Llevo un año o así que no consigo minimizar la dispersión de mis medidas fotométricas. El cielo de Sevilla capital no acompaña a ello. Yo no soy de tirar exposiciones de 100 segundos y aunque tomo imágenes limpias (con darks y flats) cuando la magnitud baja a la 15ª ya solo obtengo ruido.Ya hace meses hice una prueba para comprobar como los picos de las estrellas oscilaban entre toma y toma haciéndome pensar que la Atik no funcionaba correctamente.
La noche del 11 de Noviembre quedé con Rafael G Farfán para mirar los dos una Delta Scuti y poder contrastar tomas (su cielo es bastante mejor que el mio, pero para comprobar el comportamiento me valía). Así que me dispuse a tomar medidas de AX Tri con el equipo habitual (Mak150 f6,3 Atik460).
El campo de la variable y las estrellas de comparación utilizadas fueron las siguientes:
Pues bien, la curva que obtuve con la Atik fue la que podéis ver a continuación:
Se aprecia el comportamiento de la Delta Scuti, pero la curva aparece muy "ruidosa". Me propuse hacer más pruebas y cambié la Atik por la mammut (chip Atik16HR). En esos cambios Rafael tomó la siguiente curva de la estrella.
Nada que ver con lo que pude obtener yo con mi equipo. Él pasó a otros objetivos estelares mientras yo saqué una nueva curva con la mammut, que quedó de este modo:
Mostraba un poco de menos dispersión que la curva obtenida con la Atik. Quedaban horas de análisis de imágenes para observar diferencias. Rafael me envió sus imágenes y pude contrastar parámetros entre las imágenes. Cuando analicé sus imágenes pude comprobar que los picos de las estrellas también oscilaban en sus tomas. Ésto me tranquilizó respecto al posible malfuncionamiento de la mí cámara y me orientó en la dirección correcta (creo) de mejorar la relación señal-ruido.
Así que del análsis de las imágenes pude llegar a las siguientes conclusiones:
"las imágenes realizadas por Rafael tenían tenían una relación señal-ruido mucho más alta que las que tenían mis imágenes."
Las mediciones fueron realizadas sobre las imágenes con MaximDL, para ver la señal de las estrellas.
La primera corresponde a las imágenes de la Atik460 con mi equipo.
Las imágenes correspondían a tomas de 45 segundos y limpiadas con flats y darks.
La siguiente tabla corresponde a las imágenes de la mammut con mi equipo en tomas de 45 segundos.
La ccd mammut parecía obtener mejor relación señal-ruido que la Atik, el tratamiento de limpieza fue hecho calculando una imagen mediana de todas las tomas realizadas y aplicándola como un dark a las imágenes para limpiarlas.
Por último la siguiente tabla corresponde a las imágenes de Rafael con su equipo (C11 y Atik 414).
Evidéntemente la calidad de la señal en sus imágenes es muy superior a las mías por lo que creo que hay radica el origen de la dispersión de mis medidas. Ante eso cabe la opción de alargar las tomas para ganar en la proporción estrella-fondo de cielo. El problema es que en Sevilla capital el fondo de cielo sube de ADUs rápidamente y las estrellas débiles no consiguen "despegarse" mucho del fondo de cielo.
Si no puedo alargar las tomas por miedo a la saturación y al poco márgen de ganancia que me ofrece mi cielo la otra opción era apilar imágenes como se hace para mostrar supernovas débiles en las imágenes. Claro, el problema con una estrella variable es que no puedo apilar 40 ó 50 tomas para llegar a mag 17ª, porque si necesito apilar tanto no sacaré ninguna curva. Así que cabía pensar en apilar 3, 4 ó 5 tomas e ir combinando de forma secuencial para sacar una curva nueva. El proceso a mano es realizable pero muy tedioso e inabarcable cuando se tienen cientos de tomas de una variable.
Yo no se mucho de programación pero llevaba como un año buscando un script de MaximDL que pudiera realizar ese cálculo. Desgraciadamente no lo encontré, lo que si encontré fue un script en visualbasic que usaba MaximDL para apilar imágenes en bins del número de imágenes que tu quisieras. Lo podéis encontrar en la siguiente dirección:
El script es el denominado StackFitsImages.vbs creado por Jim Jones al que le estaré enormemente agradecido. Pero el script aunque puede ser util no hace lo que yo quiero, el script de 100 imágenes si le decimos que apile cada 5, lo que calcula son 20 imágenes resultantes de apilar las cinco primeras, , las cinco segundas, las cinco terceras, etc...
Estaba la solución cerca pero no era lo que yo buscaba, así que con mis pocos conocimientos de informática cambié unas pocas líneas del script para que hiciera lo que yo quería que hiciera.
La idea se basa en el principio de convolución de señales, se aplica un filtro a una señal original que se realiza de forma iterativa sobre todas las medidas de la señal. Es decir el script calcula la imagen apilada de las tomas 1,2,3,4,5 y después calcula la imagen apilada de las tomas 2,3,4,5,6 y así sucesivamente hasta acabar en el último bin. De este modo con 100 imágenes y bin de 5 imágenes conseguimos 97 imágenes apiladas (usando 5 imágenes originales).
