNG (13.57 KiB) Vist 96 gange
I kolonner 1 til 4 er tabelværdier fra kortet i Warners bog. B og R magnituder står ikke eksplicit i bogen men beregnes let ved B=V+(B-V) samt R=V-(V-R). De beregnede standardmagnituder fra PhotoRed er i de grønne celler, kolonner 9 til 20.

TZ_Aur_sammenligne_farveindeks_tabelværdier_og_beregnede_#2_kolonner 24-31.PNG
TZ_Aur_sammenligne_farveindeks_tabelværdier_og_beregnede_#2_kolonner 24-31.PNG (8.35 KiB) Vist 96 gange
Den gule kolonne 21 er beregning af B-V af værdier fra kolonner 13 og 15. I kolonne 31 er forskellen på
B-V fra tabel (kolonne 3) og PhotoRed (kolonne 21) beregnet. Forskellen er cirka -0,03 magnituder og væsentlig mindre end PhotoReds beregnede B-V som ses i kolonne 9. Som nævnt - forklaring savnes!

Hvor god er reduktionen til standardmagnituder for comps så?

Standardmagnituderne B, V og R afviger ikke meget fra tabelværdierne; PhotoRed B er i gennemsnit
-0,038 magnituder mindre end Henden, og er det filter blandt B, V og R, som afviger mest men stadigvæk kun ca. 2 gange den beregnede standardafvigelse på ±0,020. Afvigelse i V og R er mindre end den beregnede standardafvigelse. Clear filter som er transformeret til standard V, afviger som forventet mere (kolonne 22) fordi clear er meget mere følsom overfor forskelle i farveindeks.
Johnson B og clear er de to filtre som er mest følsom for andenordens ekstinktion, som er farveindeksets afhængighed af luftmasse. Andenordens ekstinktion er ikke bestemt for denne nats data og det er en mulig forklaring på de markante afvigelser.
De beregnede farveindeks for comps afviger markant fra tabelværdier og mere end 10 gange den beregnede standard afvigelse. Beregnes farveindeks B-V med de reducerede B og V standard magnituder er overensstemmelsen faktisk god og afviger fra tabelværdi af samme størrelse som standardafvigelse, hvilket er et tilfredsstillende resultat på trods af at det formelt ikke er den måde B-V skal beregnes på.

Standardmagnituder for target

Med standardmagnituder og farveindeks for alle comps bestemt, er vi endelig fremme ved det egentlige formål for proceduren, at bestemme standardmagnituden for target - TZ Aur E.
Måske lidt overraskende, skal observationerne fra filen *_ColorIndex.OBS nu genindlæses. Grunden er, at i filen med observationer inddelt i tre grupper er det muligt at beregne standardafvigelser for de standardmagnituder som nu skal beregnes for target. Bliver beregningerne udført med observationer fra
*_CompsStdMag.OBS så får man godt nok beregnet en gennemsnitsmagnitude men der kan ikke beregnes en standardafvigelse.

Filen *_ColorIndex.OBS genindlæses. Vælg Reduction Page:
TZ_Aur_Reduction_Method_Target_Standard_Mags_in_BVRC.png
TZ_Aur_Reduction_Method_Target_Standard_Mags_in_BVRC.png (7.45 KiB) Vist 96 gange
Confirm_Show_error_bars.png
Confirm_Show_error_bars.png (16.8 KiB) Vist 96 gange
Klikker 'Yes'
Color_index_method_selected_B-V.png
Color_index_method_selected_B-V.png (15.55 KiB) Vist 96 gange
Klikker 'OK'

Der genereres nu 4 grafer. Viser her kun den første for B-filter for i de tre øvrige filtre er også bare prikker med error bars:
TZ_Aur_Reduction_Plot_magnitudes_and_error_bars_B-filter_for_TZ_Aur_E.png
TZ_Aur_Reduction_Plot_magnitudes_and_error_bars_B-filter_for_TZ_Aur_E.png (43.72 KiB) Vist 96 gange
I øverste venstre hjørne ses fire små faneblade, et for hvert filter B, V, R og C. På Y-aksen er inddelingen i spring på 0,001 magnitude. Der er tegnet lodrette error bars.

Data fra grafer sammenfattes i en tabel som kan udskrives til tekstfil. Den kan man dele med andre projektdeltagere eller til at generere en AAVSO-rapport:
TZ_Aur_Reduction_Table_with_BVRC_magnitudes_for_target_E.png
TZ_Aur_Reduction_Table_with_BVRC_magnitudes_for_target_E.png (48.66 KiB) Vist 96 gange
Standardmagnituder for TZ Aur E fra 2020-04-19 i B, V, R og C med beregnede standardafvigelser.

