WASP-14 b w Wolarzu (9.75 mag | 0.010 mag)

[LibMar]

Witam

 

Kilka dni temu przeprowadziłem pierwszą obserwację tranzytu egzoplanety po dłuższej przerwie. W zasadzie to druga próba, ponieważ dwa dni wcześniej próbowałem z HAT-P-36 b i poległem z kilku powodów, także chmur.

 

Z drugą, czyli WASP-14 b, już się udało. Planeta pozasłoneczna znajduje się w konstelacji Wolarza, wokół gwiazdki mającej 9.75 mag. Jak na tranzytujące egzoplanety, to bardzo jasny obiekt. Przy głębokości spadku 0.01 mag, moglibyśmy próbować rejestrować nawet za pomocą teleobiektywu.

 

Masywne ciało planetarne - ponad siedem mas Jowisza, choć rozmiarowo obie planety są porównywalne. Niestety, warunki w jakich musiałem się zmierzyć, nie były proste. Wielokrotnie będę powtarzał jak bardzo przeszkadza pewne drzewo w mojej miejscówce i tranzyt ten wymagał przeniesienia się lekko dalej. Tak, że na styk miałem polarną między drzewami w widoku, a podczas obserwacji gwiazda ledwo je ominęła po swojej stronie  Był to tranzyt, który wypadał idealnie w środku nocy. Krótkie i jasne noce to kolejne utrudnienie. Pozwoliło mi zebrać tylko 450 klatek po 30s, to niecałe 4 godziny obserwacji. Sam tranzyt trwa blisko trzy, a miał być pełny... To oznacza, że baseline (krzywa przed tranzytem i po tranzycie) będzie bardzo krótkie, a przy dość małej amplitudzie może być trudne do zarejestrowania...

 

Inne utrudnienie - jasność gwiazdy. 9.8 magnitudo to trochę zbyt jasne jak na 20 cm teleskop. Abym miał utrzymać gwiazdę ostrą, z unity gain mam już prześwietlenie przy 2 sekundach naświetlania (minimalny akceptowalny czas to 8-10 sekund ze względu na ilość materiału). Może warto próbować na zerowym gainie, czyli poniżej unity gain? To jedna ze spraw, które muszę przetestować. Tak więc, pracowałem na rozogniskowanych gwiazdach. O ile kolimacja jest akceptowalna na ostrych gwiazdach i mógłbym już nie ruszać, na rozogniskowanych już to jest takie sobie. I bardzo ryzykowne - bez guidingu tylko idealne ustawienie w polarną da sukces, ponieważ podczas obserwacji nie wolno poprawiać kadru. I to się udało. Tak wygląda pojedyncza klatka:

 

 

Pozostałe gwiazdy są zbyt słabe, aby poprawiły dokładność pomiarową. A szkoda, bo na terenie Drogi Mlecznej moglibyśmy mieć ich kilka, co poprawiłoby rozrzut pomiarowy nawet o kilkadziesiąt procent. A krzywa blasku z tranzytu egzoplanety wygląda tak:

 

 

Moment wejścia i wyjścia zgadza się z efemerydą. Spadek blasku (0.009 we fluxach, to 0.010 mag) jest zgodna z przewidywaniami. W modelowaniu nie wykorzystałem żadnych manualnych parametrów, wszystko samo ładnie się ustawiło. Początek nastąpił bardzo szybko - wynika to z opóźnień, gdyż planowałem zacząć obserwacje 15 minut wcześniej. Przejście na nową i nietestowaną miejscówkę nieco czasu zajęło. W dodatku przygotowanie odpowiednich parametrów dla gwiazdy rozogniskowanej trochę trwa: chcę dać 30s, ale przy takim rozogniskowaniu jest za ciemno. To lekko ogniskuję - już za bardzo. To szukam pomiędzy. I przy każdym teście tracę 30s, aż klatka się zrobi  Mała notka o wykorzystanym detrendingu - bez niego tranzyt wygląda niemal podobnie. To te najbardziej odstające punkty nieco poprawiły swoją pozycję, dzięki czemu rozrzut zmalał z RMS 2.06 ppt na 1.79 ppt. Nie jest to super wynik. Przy 2-minutowych stackach (z WASP-14 b mamy trzy minuty) i gwieździe 1.5 mag słabszej mieliśmy 0.94 ppt. A to dzięki kilkunastu gwiazdom referencyjnym na HAT-P-32 b!

