sábado, 16 de enero de 2010

¿Como elijo un equipo adecuado para CCD? (I) Escala de imagen

Al introducirse en el mundo de la fotometría, el observador novel puede llegar con unas ideas preconcebidas o sin ninguna idea en absoluto de la precisión que van a tener sus medidas. La cámara CCD suena como la panacea de la medición fotométrica, pero tal afirmación está entre lo inexacto y lo engañoso.
Realmente la tecnología del CCD no creo que vaya a decepcionar a nadie, pero no se puede evaluar independientemente del sistema óptico con el que se trabaja.

 

Hay un factor muy importante en la toma de imágenes, que es la escala, o sea, el tamaño angular sobre el cielo que abarca cada píxel del detector. Esta viene dada por el cociente entre el tamaño del elemento de imagen y la distancia focal, según la siguiente relación:


donde P es la escala (en segundos de arco por píxel; "/píxel ó arcsec/píxel), μ el tamaño del píxel en micras y F la distancia focal del telescopio u objetivo.


Existen utilidades en la web para calcular la escala dados un telescopio y una cámara determinada.




Al hacer imágenes debemos optimizar la escala eligiendo adecuadamente una cámara en función de la óptica de la que se dispone, o escoger una CCD y un telescopio que se adecuen, de forma que la el píxel abarque la máxima distancia angular resoluble en el lugar de observación, con el equipo disponible. No se habla de la resolución teórica del telescopio (límite de Dawes), si no de la resolución permitida por la estabilidad del aire del observatorio, lo que se suele denominar seeing.


Las estrellas son puntuales, en teoría, tal como pueden ser observadas desde la Tierra. Pero por la propagación ondulatoria de la luz, las observamos como una mancha extensa producida por la difracción de la luz. A su vez la atmósfera altera los rayos de luz que nos llegan, aumentando de tamaño el falso disco estelar, de forma que el tamaño de la figura es equivalente a la resolución que se alcanza en nuestras condiciones de cielo.


El seeing típico suele ser de dos segundo de arco para la mayoría de ubicaciones, y esta resulta ser una estimación demasiado optimista. En las noches más estables no bajo de los 4" de FWHM (máxima anchura a mitad de intensidad, es algo así como la medida del tamaño aparente de una estrella sobre una imagen, ya hablaré de este concepto en otra entrada), y si puedo mantenerme en 5" me doy con un canto en los dientes. Mi telescopio es de una calidad razonable, pero estoy en un lugar muy inadecuado par ala observación en que, por ejemplo, el calentamiento diurno de la fachada hace que circule una corriente de aire indeseada que degrada la imagen.


Aun con todo, hay que aceptar un valor convencional de escala de imagen que sirva de estandar, y los 2"/pixel son una referencia válida, o un intervalo entre 1 y 2"/píxel. A partir de este umbral, con un píxel más pequeño o con una focal más larga estaríamos en menos de 1"/píxel, que se denomina sobremuestreo (oversampling). Esa configuración se emplea en aplicaciones de astrometría de alta precisión como la de las estrellas dobles, para obtener imágenes planetarias, o en instrumentos, generalmente grandes telescopios profesionales, en que se dan condiciones de seeing excepcionales (por buena calidad del cielo local y el empleo de óptica adaptativa). Fuera de estos casos se debe evitar ya que la luz de cada estrella se difunde excesivamente por los píxeles del ccd.


Si la escala es superior a 2"/píxel, si la distancia focal disminuye (o el píxel es de mayor tamaño) las condiciones serían de submuestreo (subsampling), que serían críticas si P>5"/píxel. El sobremuestreo  (oversampling) supone no explotar la resolución máxima que ofrece el lugar de observación, y ha de ser evitado porque no permite que la luz de las estrellas pueda ser recogida con la máxima eficiencia, con lo que las mediciones fotométricas y astrométricas no podrán alcanzar una calidad óptima.

viernes, 15 de enero de 2010

UV Persei en erupción

El día 3 de enero de 2010 Gary Poyner, astrónomo aficionado, reportó a la lista de correo japonesa VSNET el estallido de UV Persei, una estrella variable cataclísmica bastante popular entre los variabilistas. Parte de su encanto está en su situación, cercana al bello cúmulo doble de Perseo.

Sin embargo UV Per se hace esperar. Y es que puede pasar entre 300 y 400 días en estado de reposo, en su mínimo brillo, alrededor de la magnitud 17-18 en banda V (que es prácticamente imposible de observar visualmente por un ocular, solo registrable en imágenes ccd). De repente entra en estallido y alcanza casi la magnitud 11, es decir, se vuelve unas 250 veces más brillante (¡!).

En el momento en que tomé la imagen que ilustra esta entrada, la noche de ayer, la estrella ya está declinando en brillo, con una magnitud 13.33 en filtro V que me dio la fotometría.