Cuando apliqué el script apilando tres tomas con mis imágenes tomadas con la Atik de la Delta Scuti obtuve lo siguiente:
No tiene nada que ver con la curva obtenida con las imágenes originales, la operación es lineal por lo que no se modifica en ningún momento la señal.
Seguidamente apile cuatro tomas para comprobar que mejoraba la curva resultante.
La curva resultante es menos oscilante (4 tomas apiladas eliminan más posibles errores en las imágenes). Por último promedié con cinco imágenes sabiendo que se suavizaría más aún la curva.
Conforme se usan más tomas en los bins para apilarlas y obtener una imagen media se van alisando las irregularidades. Hay que elegir un compromiso para escoger un número de tomas en los bins ya que si se suaviza demasiado podemos dejar fuera efectos reales en la curva de la estrella.
La diferencia entre usar el script y hacer las tomas temporales equivalentes a apilar las tomas, es que ganamos muchos puntos en la curva que de la otra manera (tomando exposiciones de tiempo equivalentes al apilado) se pierden.
Analizando la relación señal-ruido en las tomas apiladas por cuatro imágenes pude calcular con MaximDL los siguientes valores:
La relación de la estrella 15,54 casi se ha triplicado al apilar cuatro tomas. Y al ver la curva y compararla con la original se ve la enorme mejoría.
Como es lógico seguí haciendo pruebas con más curvas para ver el potencial fotométrico del script. Lo usé sobre las medidas tomadas con la mammut y obtuve la siguiente gráfica (con 4 imágenes apiladas):
De nuevo no tiene nada que ver con la curva original.
Quise probarlo en tomas de asteroides que me habían dado dolor de cabeza y desanimado a seguir su estudio para obtener un periodo rotacional. El ejemplo siguiente corresponde al asteroide Izak
La gráfica muestra medidas individuales de 40 segundos. La siguiente muestra las imágenes apiladas en bins de 4 tomas. La fotometría se hizo con MaximDL por la facilidad que tiene con el algoritmo de objeto móvil.
La siguinte curva pertenece al asteroide 200 ag.
Y tras apilar 3 imágenes usando el script.
Con los asteroides no se puede ampliar el número de imágenes en el bin porque la imagen resultante puede acabar mostrando un trazo para el asteroide si éste se mueve muy rápido en nuestro campo fotográfico.
La siguiente corresponde al mismo asteroide en otra noche.
Y la curva obtenida tras aplicar el script con 3 estrellas.
Otra curva de otra noche.
Y la curva resultante tras aplicar el script a 4 tomas.
Viendo el éxito del script para usarlo fotométricamente me animé a analizar imágenes antígüas de exoplanetas capturadas en mejores cielos que los que padezco ahora mismo. La primera curva corresponde a Qatar 1B y la línea verde es una interpolación matemática a bin 3 entre los valores de la gráfica.
Al aplicar el script con bin 4 estrellas a las imágenes obtengo la siguiente curva:
Y finalmente rescaté otras imágenes del exoplaneta, el wasp 12b
Y nuevamente aplicando el script usando 4 tomas en cada bin.
La mejora en la fotometría creo que queda demostrada en los ejemplos expuestos anteriormente.
Repetí los cálculos en las imágenes de Rafael sin que hubiese una mejoría sustancial, por lo que llego a la conclusión que este script es bastante útil en cielos de mala calidad donde las tomas no permiten obtener una buena relación señal-ruido en las imágenes.
Por último, como es de recibo ser agradecido a las herramientas que otros compañeros de afición dejan por internet para que las usen aficionados desconocidos, dejo mi script para que lo podáis aplicar en la mejora de vuestra fotometría.
La utilización es muy sencilla, el script se tiene en cualquier carpeta (yo lo tengo en el escritorio) y lo que hay que hacer es arrastrar la carpeta que tiene las imágenes alineadas previamente al icono del script. En dicha carpeta no puede haber nada más que las imágenes alineadas. Al arrastrar el icono de la carpeta al icono del script, éste pregunta cuantas imágenes quieres apilar en cada bin, se le dice un número (que como habéis visto funciona bien entre 3 y 5) y él se encarga de abrir MaximDL y comenzar la creación de las imágenes que guardará en la misma carpeta que las imágenes originales (con el nombre stack y un número).
Como yo no soy muy buen programador el script que originalmente no estaba pensado para este cálculo falla cuando llega a la última imagen porque quiere seguir apilando una vez más. Ya sé que me diréis que es simplemente cambiar un índice en un bucle pero lo cierto y verdad es que yo no lo he podido arreglar.
Espero que esta herramienta sirva para la gran cantidad de fotometristas que no tenemos un observatorio en cielos privilegiados como los profesionales.
2 comentarios:
Genial como siempre, Jose.
Un millón de muchas gracias por esta valiosa aportación, el curro que te has dado con el script y su puesta a punto.
Muchas gracias Rafa.
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