SN-Spec - spektroskop do słabych obiektów

[Esku1RES]

Ponad 2 lata temu starałem się zwrócić Waszą uwagę (czas pokazał, że chyba nieudolnie ) na pewien rodzaj obserwacji, prawie nietknięty przez amatorów (a w Polsce nietknięty całkowicie i to nie tylko przez amatorów). Chodzi o spektroskopowe klasyfikowanie supernowych.  Chciałem pokazać, że obserwacje te dają nam niepowtarzalną szansę identyfikowania obiektów zupełnie nowych i nieznanych, które nie zostały jeszcze przez nikogo rozpoznane. Tym samym zapisanie się jako pierwszy (a czasem jedyny) klasyfikator takiego nowoodkrytego obiektu.

Powodem tego, że nikt u nas nie podjął "rzuconej rękawicy" może być też pewien problem, który sam długo nie potrafiłem rozwiązać - brak na rynku odpowiedniego spektroskopu szczelinowego, który mógłby sprostać temu zadaniu. Niestety, nie można kupić takiego instrumentu, który z miejsca pozwoliłby na rejestrację widm bardzo słabych obiektów teleskopem o niewielkiej aperturze. Problem ten dopiero teraz udało mi się wreszcie rozwiązać.

W sprzedaży dostępnych jest kilka znakomitych i dość drogich spektroskopów. Znakomitych, tylko do czego ? Stereotyp, że im wyższa rozdzielczość spektroskopu tym jest lepszy, w tym wypadku jest kompletnie fałszywy. Tu jest dokładnie odwrotnie. Im wyższej rozdzielczości spektroskop, tym gorszy. Dostępne zatem w sprzedaży nawet najlepsze spektroskopy nie nadają się do rejestracji widm supernowych 15-18mag teleskopem amatorskim (no chyba, że ktoś ma lustro 2 metry i nazywa to teleskopem amatorskim ). Wyższa rozdzielczość i związana z nią większa dyspersja "zabija" czułość instrumentu, bardzo potrzebną w sytuacji, gdy naszym celem są słabe, pozagalaktyczne supernowe. Jeżeli ktoś ma wątpliwości, niech zapozna się z publikacją opisującą najlepszy obecnie na świecie profesjonalny projekt klasyfikacji widm supernowych SEDM, którego sercem jest spektroskop o rozdzielczości R~100 (!!). 

Jak rozwiązać ten sprzętowy problem ? Pokazało to dwóch astroamatorów, mających już wyniki tej dziedzinie:

1. R. Leadbeater (UK) zmodyfikował fabryczny spektroskop Alpy 600 uzyskując R~130
2. C. Balcon (ITA) zbudował od zera własny spektroskop R~100

Od kilku lat zbierałem informacje oraz komponenty do budowy spektroskopu szczelinowego R~100 @500nm. Przełomem dla mnie było zastosowanie techniki druku 3D. 

Zacząłem od zbudowania Lowspec. Zastosowałem nietypową dla niego siatkę odbiciową - 150 linii/mm oraz skróciłem nieco jego optykę i w pierwszych, testowych obserwacjach praktycznie udało mi się uzyskać dyspersję 18-19A/piksel. Dzięki Lowspec zdobyłem mnóstwo doświadczeń, ale jeszcze podczas jego budowy projektowałem już kolejny (25A/piksel) na bazie siatki transmisyjnej 100 linii/mm. Początkowo miała to być modyfikacja Lowspec, ale kiedy nauczyłem się OpenSCAD'a uznałem, że lepiej będzie zaprojektować wszystko od nowa. Pomogła "katastrofalna" pogoda na północnym-zachodzie Polski na początku roku. Tak powstał moduł guidera (najpierw prototyp w PLA, później model docelowy w Impact PLA), który jest jednocześnie elementem nośnym dla całej reszty. Nietypowe i kluczowe dla projektu złączki do tego urządzenia już wcześniej wykonał dla mnie śp. Janusz Płeszka. Wiedzę teoretyczną czerpałem oczywiście ze strony Christiana Buila i książek Kena Harrisona. 

W skrócie, instrument składa się z następujących komponentów:

• modułu guidera zbudowanego w technice druku 3D z użyciem Impact PLA - bardzo dobry, choć dość drogi filament, który polecił mi Łukasz Socha (dzięki). Ma wyższą odporność mechaniczną i termiczną od zwykłego PLA
• szczeliny fotometrycznej 23/200 um z powierzchnią odbijającą od firmy Shelyak Instruments
• siatki dyfrakcyjnej Star Analyser 100 (100 linii/mm)
• pryzmatu 3.8°
• kolimatora oraz obiektywu z soczewek achromatycznych o ogniskowej około 48mm pochodzących z popularnego okularu Super Plossl 25mm
• soczewki achromatycznej guidera 35mm (tymczasowo - wkrótce modyfikowana w celu poprawiania jakości obrazu z guidera)

Spektroskop w skrócie nazwałem SN-Spec (od wyrazów Supernovae Spectroscope - cóż, nazwanie go tylko skrótem SS brzmiałoby trochę niefortunnie  ).

Przyrząd zbudowałem oczywiście głównie z myślą o supernowych, ale znakomicie nada się też do zdejmowania widm innych odległych i słabych celów takich jak np. kwazary.
Szczelina 23um umożliwi natomiast rejestracje galaktyk lub innych obiektów rozciągłych co pokazałem w wątku "Mroczne widmo galaktyki NGC 4636".

[jolo]

Piękna konstrukcja - gratuluję projektu i pomyślnego zakończenia!

Jak się sprawuje ta szczelina do guidowania - lepiej niż dysk Ovio? Napisałeś że chcesz poprawić obraz w guiderze - możesz zdradzić jak?  

[Esku1RES]

Dzięki. Jeżeli chodzi o guider, to rzeczywiście wymaga on zdecydowanego poprawienia bo teraz to jest dramat. Tutaj mam jeszcze zrobione tak jak w Lowspec - jeden achromat. Próbowałem różne. Jaki bym nie dał to generalnie jest źle. Wykonałem jednak pewien test. Zbudowałem z dwóch identycznych achromatów układ, tak jak w okularze Plossla i wstawiełem tymczasowo do guidera, przez prowizoryczną złączkę, która wydrukowałem w 3D. Poprawa była zdecydowana !!! Obrazy gwiazd prawie idealne. Niewielkie zniekształcenia tylko na krawędziach pola, ale nieporównywalnie mniejsze niż to co mamy teraz. Wobec tego zamówiłem w SurpluShed dwa identyczne achromaty 57 mm. Mam nadzieję z tego mieć właśnie jakieś 30mm z dużo lepszym efektem niż teraz.

Jeżeli chodzi o szczelinę to jest porównywalna z OVIO. Konstrukcja jest podobna, wiec jest też lekki "duszek" od jasnych gwiazd. Ma jednak tę zaletę, że mogę najpierw ustawić słabą gwiazdę na dużą szczelinę fotometryczną (łatwiej trafić) , a później obserwując ją już na głównej kamerze przeprowadzić ją do szczeliny 23um.