jueves, 30 de agosto de 2012

ESTUDIO DE DARK Y BIAS CON CAMARAS REFRIGERADAS CCD


 Bueno, con esta entrada comienza una serie de estudios que me he propuesto hacer, de cara, sobre todo, a conseguir una buena caracterización de los medios de los que dispongo, para realizar fotometría de calidad.
El tema es peliagudo, y casi se necesita un libro, pero quiero compartirlo con vosotros porque, al margen de los números y resultados, pienso que es un sistema muy válido para ver hasta dónde los equipos pueden llegar, y, sobre todo, poner en tela de juicio ciertas técnicas de calibrado que se dan por válidas -y que, recordemos, eran cuando las CCD disponibles ni tenían los niveles de eficiencia que actualmente se consiguen.
Mientras no se diga lo contrario, las pruebas están hechas con una Atik 314L. Chip Sony ICX285AL. Refrigerada -20 grados por debajo de ambiente, sin posibilidad de especificar la temperatura -es decir, yo no le puedo decir a la cámara que se ponga a -15 grados....-. Todas las pruebas se han hecho a bin 2x2, por varias razones: menos ruido, más rapidez, y en mi óptica da el límite del seeing típico en mi cielo (alrededor de 2,5 seg/píxel).

Bien, la primera cuestión, y más obvia es, ¿realmente, cuándo comienza a ser efectiva la refrigeración del Peltier?.
Tengamos en cuenta que el Peltier entra en funcionamiento y lucha contra un gradiente de temperatura al principio. Se produce un pequeño ciclo hasta que se estabiliza -tradicionalmente, se denomina Duty Cicle- que es el 90% del valor máximo que alcanza de refrigeración. ¿Cuando se produce éste?
Es bastante fácil hacerlo: tomamos una serie de darks de duración 60 segundos sin refrigerar, activando la refrigeración -al menos 50 minutos- y luego desactivando la refrigeración -para ver la "resilencia" a alcanzar de nuevo la temperatura ambiente, para prevenir el shock térmico de desconectar directamente la CCD.
Para medir los ADU´s (cuentas) he utilizado una medición de área de 400x400 píxel en Maxim DL V5, apuntando el valor AVERAGE (Promedio) de esta área que daba la ventana de información. Puede utilizarse cualquier otro programa que haga lo mismo.
Adjunto la curva,



Como puede observarse, los tres primeros minutos no hay refrigeración. En el comienzo del minuto 4 se activa, y hasta el minuto 11 no llega al punto máximo de refrigeración (tarda más o menos 6/7 minutos) y alcanza realmente el Duty Cicle en el minuto 29, con oscilaciones de menos de 0,11% en el número de ADUS.


Así, que la primera lección que extraemos es: no debemos de realizar tomas (ni bias, ni darks, ni lights, los flats son otra cosa) antes de, al menos, la primera media hora desde que activamos la refrigeración de la cámara. ¿Porqué?
Veamos el caso en que queremos hacer tomas lights. Lo normal es tomar algunos darks al principio, tomas lights, y darks al final.
Si -y he hecho los cálculos- realizamos el master darks adquiriendo TODOS los darks (desde el principio al final) o sólo los darks en el Duty Cicle, la diferencia, dependiendo el método utilizado para el máster darks puede llegar a un 33% más de ruido del primer caso con respecto al segundo. Por lo tanto, veremos que, seguramente, en las imagenes tomadas cuando el Duty Cicle es operativo hay significativamente más ruido que en las primeras (que realmente sí tienen más ruido).
Os pongo un gráfico en el que se han obtenido los máster dark, bien tomando todos, bien tomando sólo los del Duty Cicle. Curiosamente, la opción mediana es la que menos desajustes obtiene.



Aquí podemos extraer, en principio, otra lección: puede que el mejor método de obtener máster dark sea MEDIAN, cuando no sabemos exactamente el ciclo de refrigeración o simplemente hay muchas variaciones en la temperatura durante la sesión. Es importante no NORMALIZAR el fondo, ni calibrar con BIAS. El máster ya lleva implícito el ruido del BIAS.
En cuanto a cuál es el Máster Dark y el método más efectivo, sinceramente, no he encontrado diferencias significativas. Sólo hay que tener en cuenta lo siguiente -a falta de realizar las pruebas en la calibración de tomas light, que todavía no he realizado-: en los darks pueden aparecer marcas de rayos cósmicos y hots píxels. Estos últimos son bien resueltos mediante algoritmos de rechazo, pero los rayos cósmicos lo son mucho mejor mediante Median. No obstante, dejo las conclusiones para más adelante.