 

Więcej kolejnych obserwacji tranzytów już wkrótce. WASP-14 b nigdy wcześniej nie rejestrowałem. To dość trudny obiekt, ale rozrzut pomiarowy wyszedł dobry. W trakcie nawet lepiej niż +/- 0.002 mag na 3 minutowych pomiarach, końcówka gorsza z powodu jaśniejącego nieba (miałbym nawet do 20-30 minut więcej materiału na początku, gdybym od razu mógł zacząć). Przy uzyskanym rozrzucie możliwe byłoby zarejestrowanie tranzytu egzoplanety przy gwieździe ~10 mag, co ma nawet 0.003 mag spadku. Z dodaniem, że szanse byłyby dużo większe, gdyby noce były przynajmniej 6-godzinne, a nie jak tutaj - jasne i trwające max 4 godziny. A przesilenie dopiero przed nami

 

Tak więc, obserwacja była jednocześnie testem nowej miejscówki, kolimacji, ciemności nieba i próby obserwacji na defocusie przy ~10 mag gwiazdach. Kolejne tygodnie to kolejne testy, także na właściwych celach

[apolkowski]

Zadam pytanie laika. Czy nie da się zastosować jakiegoś filtra obniżającego jasność gwiazd w celu wydłużenia naświetlania?

Edytowane 8 Czerwca 2022 przez apolkowski

[smopi]

@apolkowski, oczywiście można. Ja używam fotometrycznego "V" z zestawu "Baader Bessel UBVRI". Wydłużenie czasu dodatkowo zmniejsza błąd spowodowany seeing-iem.

 

@LibMar - WIELKIE gratulacje!

[Charon_X]

Gratulacje. Może coś więcej o sprzęcie i oprogramowaniu. Jaki teleskop, kamera/ aparat ? Z czego tworzyć te wykresy ? Pytam, bo ostatnio zaczął mnie interesować temat gwiazd zmiennych i egzoplanet, bo nigdy się tym nie zajmowałem i nawet nie wiem od czego zacząć. 

[LibMar]

12 godzin temu, apolkowski napisał:

Zadam pytanie laika. Czy nie da się zastosować jakiegoś filtra obniżającego jasność gwiazd w celu wydłużenia naświetlania?

Jak @smopi napisał, użycie filtra zwęża spektrum i ilość wpadającego światła zmniejsza się, więc potrzeba dłuższych czasów do saturacji. Niestety, objawia się to kosztem dokładności pomiarowej i zasięgu gwiazdowego. O ile filtry V i R uzyskują bardzo zbliżone wyniki, B oraz I są używane zdecydowanie rzadziej. Jeszcze dużo testów przede mną odnośnie rozmiarów kosztów, na to potrzeba nawet kilka pogodnych nocy (nie znam dokładnej odpowiedzi, nigdzie nie mogę znaleźć, więc trzeba sprawdzić samemu ). Z filtrami V i R uzyskuję bardzo fajną stabilność obrazu gwiazd, zmniejszając też wpływ scyntylacji. Tu bardzo dużo poprawiamy, ale filtr fotometryczny wycina trochę za bardzo. Z filtrem CBB jest trochę inaczej. Wycina bardzo niewiele i tylko światło niebieskie - to, które jest najbardziej podatne na zmiany ze scyntylacją (mniejszy trend), redukuje niebieskie światło tła o świcie (umożliwiając kontynuację nieco dłużej), a światło to dominuje przy tranzytach egzoplanet w najmniejszym stopniu (dość duże wskaźniki B-V, bo gwiazda musi być nieco mniejsza, by egzoplaneta mogła zakryć na tyle, aby tranzyt w ogóle był wystarczająco głęboki).

