muniwin Fotometria z programem Muniwin - cz. I

[jolo]

Odnawiam temat, ponieważ stare wątki wcięło na zawsze, a przynajmniej kilka osób było i jest zainteresowane tematem.

Pomiar zmian jasności obiektów na niebie to jedna z bardziej atrakcyjnych rzeczy, które może robić amator astronomii. Gwiazdy zmienne są doskonałym przykładem dynamiki Wszechświata, a skala czasowa zmian jasności takich gwiazd może wynosić od wielu lat do pojedynczych minut. Ale nie tylko gwiazdy zmieniają swoją jasność - możemy również mierzyć zmiany jasności podczas tranzytów egzoplanet, czy zmiany jasności asteroid. Pomiary tych ostatnich są pomocne przy wyznaczaniu okresu obrotu asteroidy, a nawet jej kształtu.
W poniższym małym tutorialu chcę opisać tworzenie krzywej zmian jasności pojedynczego obiektu z użyciem programu Muniwin, który jest częścią pakietu C-Munipack. Zanim jednak zaczniecie zabawę z fotometrią zachęcam do zapoznania się z podręcznikiem AAVSO o fotometrii CCD, który niedawno został przetłumaczony na język polski. Nie jest to konieczne do rozpoczęcia pracy z programem Muniwin, ale pomaga w zrozumieniu jak to wszystko działa i jak uzyskać dobrej jakości wyniki fotometryczne.

W tym miejscu zakładam, że mamy:

•  zestaw do fotografowania nieba, który potrafimy obsługiwać
•  zainstalowany program Muniwin
•  skalibrowaną serię klatek z obiektem, który chcemy zbadać. Mogą to być klatki z jednej sesji, ale mogą też pochodzić z wielu nocy i obejmować długi okres czasu. Klatki można też kalibrować w programie Muniwin, ale nie będę tego tutaj opisywał - jeśli używacie innego programu do kalibracji to łatwiej będzie przy nim pozostać.

 
Cały proces składa się z kilku kroków. Najpierw w programie Muniwin utworzymy nasz profil sprzętowy. Po uruchomieniu programu wybieramy z menu Tools pozycję Edit profiles. Następnie zaznaczamy profil Light curve i zapisujemy go pod nową nazwą. 

W takim nowo stworzonym profilu możemy zaktualizować dane naszej kamerki w sekcji Camera. W sekcji Source frames warto obniżyć wartość Max. pixel value tak, aby nie wkraczać w nieliniowy zakres pracy naszej kamerki. O ile nie znamy dokładnej wartości, to bezpiecznie będzie tutaj wpisać 50,000 - 55,0000 ADU. Natomiast w sekcji Observer wpisujemy dane o naszym miejscu obserwacji. Wartości w pozostałych sekcjach będziemy dostrajać już podczas pracy z konkretnym projektem. Nie zapomnijcie zapisać zmian w profilu.

Następnie tworzymy nowy projekt klikając w menu Project pozycję New. Wpisujemy nazwę projektu (np nazwę naszego obiektu), wybieramy nasz nowo stworzony profil. Możemy też zmienić domyślne miejsce, w którym Muniwin zapisze nasz projekt. Po utworzeniu projektu wczytujemy do niego pliki z menu Frames -> Add individual frames. Nie będziemy ich kalibrować w Muniwin, dlatego upewnijcie się, że są skalibrowane. Do projektu można w każdej chwili dodać kolejne pliki z następnej sesji, żeby rozszerzyć krzywą zmian jasności o nowe dane. 