La observación de estrellas variables, como puede imaginar le lector, tiene una buena parte de espera paciente.

viernes, 8 de enero de 2010

¿Y de esto hay algún libro? (II) Estrellas variables

Es realmente difícil recomendar bibliografía acerca de las estrellas variables por lo escaso del número de obras publicado que abarque ese tema de forma monográfica. El estudioso ha tenido que valerse tradicionalmente de las referencias existentes en manuales de astronomía general o, tangencialmente, en ensayos sobre evolución estelar.

Para ser sinceros, el tema de la variabilidad estelar ha venido siendo minoritario incluso dentro del ámbito de la astronomía en general y de las publicaciones sobre astronomía. De este modo, si buscamos libros en español, publicados por una editora comercial acabamos enseguida. El único título es Estrellas Variables (Ed. Equipo Sirius), de Jaime Rubén García, astrónomo especialista en el tema, director científico del Instituto Copérnico en Argentina (y actualmente presidente de la AAVSO)

Estrellas Variables hace un recorrido por los distintos tipos de variabilidad, de forma descriptiva, para ofrecer una visión de conjunto. Es un libro correcto para introducirse en la disciplina, aunque muy justo para una iniciación a la observación de estrellas variables.

El Vigía del Cosmos, Manual de Observación, de José Ripero Osorio, publicado por Equipo Sirius también, es un manual de introducción a la observación astronómica en general, pero tiene un extenso capítulo dedicado a la observación visual de variables.

El autor sabe bien de lo que escribe, con una experiencia de más de 30 años en la observación variabilística, contribuyendo con sus observaciones a la AAVSO, AFOEV y VSNET entre otros grupos. Se incluyen cartas de observación de la AAVSO reproducidas con permiso para que el lector pueda hacer sus pinitos en la estimación de brillo.

Como un manual de referencia, eminentemente práctico para la observación, disponemos del excelente Manual de observación visual de estrellas variables de la AAVSO. Está excelentemente elaborado por expertos observadores y es gratuito si se descarga en formato pdf desde la web de la organización. Al estar traducido a varios idiomas, entre ellos el español, muchos aficionados de habla no inglesa pueden iniciarse en este mundo.



Pero, ay, para una profundización en el tema, una vez más, hay que echar mano a la literatura en inglés. David H. Levy escribió el gran manual Observing Variable Stars: A guide for the beginner, en que enseña desde cero cómo aprender a observar el cielo reconociendo las constelaciones, a observar por prismáticos y telescopios y a estimar el brillo de las estrellas variables. Explica los distintos tipos de variabilidad con ejemplos de estrellas concretas, de forma muy amena y llena de anécdotas. La obra está reeditada con el título David Levy's Guide to Variable Stars (Cambridge University Press).



Understanding Variable Stars, de John Percy, publicado por Cambridge University Press. Esta es casi la obra definitiva para el que quiere conocer todas las clases de estrellas variables y los mecanismos de su variabilidad. Desde una introducción sobre la estructura y la evolución estelar, pasando por los fundamentos de la fotometría hasta ir examinando en detalle las características de cada clase de variable y los modelos establecidos para explicarlos.

De la solvencia del autor, profesor de astronomía y astrofísica en la universidad de Toronto, Canadá, y uno de los mayores espcialistas mundiales sobre estrellas variables (particularmente de las variables de pulsación) hablan con elocuencia las páginas de este ensayo.

Si ha reparado en ello el lector, la mayor parte de la bibliografía enumerada en este post y en el anterior está en lengua inglesa. Para todo aquel que quiera adentrarse y avanzar en la astronomía, y concretamente en el estudio de las estrellas variables, el conocer esta lengua, al menos a leerla, es casi tan importante comodisponer de un telescopio y una cámara ccd, así que ¡a aprender inglés!.

jueves, 7 de enero de 2010

¿Y de esto hay algún libro? (I) Astronomía ccd

Cuando alguien se adentra en un campo del conocimiento podrá avanzar más rápidamente si cuenta con unas referencias bibliográficas exhaustivas y rigurosas, pero a la vez escuetas; no conviene agobiarse con pilas de libros y artículos.

Se da la circunstancia afortunada, de que podría zanjar este post con una sola referencia y quedarme tan tranquilo, porque disponemos de una obra que nos permite aprender desde cero qué es un detector ccd, como manejar una imagen astronómica fits, qué información podemos extraer de esta y cómo, con especial atención a la fotometría y la astrometría. Mejor aun, este libro está escrito en español, y de hecho no tiene nada que envidiar a ninguna obra en inglés de introducción a la astronomía con ccd. Hablamos del Manual práctico de astronomía con CCD, de David Galadí e Ignasi Ribas.

Simplemente es imprescindible; cuando se ha leído uno ya sabe qué tiene entre manos, tanto si quiere extraer datos científicos de sus imágenes digitales como si quiere simplemente saber más sobre cómo procesar mejor las tomas planetarias o de cielo profundo. Me parece bastante asequible para cualquier aficionado a la astronomía con unos ciertos conocimientos de observación.