 

10 godzin temu, Charon_X napisał:

Gratulacje. Może coś więcej o sprzęcie i oprogramowaniu. Jaki teleskop, kamera/ aparat ? Z czego tworzyć te wykresy ? Pytam, bo ostatnio zaczął mnie interesować temat gwiazd zmiennych i egzoplanet, bo nigdy się tym nie zajmowałem i nawet nie wiem od czego zacząć. 

Teleskop jakikolwiek się nada. Nawet teleobiektyw. Zwykła 50-tka Canona złapie nawet HD 189733 b czy HD 209458 b. To wszystko wymaga jedynie doświadczenia metodą prób i błędów. Przede wszystkim najważniejsza jest stabilność obrazu - czy dasz radę zrobić pierwszą klatkę mniej więcej taką samą, jak po ciągłym fotografowaniu przez 4-6 godzin. Jeśli uporasz się wówczas z: brakiem dryfu kadru (masz guiding/ustawienie na polarną), chmurami, wilgotnością i zaparowywaniem, położeniem na niebie (nie trafisz po drodze w drzewo/budynek/latarnię), będziesz pilnował ostrości (idealnie, jeśli nie musisz ręcznie korygować i masz autofokuser), masz pewne miejsce na dysku, zrobisz poprawnie flaty, odpowiednio dostosujesz czas naświetlania i ostrość (głównie przy rozogniskowywaniu, ale nie polecam na starcie )... i pewnie wiele innych czynników... to jak wszystko zgrasz ze sobą, to spokojnie wyjdzie  Za pierwszym razem zapewne nie wyjdzie. Szukasz błędów, to co trzeba naprawić. Kolejna sesja będzie już lepsza, aż w końcu zarejestrujesz. I wracając do pytania - użyty sprzęt to GSO 203/800 na NEQ6, kamera ZWO ASI1600MM-c Pro. Ale kiedyś zaczynałem na teleobiektywie 300mm f/4.5 i ZWO ASI178MM-c. Jeszcze wcześniej nawet lustrzanką. I też się dało. Jednak w praktyce, średnio polecam iść w temat lustrzanką. Kamera klasę wyżej niż ASI120 z teleskopem/obiektywem o średnicy 5cm i masz już przynajmniej kilkanaście egzoplanet spokojnie do złapania. Nie za pierwszym razem to wyjdzie (chyba, że astrofotografię sprzętowo masz obcykaną, bo guiding, plate solving, flaty itp. się pokrywa), ale po minimalizowaniu błędów w końcu wyjdzie. Nawet obróbka to długi temat. Ja korzystam z programu Muniwin (do stackowania/pakietowania krótszych ekspozycji w dłuższe) oraz AstroImageJ do końcowej fotometrii (z tego programu jest powyższa krzywa).

[Charon_X]

Widze, że to dużo trudniejsze niż myślałem. Sprzętowo i technicznie to jak zabawa w hardcorowe DSy. Przede wszystkim ciężkie to utrzymanie kadru przez kilka godzin, trzeba precyzyjnego montażu i guidingu. Jak u ciebie wychodzi duży, cieżki i drogi zestaw. Może lepiej zacząć od zaćmienia Algola i najjaśniejszych zmiennych ? Wtedy chyba niższe są wymagania ? Bo mam tylko EQ3-2 na jednej osi bez guidingu, 2 lustrzanki i 2 kamerki planetarne.

[LibMar]

A właśnie z tymi najjaśniejszymi jest wielki problem - praca z rozogniskowanymi gwiazdami to zbyt duże ryzyko na początek  Trzeba ustalić jaka to kamerka planetarna (idealnie jeśli mono niż kolor) oraz jaki obiektyw można pod to podpiąć. Jeśli byłby to sprzęt ze stopki, to TS spokojnie sobie poradzi z EQ3-2. Jeśli ustawimy na biegun tak dokładnie jak można z SharpCapem, to wtedy ograniczy tylko wiatr i wstrząsy.