Nowe pliki muszą zostać przekonwertowane na format strawny dla Muniwina. Wykonujemy to wywołując polecenie Reduce -> Process new frames (to polecenie będziemy też wywoływać wtedy, kiedy do projektu dodamy nowe pliki), a następnie Reduce -> Fetch/convert files. W tym i każdym następnym kroku w okienkach widoczny będzie przycisk More options... pod którym możemy zmienić ustawienia dla bieżącego projektu. Ustawienia te są kopiowane na początku z wybranego przez nas profilu. Po naciśnięciu przycisku OK pliki zostaną skonwertowane.
Kolejny krok to wykonanie fotometrii. Process ten jest dość czasochłonny, dlatego warto najpierw dostroić ustawienia z użyciem pojedynczej klatki. W tym celu zaznaczamy pierwszą klatkę na liście, wybieramy z menu Reduce -> Photometry, i w nowym okienku zaznaczamy opcję Selected file only. Następnie klikamy OK. Po kilku chwilach proces się zakończy i na liście pojawi nam się ilość rozpoznanych na zdjęciu gwiazd. Musimy teraz wizualnie ocenić, czy nie jest ich za dużo albo za mało w porównaniu z tym, co widzimy na zdjęciu. Jeśli jest ich za dużo, prawdopodobnie część szumu została rozpoznana jako gwiazdy. Trzeba wtedy w okienku Photometry kliknąć przycisk Star detection options i dostroić parametry. Można zacząć od Detection threshold - jeśli gwiazd jest za dużo, należy ten parametr zwiększyć. 

Po dobraniu parametrów możemy uruchomić proces na całym zestawie klatek (w okienku Photometry należy zaznaczyć pozycję All files). Proces zajmie trochę czasu, a po jego zakończeniu przy każdej klatce powinna pojawić się ilość rozpoznanych na niej gwiazd. Jeśli ilość ta przy niektórych klatkach znacznie się różni (np o połowę) od większości klatek, możemy takie klatki usunąć z projektu, ponieważ najprawdopodobniej są one słabej jakości.

W tym momencie od wykreślenia krzywej zmian blasku dzieli nas już tylko jedna operacja. Muniwin musi dopasować do siebie gwiazdy na wszystkich klatkach, żeby był w stanie określić jak się zmienia ich jasność. Służy do tego polecenie Reduce -> Match stars. Po jego wywołaniu otworzy się nowe okno, w którym po lewej stronie zobaczymy listę klatek posortowaną według ilości rozpoznanych na niej gwiazd. Upewniamy się, że mamy zaznaczone opcje Stationary target oraz Frame from current project i uruchamiamy proces przyciskiem OK. Musimy teraz obserwować po kolei ile gwiazd w kolejnych klatkach zostaje dopasowane. Jeśli jest to 80-90% to jest dobrze. Jeśli wartość ta się mocno waha, spada poniżej 50-60%, albo nie udaje się uzyskać dopasowania, należy przerwać proces i dostroić opcje dopasowywania gwiazd. Znajdziemy je w okienku Reduce -> Match stars pod przyciskiem Options. Możemy zacząć od zwiększenia parametru Read stars i / albo od zwiększenia parametru Clipping factor.

Kiedy już uzyskamy dobre dopasowanie gwiazd pomiędzy klatkami możemy wyznaczyć krzywą zmian blasku W tym celu otwieramy pozycję Plot -> Lightcurve. W okienku możemy zaznaczyć opcję Compute air mass coefficient. Jeśli chcemy określić więcej niż jedną gwiazdę odniesienia, wtedy zaznaczamy pozycję Ensemble photometry. Po kliknięciu OK pojawia się okienko, w którym musimy zaznaczyć obiekty. Mamy do dyspozycji trzy różne widoki: surowy obraz, wygenerowana na jego podstawie mapka, oraz mapka nałożona na obraz. Należy teraz zidentyfikować na obrazie nasz obiekt oraz gwiazdy odniesienia (obraz można przybliżać oraz przesuwać) oraz zaznaczyć je. Po kliknięciu na obiekcie, którego jasność chcemy zmierzyć wybieramy z menu opcję Variable. Następnie klikamy na jednej lub większej ilości gwiazd odniesienia i zaznaczamy opcję Comparison. Dodatkowo warto zaznaczyć gwiazdę testową Check star. Mapkę z zaznaczonymi gwiazdami warto w tym momencie zapisać jako nowe zaznaczenie (Save as...), żeby później było łatwo do niej wrócić i zmienić zaznaczone obiekty.

