Fotometria DSLR

Rozwój technik pozwalających na rejestrację sygnałów optycznych za pomocą różnych detektorów sprawia, że są one coraz bardziej dostępne również dla amatorów. Podobnie sytuacja ma się w przypadku CCD. Coraz częściej technologia ta jest wykorzystywana w amatorskich badaniach gwiazd zmiennych, a technikę takich pomiarów nazywa się „fotometrią CCD”.

Kilkanaście lat obserwacji wizualnych (z różnym wprawdzie natężeniem) gwiazd zmiennych spowodował, że zaczęły interesować mnie również techniki CCD. Każdy przecież co jakiś czas chce zasmakować czegoś innego. Poza tym „fotometria CCD” brzmi tak „dumnie” … żeby nie powiedzieć „profesjonalnie” ;). Niestety dedykowane do astro kamery CCD nadal są dość kosztowne. Ja na początek postanowiłem wykorzystać do tego typu pomiarów Canona EOS 350D.

Mój podstawowy sprzęt fotometryczny w chwili obecnej to:

- Tair 4,5/300,

- Canon EOS 350D unmod.,

- SW EQ6 SynTrek.

Okazuje się, że stabilność matrycy Canona jest zbyt mała by próbować stawać w rzędzie z obserwatorami posiadającymi dedykowane CCD, jednakże już pierwsze testy wykazały, że dokładność/rozrzut takich pomiarów w dobrych warunkach pogodowych jest i tak nie mniejsza niż obserwacji wizualnych , tj. około +/-0,05 mag (Rys.1).

Rys.1. Test fotometrii (gwiazda HD236353).

Gwiazda: HD236353, SAO21245 BD+57 39

Jasność V: 8.53 mag

Wskaźnik barwy: 0,68

Typ widmowy: G5

Vuoala!... jest dobrze!:) Pierwsze testy i wynik całkiem obiecujący. Niestety Canon przed matrycą posiada filtr UV, który skutecznie blokuje czerwoną część widma. W takim przypadku jasność gwiazd czerwonych na zdjęciu będzie mniejsza niż rzeczywista i pomiar jasności nie będzie jej odzwierciedlał. Dlatego też, aby aparat stał się w pełni wartościowym detektorem w astronomii filtr ten powinno się wymienić na IR, stanie się wówczas bardziej czuły na barwę czerwoną. Osobiście coraz bardziej dojrzewam do decyzji modyfikacji mojego egzemplarza.

Niestety nadal będzie on rejestrował kanały RGB, a tylko monochromatyczne kamery CCD pozwalają na stosowanie filtrów dla odpowiednich standardów fotometrycznych. Czy więc to co zarejestrujemy Canonem możemy uznać za jasność wizualną V? Nie, to co uzyskujemy na matrycy Canona nie można w żaden sposób odnieść ani do tego co obserwujemy gołym okiem, ani do wspomnianych standardów i wyraźnie to widać na Rys.1.

Mając powyższe na uwadze, nie ulega wątpliwości, że aby na poważnie zająć się fotometrią CCD konieczne jest zaopatrzenie się w monochromatyczną kamerę CCD. Ale to przyszłość… tymczasem na pierwszy bój obecną konfiguracją sprzętową wybrałem kilka popularnych gwiazd zaćmieniowych typu EA: RZ Cas, TV Cas, TW Cas oraz IZ Per.

Oto zastosowana przeze mnie technika pomiarów:

-   w trakcie zaćmienia serie ekspozycji 30-60 sek ( w zależności od jasności gwiazdy obserwowanej), co 5-10 minut ( w zależności od „szybkości” gwiazdy), ISO 400, rejestracja w formacie RAW,

-   obróbka: konwersja na format FIT, od każdej klatki odjęty DARK,

-   pomiar w FIT za pomocą programu TeleAuto, jasności gwiazd porównania z AAVSO Chart’s dla obserwacji wizualnych (jasność V).

I co z tego wyszło? A to co poniżej:

Rys.2. Fotometria zaćmienia gwiazdy RZ Cas (EA) z dnia 20.08.2009 r.

Rys.3. Fotometria zaćmienia gwiazdy TV Cas (EA) z dnia 24.08.2009 r.

 Rys.4. Fotometria zaćmienia gwiazdy TW Cas (EA) z dnia 26.08.2009 r.