 

W moim przypadku idealny obiekt ma jasność około 11.5 magnitudo. To wtedy mogę dać nieco dłuższy bezpieczny czas (20-30 sekund). Nie stosuję dłuższego niż 30s z powodu PE, choć na bin 2x2 robiłem po 60s (wynik był w miarę przyzwoity, ale pod warunkiem, że tło nieba nie będzie zbyt jasne). Jeśli masz praktycznie zerowy odrzut również przy 20-30 sekund, to zapewne takimi podziałałbyś na pierwsze testy.

 

Teleskop o średnicy 6 cm zbiera około 2.6 mag mniej w tym samym czasie niż 20 cm, ale odejmijmy jeszcze LW. Pewnie wyjdzie bliżej 2 mag. Wtedy idealna jasność to 9.5 mag, ale przy mniejszej ogniskowej wyjdą zapewne też mniejsze gwiazdy. Zajmując mniej pikseli, o wiele łatwiej jest wysycić - prawdopodobnie będzie to między 9.5 a 10.0 mag. Tak więc, WASP-14 b ma dla Ciebie idealną jasność, ale tło jest kiepskie z powodu małej ilości gwiazd referencyjnych. Chyba, że kamerka jest kolorowa, to wtedy najpewniej obniżymy o ~0.5 mag.

Test na jakiejś zmiennej typu Algola jest świetny, ale nie na samym Algolu, lecz gwiazdach 9-10 mag  A takich mamy mnóstwo do przetestowania, by sprawdzić czy wychodzą dokładne krzywe 

[Charon_X]

Dlaczego muszę mieć rozogniskowane gwiazdy i dlaczego problem jest z najjaśniejszymi ? Co to znaczy idealny obiekt ? Biegun ustawiam wg lunetki biegunowej. Dlaczego nie może być żadnego dryfu ? 

[smopi]

@Charon_X, polecam Ci książkę "Exoplanet Observing for Amateurs", która została "uwolniona" i można ją pobrać bezpłatnie ze strony domowej Autora: http://brucegary.net/book_EOA/x.htm

 

Cytat

Dlaczego nie może być żadnego dryfu

Akurat mi się otworzyła książka na fragmencie, który to wyjaśnia

Cytat

Warning to Those not Autoguiding
When autoguiding is not used the star field will drift across the pixel field and cause systematic errors
that vary during the observing session; all star flux ratios throughout the image will vary. These
systematics won’t be completely removed by the flat field calibration because no flat field is perfect.
It’s amazing how often this drifting can produce a light curve that resembles an ingress or egress
feature. This is only a problem for short observing sessions of a predicted ingress or egress; it rarely
affects a long observing session involving a full transit.

 

Edytowane 9 Czerwca 2022 przez smopi

[Grzędziel]

42 minuty temu, Charon_X napisał:

Dlaczego muszę mieć rozogniskowane gwiazdy i dlaczego problem jest z najjaśniejszymi ? Co to znaczy idealny obiekt ? Biegun ustawiam wg lunetki biegunowej. Dlaczego nie może być żadnego dryfu ? 

Myślę, że @LibMar podchodzi zbyt rygorystycznie jeśli chodzi o wymagania stawiane początkującemu.

 

Kiedyś sporo zajmowałem się fotometrią. Ważne jest, żeby dobrać takie czasy naświetlania klatek, aby gwiazdy nie były przepalone, czyli pixele ze środka obrazu mierzonych gwiazd miały adu mniejsze niż 65k, optymalnie ok. 40k. Jeśli obserwowałem bardzo jasne gwiazdy stosowałem po prostu bardzo krótkie czasy naświetlania.

To czy obraz był bardziej czy mniej ostry ma mniejsze znaczenie. Dla słabszych gwiazd ostrość ustawiałem dobrą, dla jasnych gwiazd lepiej lekko rozogniskować, bo wówczas sygnał rozlewa się na więcej pixeli i studnia tak szybko się nie wypełnia. Generalna zasada -im więcej sygnału (nieprzepalonego) złapiesz tym pomiar będzie dokładniejszy.

Ustawienie na biegun lunetką w zupełności wystarczy. Dryf czy gorszy guiding nie są problemem. Dla zmniejszenia błędów pomiarów obowiązkowa jest kalibracja.

 

Dla zachęty poczytaj, tutaj opisałem kilka wyników moich obserwacji. Spróbuj swoich sił, gorąco zachęcam, to wciąga.