Następnie klikamy przycisk OK i pojawia się okno, w którym wybieramy aperturę pomiarową. Zazwyczaj najlepiej jest wybrać aperturę, dla której wartość Std. dev. osiąga minimum. Po czym klikamy znowu przycisk OK i powinno pojawić się okno z krzywą zmian jasności naszego obiektu.

Przykładowa krzywa powyżej została wykonana dla asteroidy (13) Egeria. Domyślnie na osi Y pokazywana jest różnica pomiędzy jasnością obiektu i gwiazdy odniesienia (V-C). Warto sprawdzić też wykres C-K, czyli różnice jasności pomiędzy gwiazdą odniesienia i testową, pozwoli to sprawdzić jaki rozrzut danych uzyskaliśmy, oraz czy wybrane przez nas gwiazdy odniesienia nie są same w sobie zmiennymi. W oknie Light curve jest wiele opcji - wykres możemy przybliżać i przesuwać, wyświetlić dane jako tabelę, wybrać inną aperturę pomiarową, włączyć słupki błędu (Error bars w menu View) a także wyeksportować dane w postaci zarówno graficznej jak i tekstowej - na przykład w celu umieszczenia ich w bazie AAVSO. Przykładowa krzywa powyżej to dane pochodzące z jednej nocy. Dla gwiazd o długim okresie zmienności będziemy oczywiście potrzebowali dużo więcej pomiarów z większej ilości nocy.

I to byłoby na tyle Przynajmniej na razie. Jeśli jeszcze nie przeczytaliście  poradnika AAVSO o fotometrii CCD, to napiszę kilka ważnych informacji o fotometrii:

• trzeba być cierpliwym i uważnym. I kalibrować klatki. W ten sposób uzyskamy wartościowe dane. Nie mają być ładne, tylko wartościowe.
• trzeba poznać swój zestaw na tyle, żeby wiedzieć jak zrobić poprawne zdjęcie interesującego nas kadru
• czas ekspozycji należy tak dobrać, aby zmaksymalizować odstęp sygnału od szumu (SNR), ale z drugiej strony, żeby nie wejść w nieliniowy zakres przetwornika. Bezpieczna górna granica to 50,000 - 55,000 ADU
• do sesji należy się przygotować, żeby wiedzieć czego oczekiwać w kadrze
• niektóre krzywe jasności można robić bez żadnego filtra (np pomiary tranzytów egzoplanet, czy okresów rotacji asteroid), ale do fotometrii gwiazd zmiennych warto zaopatrzyć się w filtry fotometryczne. Najpopularniejszy to filtr V. W drugiej kolejności mogą to być filtry R i B
• należy dobierać cele pod posiadany zestaw. Przy umiarkowanej aperturze nie należy polować na słabe obiekty, których jasność zmienia się szybko. Słabe obiekty będą wymagały długiego czasu naświetlania do uzyskania dobrego SNR. A długi czas naświetlania oznacza, że nie będziemy w stanie wyłapać szybkich zmian jasności obiektu. 

 
Fotometria to świetna zabawa i jest cała masa obiektów do zbadania. Nie warto z tego rezygnować  

[Jacek E.]

Zachowaj - coby znów ciężka praca na marne nie poszła. Fotometria z programem Muniwin.pdf

 

[rybi]

Świetny pomysł z wątkiem o fotometrii za pomocą Muniwina!

