Początek przygody z Widmami

[Bodziok]

Witam Wszystkich,

 

Rozpoczynając przygodę z nocnym niebem najpierw był wizual, a potem przejście do astro-fotografii. I choć frajda z dwóch powyższych jest ogromna to po jakimś czasie zachciało się "czegoś więcej". I tak zachęcony wieloma znalezionymi w necie informacjami wybór padł na spektroskopię. Najłatwiej i najprościej przygodę ze zbieraniem widm jest rozpocząć od SA 100 lub 200 w postaci filtra 1,25, ja natomiast postanowiłem wskoczyć od razu na nieco głębszą wodę i zbudować samemu spektrograf, drukowany na drukarce 3D: "LOWSPEC" (wersje 3.0) (Spectrograph / Spectroscope (LOWSPEC) by PJHGerlach - Thingiverse)

W nagrodę za trud i poświęcony czas wymagany przy samodzielnym składaniu tego urządzenia otrzymujemy widma o dużo większej rozdzielczości niż SA 100 lub 200. 

Złożenie urządzenia LOWSPEC 3.0 zajęło mi w sumie kilkanaście wieczorów. Zasadniczo nie jest to trudne, tylko wymaga w kilku miejscach poprawiania niedoskonałości drukarki 3D. Dużo więcej czasu zajęło szukanie wszystkich potrzebnych części, których drukarka nie wydrukuje : optyka, siatki dyfrakcyjne, dysk ze szczelinami oraz małe sprężynki (zamawiane pod wymiar, długość, grubość i ilość zwojów). Resztę śrubek, nakrętek, etc można kupić np. w marketach budowlanych. Gotowe urządzenie wygląda tak:

 

 

a gotowe do podłączenia do wyciągu tak:

 

 

Urządzenie default'owo jest optymalizowane pod tuby o światłosile F10. U mnie współpracuje z SCT Meade 10. Rolę detektora zbierającego widma pełni kamerka ASI 1600mm. Obraz "na szczelinie" pokazuje mała kamerka ASI 120 mini. Całość postawiona jest na montażu EQ6, który jeszcze jakoś sobie radzi z już dość znacznym obciążeniem (całość zestawu waży powyżej 15kg). Do początkowych testów założona została siatka dyfrakcyjna 300 l/mm, która w raz z wielkością matrycy kamery ASI 1600 umożliwia złapanie całego widma fal EM na pojedynczej klatce.

Wszystkie poniżej prezentowane tu widma zostały zebrane przy użyciu siatki 300l/mm i kamery ASI 1600mm.

 

Do pierwszego testu zebrane zostało światło słońca:

 

Choć kamera nie była jeszcze idealnie ustawiona (linie widma nie są idealnie pionowo), to można było pokusić się o pierwszą analizę:

 

Analizę widma słońca i pozostałych obiektów zrobiłem w darmowym programie "BASS". Udało mi się odnaleźć główne linie absorpcyjne wodoru, oraz dalej żelaza i sodu. Będąc pewnym, że urządzenie działa na kolejny ogień poszły już obiekty nocnego nieba. Zebrane widmo Vegi, czyli gwiazdy typu widmowego A posiadającej bardzo wyraźne linie absorpcyjne wodoru wygląda tak:

 

 

analiza Vegi w programie BASS wygląda tak:

Linie wodoru są tu tak mocne i wyraźne, że są absolutnie nie do pomylenia z czymkolwiek innym, więc gwiazd typu widmowego A można używać do kalibracji innych, mniej wyraźnych widm, by "wskazać" programowi gdzie na wykresie zarejestrowana została dana długość fali. 

W dalszej części skierowałem zestaw na mgławice planetarne. Widmo NGC 6826 (czyli tak znana "Blinking Nebula") wyszło tak: 

 

 

Po widmie wyraźnie już widać, że nie mamy do czynienia z gwiazdą, tylko z zupełnie innym obiektem, ponieważ widmo nie jest ciągłe. Analizując materiał można znaleźć linie wodoru, tlenu oraz jedną linię helu:

 

Ostatnim obiektem będzie wszystkim znana M57. Do tego obiektu udało mi się wykonać astro-fotografię tym samym teleskopem co do widm, czyli Meade 10 oraz kamerą CCD SE 694 (na bin 2x2):

 

 

 

oraz zebrane widmo:

 

 

gdzie podobnie jak przy NGC 6826 zarejestrowałem tylko wyraźne linie wodoru i tlenu.  

 

 

Wszystkie widma zostały zebrane w warunkach miejskich / podmiejskich z Warszawy Wesołej. Jak widać zaletą spektroskopii jest to, że "light pollution" nie jest tu aż tak dużą przeszkodą jak przy astro-fotografii i można ją uprawiać w warunkach miejskich. 

W dalszych planach mam zamianę siatki 300l/mm na 1800l/mm zwiększając istotnie zdolność rozdzielczą spektrografu. Mam nadzieję, że umożliwi to bardziej precyzyjne pomiary prędkości radialnych. 

 

pozdrawiam i pogodnego nieba :-)

Łukasz

 

 

 

Edytowane 22 Października 2022 przez Bodziok

[kubaman]

Łał, rewelacja, gratuluję i podziwiam.

Coś pięknego! Bardzo bym chciał kiedyś coś takiego zrobić.

Czekam na więcej.