 

 

 

[smopi]

52 minuty temu, Grzędziel napisał:

Dryf czy gorszy guiding nie są problemem.

@Grzędziel, w "zwykłej" fotometrii faktycznie często nie ma to znaczenia. Jednak przy obserwacjach tranzytów exoplanet tak nie jest, a wyjaśnienie dlaczego masz w moim wcześniejszym wpisie.

[Grzędziel]

52 minuty temu, smopi napisał:

@Grzędziel, w "zwykłej" fotometrii faktycznie często nie ma to znaczenia. Jednak przy obserwacjach tranzytów exoplanet tak nie jest, a wyjaśnienie dlaczego masz w moim wcześniejszym wpisie.

Jeśli chodzi o bardzo precyzyjne pomiary tranzytów to z pewnością masz rację. Nigdy takich obserwacji nie robiłem -wiem, że wymagania są tu najwyższe.

To co napisałem opieram wyłącznie na własnych doświadczeniach obserwacji "zwykłych" gwiazd zmiennych. Pracując z przyzwoitym guidingiem (brak dryfu), z ditheringiem i bez guidingu (spory dryf) błąd pomiaru miałem podobny.

Napisałem to wyłącznie dla tego, żeby początkujących nie zniechęcać nadmiarem wymagań, bo i najprostszymi metodami można bardzo przyzwoitą fotometrię zrobić.

 

ps

Dzięki za podlinkowany ciekawy materiał.

[smopi]

49 minut temu, Grzędziel napisał:

Napisałem to wyłącznie dla tego, żeby początkujących nie zniechęcać nadmiarem wymagań, bo i najprostszymi metodami można bardzo przyzwoitą fotometrię zrobić.

Zdecydowanie tak!

 

To jeszcze słowo komentarza w temacie oprogramowania. Oczywiście jest nieśmiertelny AstroImageJ, o którym już wspomniał @LibMar (i przy pomocy którego opracował obserwacje), ale ja chciałbym dodatkowo polecić oprogramowanie, które jest dedykowane do takich obserwacji i trochę bardziej "pomaga" uporać się z redukcją danych:

- HOPS: https://www.exoworldsspies.com/en/software/ Fajny program który prowadzi za rękę i nie pozwala przejść do kolejnego kroku, jeśli nie uporamy się z wcześniejszym,

- EXOTIC: https://exoplanets.nasa.gov/exoplanet-watch/how-to-contribute/how-to-reduce-your-data/ Moim zdaniem trochę trudniejszy, ma proste GUI  i bardzo duże możliwości.

 

Oba powyższe programy działają pod Linuksem, Windowsem i MacOS. Tak wygląda przykładowy wykres, wygenerowany w EXOTIC w oparciu o dane testowe, które można pobrać z programem:

Oprócz tego program generuje inne wykresy, np. jak wyglądała dokładność prowadzenia teleskopu podczas sesji obserwacyjnej. Niestety osobiście na koncie mam mało udanych takich obserwacji, ale to głównie z powodu &^*&@%# pogody na Pomorzu. Zwyczajnie mało jest okazji do takich obserwacji, a jak już pogoda jest ok, to znowu nie ma nic w zasięgu mojego sprzętu. Ciężkie jest życie astronoma-amatora A człowieka nosi, żeby coś zrobić

 

//EDIT

Ale na otarcie łez zawsze są zmienne LPV

Edytowane 9 Czerwca 2022 przez smopi

[Behlur_Olderys]

Godzinę temu, smopi napisał:

To jeszcze słowo komentarza w temacie oprogramowania

Rozumiem że Muniwin dalej zostaje jedynym sensownym softem do samej fotometrii?

 

 

 

 

 

[smopi]

@Behlur_Olderys, może nie jedynym, ale na pewno sensownym Polecam jeszcze MPO Canopus (płatny), chociaż ten program czasami mnie przytłacza ilością opcji i moim zdaniem niezbyt przyjaznym interfejsem.