No obstante, esta obra no llega a cubrir del todo los aspectos instrumentales más prácticos para hacer imagen con ccd aunque toque conceptos básicos sobre la escala de imagen en función de la distancia focal y el tamaño del pixel. Realmente falta un libro
para un aficionado, mas allá de los artículos o páginas web existentes, que le explique qué configuración seguir para tomar imágenes de cada tipo: planetas, cielo profundo, estrellas dobles, etc, o que sean aptas para hacer fotometría, como sacar partido a un objetivo fotográfico con ccd o hacer surveys, o tareas básicas como la obtención de flats. Ahora falta quien coja el guante y aborde esta tarea, gente muy experta no falta en España.

Para ampliar conocimientos puede ser interesante la obra, ahora si, en inglés, Handbook of CCD Astronomy (Manual de astronomía ccd), de Steve B. Howell. Abarca un índice de materias muy parecido al del trabajo de Galadí y Ribas, pero con mayor profundización en aspectos técnicos y un capítulo dedicado a la espectroscopía con ccd, aspecto de bastante interés.

Aunque rebase el campo de la observación amateur, el conocimiento general de las técnicas de observación en la astrofísica es sumamente enriquecedor. Un aficionado que conoce cómo trabaja un profesional, y con qué medios, sabrá mejor cómo podría un día colaborar con astrónomos; y puede aplicar parte de su metodología de observación y estudio optimizando su propia actividad. Astronomical Observations: An optical perpective, de Gordon Walker es un libro recomendado como texto para los estudiantes de la especialidad de astrofísica, pero es accesible para un lector con ciertos conocimientos de física y óptica. Va recorriendo los problemas relativos a la detección de la radiación electromagnética en todo su espectro, desde las ondas de radio hasta los rayos gamma, e irá desgranando todas las técnicas de observación y todas las clases de telescopios y detectores para cada tipo de radiación.

miércoles, 6 de enero de 2010

Año nuevo blog nuevo - Bienvenidos a Variastar, un blog sobre estrellas variables y técnicas de observación, o lo que surja sobre la marcha...

Por fin estoy aquí, tras un periodo de meditación y las sugerencias de muchos amigos y compañeros de afición, me decidí a crear un blog para compartir mis experiencias en el mundo de la astronomía, en particular de la observación de las estrellas variables y, en particular sobre la fotometría, en la medida de lo que permite mi limitada experiencia y conocimientos.
No trataré de explicar teoría, para ello ya existen buenos libros de texto, pero si incidir sobre aspectos que me parezcan relevantes o cuestiones que se pueden aclarar, todo ello por si a alguien le puede ayudar. Una de las razones que me animan a escribir aquí es la importancia del intercambio informal de información como herramienta para el aprendizaje de los observadores que se incorporan a este mundo de la fotometría con cámaras ccd.


Sirva esta entrada como presentación del blog VariaStar. Pero quedo yo mismo, el autor, por presentar. Me llamo Miguel Rodríguez Marco, aficionado a la astronomía de forma activa desde los 13 años (quizá desde antes, pero mas bien
in pectore). Tras familiarizarme con mi primer telescopio, un newton de 114mm de diámetro y 900mm de focal, me dediqué con profusión a la observación lunar, solar y planetaria, con incursiones en el dibujo astronómico (sacar una fotografía en emulsión por el telescopio siempre fue una tarea muy dificil). Cuand0 empezé a ocntar con unos atlas y catálogos decentes me dediqué espcialmente a barrer objetos de cielo profundo, con un interés especial por los cúmulos abiertos. Sin embargo aún no había pasado de observar el cielo de modo recreativo, como mucho descriptivo, cuando me atraía fuertemente la posibilidad de hacer algo más parecido a una ciencia.
A finales de 1992, gracias a un lote de cartas que amablemente me proporcionó Pepe Ripero pude empezar a hacer estimaciones de brillo de estrellas variables. Al poco tiempo fui invitado a participar en el Grupo M-1, cuya actividad estaba especialmente centrada en la búsqueda de supernovas en otras galaxias, sin dejar de lado la observación variabilística, sobretodo de estrellas cataclísmicas. En ese tiempo tuve el privilegio de vivir muy de cerca el descubrimiento de la supernova 1993j en M81 por Fran García, en el que estuvieron involucrados Ripero, Diego Rodríguez y Paco Pujol. Hasta el año 1999 mantuve una actividad regular de observación, contrubuyendo con datos para la AAVSO (Estados Unidos), de la que soy miembro, y la AFOEV (Francia). Con el cambio de ciudad motivado por causas laborales pasé unos años bastante inactivo hasta que retomé de nuevo la astronomía pero iniciando una nueva etapa.
A finales de 2002 pude adquirir mi primera cámara ccd, con la que empecé a hacer imágenes de estelares, a veces de una profundidad inusitada; me asombró la cantidad de luz que podía captar este detector y además en unas condiciones de polución lumínica apreciable. A mediados de 2003 ya tenía un filtro fotométrico y hacía medidas de brillo, y hasta ahora...

Me gustaría, en este comienzo, dedicar esta entrada a los compañeros que me han animado a hacer un blog, especialmente Juan Luis Gonzalez Carballo, Edgardo Rubén Masa, Rafael Benavides y Francisco Rica, así como a la autora y amiga Alicia Capetillo.