Bien, y cuánto tarda la cámara en "recuperar" el valor normal sin refrigerar. La respuesta es bastante rápido: unos 5 minutos:



Por lo que es interesante esperar 5 minutos antes de desconectar la cámara tras desconectar la refrigeración. Ojo, estas pruebas están hechas a la temperatura actual de verano. Estoy seguro que cambiarán, dramáticamente, en invierno.

Bien, hay otra pregunta inquietante: ¿son realmente necesarios los dark frames en las tomas de cámaras refrigeradas, o añaden más ruido?
Para calcularlo, tomamos, ya en el Duty Cicle -recordemos, con la refrigeración estabilizada- 60 bias y, de la misma manera que la anterior, anotamos los ADUs:




Vemos que aunque tiende a subir ligeramente, se mantiene estable dentro de un rango de +/- 0,1%.
Pero, quizás, lo más interesante de todo, es que los ADU´s de un Máster Dark de 60 segundos, son prácticamente los mismos que un Bias....


DARK/BIAS
BIAS AVERAGE251,3460,99231325
BIAS MEDIAN251,2850,9927191
BIAS SIGMA CLI251,3280,99240674


Es decir, que, en principio, y en base a los cálculos realizados, no merece la pena realizar darks (que,además, tienen más probabilidades de acumular hot píxels y rayos cósmicos) que calibrar simplemente con un máster bias (habiendo tomado un buen número para que sea estadísticamente significativo). Es más, uno podría pensar que las tomas light también acumulan hot píxels y rayos cósmicos, pero los algoritmos de rechazo y el dithering se encargarán de reyectarlos...si calibramos con darks es más probable que simplemente aparezcan más.
Continuará.

NOCHE DE SUPERNOVAS

Bien, ahora toca algo de Supernovas.
Desde que empecé con ellas, es un tema que realmente me apasiona, en especial seguir su evolución a lo largo del tiempo y ver como se van comportando con respecto a las curvas ideales. De hecho, gran parte de mis noches de observaciones las dedico a ellas.
Para realizar este trabajo no son necesarias largas horas de exposiciones, simplemente tener una buena calibración de la toma -imprescindible para la medición fotométrica- y no saturar el objeto a medir.
Dos programas son fundamentales para ello:
Astrométrica, de Herbert Raab y FoCas, de Julio Castellano.
En otra entrada, iré describiendo cómo funciona el proceso de medida. Una vez realizado, las suelo reportar a la página de David Bishop y al Grupo de Observación Destellos M1.
Ahora, paso enseñaros algunas supernovas:






Estas supernovas fueron tomadas el día 16 de Agosto, en unas condiciones excepcionales del cielo en mi lugar de observación, que muy raramente, alcanza más de magnitud 18.5 en el horizonte Este, y 16 en el horizonte Noroeste.
Son también de las primeras que realizo con la nueva configuración óptica, mi recién adquirido C8.
Saludos

miércoles, 29 de agosto de 2012

NEBULOSA DEL PELICANO Y NORTEAMERICA VERANIEGA



Bueno, pues comienzan a dar sus frutos las noches de verano.
Este era un mosaico que tenía verdaderas ganas de realizar. Se trata de la archifotografiada zona de la Nebulosa Norteamérica (NGC7000) y el Pelícano (IC5070). Se estima que este gran complejo dista unos 1800 años-luz de la Tierra.
La zona está comprendida entre Deneb (hacia la esquina superior derecha, fuera de la imagen por muy poco) y Chi Cygni (la estrella brillante de la izquierda). Es una auténtica gozada pasearse por esta zona llena de grandes concentraciones de polvo y gas oscuras, nódulos de Bock flotando (las manchitas oscuras, que encierran estrellas naciendo) y las zonas iluminadas (zonas HII).
La composición está formada por 8 teselas (4x2) abarcando 5ºx4º.