Hvor gode er resultaterne så - sammenligning med tabelværdier

Hermed er reduktionsmetoden til bestemmelse af farveindeks og standard magnituder for comps og target i et nyt felt gennemført. Der mangler blot at dvæle lidt over resultaterne og sammenligne reduktionen med tabelværdier.
Fra Henden TZ Aur kortet i Warners bog gengives her tabellen med fotometriske data:
TZ_Aur_Henden_chart_table_with_StdMags_ColorIndex_and_errors.png
TZ_Aur_Henden_chart_table_with_StdMags_ColorIndex_and_errors.png (72.78 KiB) Vist 96 gange
Til sammenligning gengives de tre figurer fra regnearket her igen:
TZ_Aur_sammenligne_farveindeks_tabelværdier_og_beregnede.PNG
TZ_Aur_sammenligne_farveindeks_tabelværdier_og_beregnede.PNG (13.3 KiB) Vist 96 gange
I kolonner 1 til 4 er tabelværdier fra kortet i Warners bog. De beregnede standardmagnituder fra PhotoRed er i de grønne celler, kolonner 9 til 20.
TZ_Aur_sammenligne_farveindeks_tabelværdier_og_beregnede_#2_13-22.PNG
TZ_Aur_sammenligne_farveindeks_tabelværdier_og_beregnede_#2_13-22.PNG (13.57 KiB) Vist 96 gange
TZ_Aur_sammenligne_farveindeks_tabelværdier_og_beregnede_#2_kolonner 24-31.PNG
TZ_Aur_sammenligne_farveindeks_tabelværdier_og_beregnede_#2_kolonner 24-31.PNG (8.35 KiB) Vist 96 gange
Den gule kolonne 21 er beregning af B-V af værdier fra kolonner 13 og 15. I kolonne 31 er forskellen på
B-V fra tabel (kolonne 3) og PhotoRed (kolonne 21) beregnet.

Man kan nu se at afvigelser fra tabelværdier er cirka 1 til 2 gange måleusikkerheden/standardafvigelsen på tabelværdierne selv. For eksempel er stjerne E ifølge Henden V = 13,44 ± 0,017 og målt til V = 13,43, og farveindeks V-R for den svageste comp (K) ifølge Henden er V-R = 0,30 ± 0,018 og målt til
V-R = 14,532 - 14,228 = 0,304 og det på trods af at alle transforms B, V, R og C er bestemt med hensyn til standard (B-V) indeks. Dette giver mig en tillid til at de transforms jeg fik bestemt den 19/4 ikke er helt ved siden af.

Nu er det jeres tur … god kamp! 8-)

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!
Brugeravatar
Frank Larsen
Månen guld
Månen guld
Reactions:
Indlæg: 79
Tilmeldt: 19 apr 2018, 04:28
Geografisk sted: hovedstaden

Re: #5 Absolut fotometri med MPO Canopus/PhotoRed

Indlæg af Frank Larsen » 22 maj 2020, 10:34

Pyha - man bliver jo helt svedt her på skolebænken.

Jeg syntes dog det er underligt at to måder at beregne B-V giver forskellige resultater. Det tyder på fejl i formlerne eller at noget negliseres i den ene metode - Måske Brian kan løfte sløret for det.
Det burde vel være mest korrekt at beregne transformeret B og V og så tage differencen, selvom der er flere beregninger og potentielle afrundinger involveret (det er jo også det der giver bedste resultat ovenfor..!?)
Mvh Frank L
Brugeravatar
KimLang
.
.
Reactions:
Indlæg: 303
Tilmeldt: 11 dec 2017, 17:57

Re: #5 Absolut fotometri med MPO Canopus/PhotoRed

Indlæg af KimLang » 22 maj 2020, 11:19

Hej Frank.
Ja, det er ikke en lille omgang at give sig i kast med absolut fotometri. Meeen, med øvelse tror jeg på at man kan opleve lidt mere routine og at det føles mindre overvældende.

Det -er- underligt med det beregnede (B-V). Særligt fordi et ikke er nogen svær beregning og følger direkte af Hidden transform; (B-V) = slope*(b-v)+zp. Inden jeg skriver til Warner eller andre så vil jeg lige se om samme fejl dukker op når jeg bestemmer transforms for andre nætter. Jeg er trods alt noget grøn endnu så det er nok noget risikabelt at henvende sig med ' Du, Mester, er der ikke en fejl i din software?'
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 1 gæst