 

Mam pytanie lajkonika - widmo gwiazdy ustawionej centralnie to rozumiem, ale widmo mgławicy? Skąd wiesz, ze nie wpadają do tego gwiazdki z tła?

[Behlur_Olderys]

Gratuluję i podziwiam! Nasze forum właśnie dostało +10 do profesjonalności

[Bodziok]

21 minut temu, kubaman napisał:

Łał, rewelacja, gratuluję i podziwiam.

Coś pięknego! Bardzo bym chciał kiedyś coś takiego zrobić.

Czekam na więcej.

 

Mam pytanie lajkonika - widmo gwiazdy ustawionej centralnie to rozumiem, ale widmo mgławicy? Skąd wiesz, ze nie wpadają do tego gwiazdki z tła?

Dziękuje! Bardzo się cieszę, że się spodobało :-)

 

A pytanie, które zadałeś jest jak najbardziej zasadne. LowSpec działa w taki sposób, że światło teleskopu ogniskowane jest na szczelinie spektrografu, następnie wpada do środka urządzenia, jest rozszczepiane i ponownie ogniskowane na matrycy kamery (ASI 1600 w moim przypadku, widoczna na zdjęciach). Na kamerze widzimy więc, hmmm, mówiąc mało precyzyjnie rozciągnięty oraz szczeliny. Jeżeli więc obraz jakieś gwiazdy tła znajdzie się na szczelinie to oczywiście jej widmo też zostanie zarejestrowane. Myk polega na tym, że na szczelinie pole widzenia (FOV) jaki daje teleskop Meade 10 jest bardzo małe. Widząc obraz na szczelinie poprzez drugą kamerkę ASI 120 mini (widoczna na zdjęciach urządzenia) wiem, że obrazowałem tylko część mgławicy.  

 

pozdrawiam :-)

 

[isset]

Bardzo ciekawy wątek. Czyli rozumiem ze przez mniejszą kamerę masz jakby podgląd tego, co aktualnie wpada do głównej kamery? 

[Bodziok]

30 minut temu, isset napisał:

Bardzo ciekawy wątek. Czyli rozumiem ze przez mniejszą kamerę masz jakby podgląd tego, co aktualnie wpada do głównej kamery? 

 

Dzięki :-)

 

Tak, na zdjęciu urządzenia widać dwie kamery. Duża (ASI 1600) zbiera widma, natomiast mała (ASI 120 mini) umożliwia podgląd obrazu na szczelinie oraz obok szczeliny. Widma rejestrowane są tylko tego sygnału, który przechodzi przez szczelinę, następnie na siatkę dyfrakcyjną oraz finalnie na dużą kamerę. Mała kamerka służy jedynie do "celowania" w interesujący nas obiekt. 

 

[lkosz]

@Bodziok a gdzie zamawiałeś części optyczne? Zgodnie z rozpiską w pdfie w thorlabs? A gdzie części mechaniczne?

[Bodziok]

Godzinę temu, lkosz napisał:

@Bodziok a gdzie zamawiałeś części optyczne? Zgodnie z rozpiską w pdfie w thorlabs? A gdzie części mechaniczne?

 

hej,

 

Tak, zamawiałem w Thorlabsie, ale można też w Edmund Optics, w zależności od tego co akurat jest dostępne. Dysk ze szczelinami zamawiałem w jeulin.com. Resztę mechanicznych części kupowałem albo w castoramie, albo zamawiałem na allegro. Sprężynkę do ustawiania nachylenia siatki dyfrakcyjnej kupowałem w firmie, która wykonuje takie rzeczy na zamówienie, bo gotowej nigdzie nie znalazłem. Inną sprężynkę dociskającą dysk szczelinowy zwyczajnie wyjąłem z długopisu, bo akurat pasowała :-) Zabawy z tym wszystkim było.... 

Trochę części mechanicznych mi jeszcze zostało, bo przeważnie zamawiałem więcej niż trzeba było. Jak byś chciał to sam złożyć, to napisz mi na PW, może akurat będę miał, co potrzebujesz.

[lkosz]

no właśnie mnie tak ciągnie w ten temat, to dobra rzecz na pochmurne dni, i nawet mam na oku ten projekt... a nawet i teleskop pod to... ale wizja ściągania części z innych kontynentów mnie jakoś powstrzymała. Muszę się z tym jeszcze przespać

[TUR]

Gratulacje ! Piękna praca ! Do czego planujesz wykorzystać spektrograf ? Masz jakiś konkretny plan ?

[Bodziok]

Godzinę temu, TUR napisał:

Gratulacje ! Piękna praca ! Do czego planujesz wykorzystać spektrograf ? Masz jakiś konkretny plan ?

Dzięki :-)

 

Na przyszłość, to chciałbym zobaczyć jak wychodzą gwiazdy spektroskopowo podwójne i mierzenie prędkości radialnych. Chciałbym też zmierzyć widmo dwóch / trzech najjaśniejszych kwazarów, bo wydaje mi się, że powinny być w zasięgu mojego setupu.  Zobaczymy co z tego wyjdzie :-)

[bartolini]

Dla zainteresowanych - szczegółowy wątek z budowy tego drukowanego spektroskopu:

I lampy kalibracyjnej:

Ogólnie w dziale obserwacje gwiazd jest zaszyte trochę wartościowych tematów z obszaru spektroskopii.

Autorstwa choćby Jagho czy Bajastro.

Może można by przypiąć to gdzieś w wątku zbiorczym?