UWAGA: Podczas tej sesji występowały zmienne i nie najlepsze warunki obserwacyjne, było mglisto, po niebie chwilami przemykały obłoki, obiektyw zaparowywał, po kilkunastu minutach kapitulował nawet odrośnik.

Wpływ takich warunków odbił się na uzyskanych wynikach. Dlatego też przeprowadziłem z tej sesji test fotometrii na jednej z gwiazd porównawczych (Rys.5).

Rys.5. Test fotometrii w warunkach mgły z dnia 26.08.2009 r. (gwiazda SAO12436)

Gwiazda: SAO12436 BD+65 291

Jasność V: 9.1 mag

Wskaźnik barwy: 0,26

Typ widmowy: B8

Rezultat: rozrzut pomiarów przekracza +/-0,1 mag. To 2 razy więcej niż w warunkach dobrych (Rys.1).

Ok., lećmy dalej…….

Rys. 6. Fotometria zaćmienia IZ Per (EA) z dnia 01.09.2009 r.

UWAGA: Księżyc bliski pełni.

Podsumowanie, czyli… czy było warto?

Zaprezentowany materiał to zaledwie 4 sesje fotometryczne 4-ech gwiazd zaćmieniowych. Wydaje mi się jednak, że uzyskane wyniki są zachęcające, a na pewno można je jeszcze poprawić. Zapewne do zwiększenia dokładności pomiarów przyczyniłoby się zmodyfikowanie samego Canona poprzez wymianę filtra UV przed matrycą na IR. Nie bez znaczenia są również same techniki obróbki zdjęć i pomiaru, nad którymi muszę sporo popracować.

No to podsumujmy to co powyżej zostało przedstawione:

1)      Aby na poważnie myśleć o fotometrii CCD najlepiej zaopatrzyć się w kamerę CCD dedykowaną do astro, najlepiej BW, z zestawem filtrów.

2)      Dysponując Canonem nie uzyskamy dokładnych pomiarów jasności, a uzyskane wyniki mają się w zasadzie nijak do jakichkolwiek standardów fotometrycznych.

3)      Możemy jednak spokojnie pobawić się w badania gwiazd zmiennych zaćmieniowych, gdyż tu nie jest ważne precyzyjne określenie jasności gwiazdy, lecz momentu osiągnięcia przez nią minimum podczas zaćmienia.

4)      Nie jest istotne dokładne ustawienie ostrości, czy też precyzyjne prowadzenie z guidingiem, tak jak ma to miejsce w astrofotografii, w fotometrii liczy się ilość fotonów zarejestrowanych przez detektor, a programy fotometryczne są w stanie pomierzyć również gwiazdy nieco „pojechane” i nieostre.

5)      Znaczenie (i to duże) mają jednak warunki obserwacji, np. mgła, stopień zachmurzenia, światło Księżyca, LP itp.

6)      Ważne jest odpowiednie dobranie zarówno teleskopu/obiektywu, jak i czasu ekspozycji w taki sposób, aby w uzyskanej klatce badana gwiazda nie była zbyt ciemna, gdyż mała kontrastowość w stosunku do szumu tła powoduje zwiększenie błędu pomiaru. Tair 4,5/300 w połączeniu z Canonem przy ekspozycjach rzędu 30-60 sek. pozwala w miarę komfortowo mierzyć gwiazdy do jasności ok. 10 mag. Dla uzyskania większego zasięgu konieczne byłoby zwiększenie czasów ekspozycji. A stosując stackowanie 5 klatek po 120 sek. nie miałem problemów z pomiarem jasności U Gem gdy miała poniżej 14 mag.

7)      Obiektyw klasy Tair 4,5/300 to dobry przyrząd do fotometrii jaśniejszych gwiazd. Do tych słabszych potrzebny jest nieco większy obiektyw, najlepiej klasy min. 6 cali.

Czy warto zatem bawić się w fotometrię Canonem? Według mnie TAK. Zdecydowanie TAK. Gwarantuję, że daje to niezmiernie dużo satysfakcji ze zrobienia sensownie czegoś co na pierwszy rzut oka wydawałoby się bezsensowne. Poza tym jest to dobry wstęp i trening do prawdziwej fotometrii CCD, na którą niewątpliwie za kilka lat i dla mnie przyjdzie czas. Obecnie rozważam zakup Newtona SW150/750 lub MT-800, w komplecie z Tairem stanowiłby niezły zestaw fotometryczny umożliwiający pomiary szerokiej gamy gwiazd zmiennych.