Na portalu AAVSO jest też praktyczny poradnik w j.ang. jak robić fotometrię Muniwinem ze zdjęć uzyskanych lustrzankami cyfrowymi (str.26-35):  https://www.aavso.org/sites/default/files/publications_files/dslr_manual/AAVSO_DSLR_Photometry_software_tutorials_V1-0.pdf

[Esku1RES]

Bardzo fajny powyższy poradnik. Wszystko to bardzo mnie cieszy. Ostatnio artykuł Ryszarda (@rybi) w Uranii. Sukcesy Gabriela (Libmar)  i Tadka (@statek) w poszukiwaniu nowych gwiazd zmiennych i śledzeniu tranzytów egzoplanet. Ja ostatnio dostałem też kilka e-mail'i od osób zainteresowanych supernowymi. Ludzie potrzebują i szukają ciekawych tematów. Może to wreszcie pierwsze jaskółki pozytywnej zmiany (żeby nie powiedzieć "dobrej" ) w naszym światku astronomii amatorskiej.

[jarek.mamczarski]

Bardzo ciekawa sprawa. Właśnie myślałem, czy środowisko astro-amatorskie podejmuje jakieś bardziej wymagające naukowo wyzwania , a tu masz. Ludzie na świecie robią te badania? Ktoś z tych danych potem korzysta?


Wysłane z iPad za pomocą Tapatalk

[jolo]

Jest cała masa ludzi, którzy się tym zajmują. W bazie AAVSO jest obecnie ponad 31 milionów obserwacji wykonanych przez amatorów przez ponad 100 lat działalności tej organizacji. A ludzie nauki często tam sięgają po inspiracje  

[Adam Derdzikowski]

Kiedyś mocno się zdziwiłem podczas spotkania obserwatorów gwiazd zmiennych w Malborku, jak zobaczyłem moje obserwacje wizualne pewnej gwiazdy zaćmieniowej w wykładzie goszczących wówczas w Polsce astronomów z Odessy. Skąd je mieli? Oczywiście z AAVSO... I większość obserwatorów gwiazd zmiennych , którzy tam wysyłają obserwacje, nigdy do końca nie wie, kto i do czego je wykorzysta.

075-079-Tvardovskyi.Marsakova.pdf

[sferoida]

Odkurzę temat

Porobiłem 30 klatek po 2 min R Leo. Co prawda przez filtr L (bo nie mam fotometrycznego), na razie potraktujmy to testowo, klatki skalibrowałem D+B+F. Mam problem z ustawieniem opcji w różnych miejscach, możecie zobaczyć co namieszałem:

w/w ustawiłem jak widać, ponieważ cały czas miałem 10000 gwiazd

Match stars wyszło do bani i ostatecznie na lightcurve mam zaznaczony szum, a mojej gwiazdki zmiennej nie mogę nawet zaznaczyć

Wyjaśnienia prof. Jolo są w miarę łopatologiczne, ale jak widać trafiają się trudniejsi zawodnicy 

 

 

[jolo]

Umknął mi ten post

Wydaje mi się, że po pierwsze za dużo gwiazd zostało wykryte. Tak na oko w klatce jest może ze sto gwiazd. Trzeba by najpierw zwiększyć Detection threshold np do 15 i sprawdzić na jednej klatce ile jest wykryte. I tak dostroić żeby było koło setki może (choć to chyba nie jest cała klatka, bo widzę suwaczek na dole). I wtedy bym spróbował puścić Matching. 

[sferoida]

Dzięki, w wolnej chwili przepuszczę jeszcze raz i zobaczymy.

[sferoida]

No dobra, walczę dalej. Gwiazdki niby znalezione w ilości zdroworozsądkowej. Mogę zaznaczać gwiazdki, co niniejszym uczyniłem zgodnie z w/w instrukcją i rysunkiem z AAVSO (mam nadzieję, że nic nie pomyliłem)

Kolejne pytania:
1. zaznaczając gwiazdy porównawcze Muniwin nie pyta się o jasność tych gwiazd. Podaję wcześniej koordynaty gwiazdy zmiennej i obserwatorium i sam się lokalizuje? Sam sobie ściąga dane na temat jasności gwiazd do porównania? Wyobrażałem sobie, że podam gwiazdę porównawczą wraz z jej jasnością, a Muniwin odda mi w wyniku analizy zdjęcia jasność gwiazdy zmiennej.