martes, 28 de agosto de 2012

COMENZAMOS UNA NUEVA ANDADURA



Esta es la primera entrada en mi blog de Astronomía.
Antes de nada, quiero agradecer el empuje y la ayuda que he recibido de Juan-Luis González Carballo.
Si hay alguien culpable de esta nueva aventura para mí, es él. Si hay alguien que sea culpable de los contenidos, soy yo....
Mi aficción por la Astronomía viene, como casi todos los que formamos este grupo de aficionados, desde la niñez. En mi caso, fue porque cayó en mis manos un libro sobre Astronomía que tenía mi abuelo en su casa, en mis veraneos en Sevilla (sí, sí, veraneos en Sevilla ). Estaba en 5º de la antigua EGB. Posteriormente, la serie COSMOS, con el siempre añorado Carl Sagan, fue el aldabonazo para que alzara los ojos con más detenimiento a los cielos de Córdoba, donde me crié durante mis años de infancia y juventud, que por aquellos días eran mucho más limpios y diáfanos que ahora. Así que mis padres, por Reyes, me regalaron un pequeño refractor de 50mm, con una montura de rótula fotográfica metálica, con el que pude ver por primera vez M42 -sin saber que lo era en aquellos entonces- y un par de libros que todavía conservo donde aprendí a leer las constelaciones y buscar los objetos.
Poco a poco, comencé a integrarme en la toma de fotos en película Kodak en blanco y negro...hasta que por motivos laborales mi padre fue destinado a Sevilla...y los cielos ya no eran los que había disfrutado.
Así que ocurrió un in pass, bastante largo, en el que sólo me dediqué a la Astronomía "teórica", devorando artículos y publicaciones (Astronomía, Sky&Telescop, Espacio).
Ese in pass duró hasta hace unos años, en los que mi mujer me regaló por Reyes otro telescopio, y comencé a ponerme al día....tarea ardua. La astronomía amateur había evolucionado en 15 años una auténtica barbaridad. Mi amigo Javier Castro me animó a ponerme en contacto con mis amigos de Sevilla en la Casa de la Ciencia, donde comencé a hacer amigos y cosechar conocimientos compartidos. La lista sería interminable, pero irán saliendo a lo largo de las entradas.
Software, monturas, telescopios, cámaras, acoples....la magnitud de las opciones que se desplegaban ante mi suponían una larga curva de aprendizaje que comenzó con la astrofotografía y ha terminado con la astronomía observacional, campañas de estudios de variables, asteroides, supernovas...y dobles. Y nuevamente, Juan-Luis es el culplable de que me haya adentrado en estas últimas: las estrellas dobles; aquí uno mi agradecimiento a Rafael Benavides y Francisco Rica, que desinteresadamente, todos ellos, me prestaron sus conocimientos, y su valioso tiempo, en solventar mis infinitas dudas. La publicación de altísimo nivel reconocido internacionalmente El Observador de Estrellas Dobles es muestra de la inmensa labor que realizan junto a Edgardo Masa. http://elobservadordeestrellasdobles.wordpress.com/
Igualmente tengo que agradecer a Ramón Naves todo el tiempo y conversaciones telefónicas en darme auténticas clases magistrales de fotometría y sus técnicas, y a Julio Castellanos porque sin sus programas, sus desvelos, y sus conocimientos, no podríamos hacer tan fácilmente todo el trabajo que realizamos. A los mantenedores de los grupos de observación, Esteban Reina y Julio Castellanos, Diego Rodríguez, Montse Campas de los grupos de observación Destellos M1, Observadores de Cometas, Cometas Obs...y tantos otros que no quisiera se ofendieran sino aparecen, más por mala memoria mía.
http://www.astrosurf.com/cometas-obs/CometasObservables/propobs.html#obs2
http://personales.jet.es/drodrig/index
http://www.observadores-cometas.com/cometas.html
En definitiva, que comienzo la andadura de este blog, que, advierto, será muy ecléctico, porque me gusta tocar "todos" los palos.
Espero, al menos, que disfrutéis con el paseo.