Fotometría con la técnica del desenfoque

Mis recientes observaciones de la estrella variable GSC 03755:00845 me hizo comprobar el problema de la fotometría de estrellas que son brillantes para el telescopio que manejamos; requieren exposiciones cortas y por ello se ven afectadas por el centelleo en el momento en que se analiza la imagen con fotometría de apertura, ya que la turbulencia altera la PSF de la estrella de forma considerable de una imagen a otra.

En realidad este es un problema para la astronomía desde hace mucho tiempo, y la razón por la que se ha desarrollado la óptica adaptativa, o por la que se lanzan telescopios al espacio, donde no tienen que observar a través de una capa de aire.

En mi caso, yo podría compensar el centelleo en gran medida si me fuera posible alargar el tiempo de exposición hasta hacer que los cambios rápidos de la forma de la estrella causados por la turbulencia no tengan casi efecto en la imagen final. Para ello tendría que hacer que entrase menos luz por el telescopio, diafragmándolo, o, mucho más simple y cómodo, desenfocando la imagen.

El desenfoque ya se viene usando en la fotometría con CCD para hacer que la luz de una estrella se expanda por más píxeles del detector y mejorar el muestreo, lo que al final repercute en una mejor calidad de los datos fotométricos. Este mismo desenfoque, al expandir la luz recibida en un mayor número de celdas, hace que en cada una de ellas el numero de cuentas sea menor, y por tanto se evite alcanzar el nivel de saturación, o ni siquiera el de pérdida de linealidad.

Esta "ayudita" del desenfocado de la imagen para la fotometría fue  difundida por Ramón Naves entre los observadores españoles, dado el buen resultado que le reportó en el caso de estrellas brillantes que había que medir para observar tránsitos de exoplanetas.

Fotometría de la noche del 14 al 15 de marzo. Superpuesta a los puntos, se visualiza una media móvil de 2 minutos.

De esta forma, tal y como he probado esta noche, desenfocando hasta aproximadamente duplicar el tamaño de la estrella en FWHM, podía dar 60 segundos de exposición a las tomas, en lugar los 20 segundos sin desenfocar. Con este aumento del tiempo, las distorsiones rápidas causadas por la turbulencia se suman al disminuir la resolución temporal, haciendo que solo contribuyan a la imagen final en un cierto grado de degradación de la nitidez, mientras que las variaciones de entre una imagen y la siguiente se deban en más medidas a variaciones reales de brillo.

Fotometría de la noche del 18 al 19 de marzo de 2012. La mejora es evidente con la reducción de la dispersión de los datos

Y el efecto ha sido evidente. Solo hay que comparar la curva de esta noche, del 18 al 19 de marzo de 2012, con, por poner un ejemplo, la de la noche del 14 al 15. La dispersión se reduce drásticamente, de 0.05 a 0.01 magnitudes, y la variación es claramente más suave. Esta mejora, evidentemente, tiene su coste en pérdida de resolución temporal. Si con exposiciones de 60 segundos tenemos una frecuencia de muestreo suficiente para cubrir perfectamente la variación de esta delta scuti, habría que procurar no sobrepasar este tiempo si queremos llegar a cubrir bien la fluctuación de una variable tan rápida.