2. W wyniku otrzymałem wykres = bez wykresu ????????? Lub tabelkę

Może jasność tej gwiazdy (R Leo) nie zmienia się tak szybko jak planetoidy i dlatego wykres jest płaski (choć ja nic nie widzę, nawet takiej linii)? O co chodzi z tabelą, jak interpretować/rozumieć airmass i altitude (wysokość?) ?

[libmar96]

Sposób na naprawę tego problemu:

Edit project settings --> Matching --> wybierz trzecią opcję (Algorithm for dense fields) i ustaw clipping factor na 3.0

Edit project settings --> Star detection --> ustaw próbnie FWMH na 4.00 oraz minimum threshold na 20.00

Wykonaj próbną fotometrię (żółta gwiazdka) tylko dla pierwszej klatki, następnie otwórz ją i oceń (View --> Image and Chart) czy Muniwin wykrył nie wszystkie gwiazdy, wszystkie gwiazdy, albo trochę przesadził i zaczął wyszukiwać wśród szumu.

Jeśli za mało gwiazd, ustaw Minimum threshold na 19.00 i spróbuj ponownie. Jak za dużo, ustaw na 21.00. Wykonaj próbną fotometrię. Jeśli nadal zła ilość, zmieniaj dalej. Przy jasnym tle (np. z powodu Księżyca i długich czasów na f/2.8), bywało, że musiałem ustawiać Minimum threshold nawet na 60.00.

Jak parametry będą okej, kontynuujesz fotometrię i dopasowywanie dla wszystkich klatek. Będzie trwało dużej, ale za to dokładniej, jak na przykład tutaj:

[sferoida]

Jakoś balansowałem w opcjach wyboru gwiazd. Widzę, że dosyć istotne jest zaznaczenie klatki referencyjnej przy Reduce - Match Stars. Matching wyszedł wg mnie dobrze - procenty właściwe, ale problem nie został rozwiązany, wykresu dalej nie rysuje

Plot light curve: zaznaczam ensemble photometry, aby oznaczyć kilka gwiazd porównawczych
Na schemacie zaznaczam gwiazdy var, comp i check

Wybieram aperturę 2,00 (ale próbowałem też dla innych z takim samym skutkiem) i nic

Gdzie szukać wyników, gdzie zapodział się wykres ????

 

[libmar96]

A jak będzie, gdy spróbujesz z jedną gwiazdą referencyjną (bez checka) na obiektach o średniej jasności? Jasne gwiazdy mają ten problem, że są wykrywane kilkakrotnie w innych pozycjach, co jest dziwne.

Spróbuj też z opcją wyszukiwania zmiennych (ikonka lornetki). Jeśli też nic, to strzelam, że któreś ustawienie w Edit Project Settings zostało niepotrzebnie zmienione.

[sferoida]

Z jedną gwiazdką porównawczą jest to samo.

Co do opcji to ingerowałem tylko w:
- Star detection [fwhm=4, threshold=27, min sharpness=0,5]
- Matching [ algorithm = dense fields, clipping factor=3,0]

Klatki kalibrowane innym programem, przed Muniwinem

Nie podałem danych obserwacyjnych (współrzędnych obserwatorium i celu) przy tych ustawieniach. Skąd program ma wiedzieć gdzie jestem i gdzie celuję?

Rozumiem, że wynik powstaje na zasadzie różnicy jasności pomiędzy gwiazdą porównawczą i zmienną. Nie znalazłem jednak miejsca wprowadzenia wartości mag dla gwiazd porównawczych. Skąd Muniwin ma więc policzyć te różnice? Chyba, że podaje tylko wartości względne, same różnice, ale tego też nie mogę odszukać. 

Kurczaki pieczone, to ostatni krok, a tu taka blokada. A u Łukasza wyżej tak to prosto wyglądało.