 

//EDIT

No i jest VPhot (web-owy), ale tylko dla członków AAVSO. Przyznam szczerze, że do "zwykłej" fotometrii używam najczęściej właśnie jego. Jest b. przyjazny i pozwala w łatwy sposób oswoić się z transformacją wyników (ubvri -> UBVRI) w połączeniu z TG (Transform Generator).

 

//EDIT2

Może nie wszyscy wiedzą, że Muniwin działa natywnie pod Linuksem. Nie znalazłem gotowej instalki, ale program bez większych problemów dało się skompilować ze źródeł:

Edytowane 9 Czerwca 2022 przez smopi

[LibMar]

@smopi bardzo dobrze ogarnia temat, bo z tym dryfem jest dokładnie tak, jak napisane zostało w książce

7 godzin temu, Grzędziel napisał:

Myślę, że @LibMar podchodzi zbyt rygorystycznie jeśli chodzi o wymagania stawiane początkującemu.

W każdej odpowiedzi ze wszystkim się zgadzam, ale akurat kwestia z prowadzeniem jest bardzo istotna

 

Trend wskutek zmian ostrości, dryfu w kadrze i zmian wysokości nad horyzontem jest niewielki i nigdy nie sięga jakichś przesadnych wartości (no chyba, że to czerwony karzeł i rejestrujemy nisko nad horyzontem w full spectrum). Ale, gdy schodzimy już do zmian sięgających tysięcznych części magnitudo, ma już spore znaczenie. Poniżej przykład sprzed lat, kiedy często miewałem ten problem. Gdyby nie detrending, głębokość spadku wyszłaby nawet o 50% więcej. Czyli to różnice po kilka tysięcznych ppt, w porywach sięga do 1-3 setnych. Przy minimalnych spadkach blasku to wszystko rujnuje, a przy dużych spadkach (np. 0.1 mag algolowych) kłopotu zbytnio nie robi. Jeśli mamy mnóstwo materiału (pełny tranzyt), to tam łatwo odpowiednio to "obrócić" mając stan przed i po tranzycie. Ale częściówki już niekoniecznie, a pełny tranzyt nie zawsze się udaje

 

 

Sam nie mam też perfekcyjnego śledzenia za gwiazdami, dlatego koniecznie muszę zaopatrzyć się w OAGa i kamerkę guidującą w celu zminimalizowania trendu. Ruch o 1/10 kadru jest akceptowalny, jeśli przez całą sesję nic nie musiałem poprawiać. Łatwe tranzyty dadzą się złapać także przy takich korektach. Tylko, jak już się zacznie sięgać nie w 0.03 mag, ale 0.003 mag, to takie szczegóły są bardzo ważne

 

@smopi dzięki za linki, nie znam tych programów  Chętnie wypróbuję w wolnym czasie.

 

 

[Charon_X]

Dzięki za odpowiedzi, trochę się może zrobiło jaśniej, w sumie to powinienem pytać w jakimś bardziej ogólnym wątku, ale trudno. Każdy punkt na wykresie to jest 1 klatka, czy to jakiś zbiór (stack) kilku klatek ? Gdzie można znaleźć efemerydy bardziej znanych gwiazd, żeby wiedzieć kiedy będzie zaćmienie Algola.

[Grzędziel]

45 minut temu, Charon_X napisał:

Każdy punkt na wykresie to jest 1 klatka, czy to jakiś zbiór (stack) kilku klatek ?

U mnie jedna.

46 minut temu, Charon_X napisał:

Gdzie można znaleźć efemerydy bardziej znanych gwiazd, żeby wiedzieć kiedy będzie zaćmienie Algola.

Tu znajdziesz wszystko co niezbędne.

[Grzędziel]

A o Algolu wszystko znajdziesz tutaj

[smopi]

@Charon_X, polecam ten generator efemeryd dla gwiazd zmiennych typu RR Lyrae: http://www.rollinghillsobs.org/perl/calcRRephem.pl Można na dany dzień wytypować 1-2 gwiazdki i spróbować złapać maksimum/minimum.

Co do samego Algola polecam: https://skyandtelescope.org/observing/the-minima-of-algol/

Edytowane 10 Czerwca 2022 przez smopi