Kirjoittaja Aihe: Spektroskopia  (Luettu 1193 kertaa)

0 jäsentä ja 1 Vieras katselee tätä aihetta.

Poissa Timo Kantola

  • Tulipallotyöryhmä
  • Rinnakkaisuniversumi
  • *****
  • Viestejä: 2374
Spektroskopia
« : 02-10-2018, 23:36:17 »
Spektroskopia on ihan oma tieteenlajinsa, pitäisi olla melkeen omana kategorianaan, mutta laitetaan nyt tähän tähdet osioon. tästä pitänee laittaa useampi postaus..


Otettuani noin 84000 kuvaa yhdestä ja samasta tähdestä 2016-2018 (https://www.avaruus.fi/foorumi/index.php?topic=15632.msg146541#msg146541) ajattelin mennä harrastuksessani eteenpäin. Kaikkee on kokeiltu, nyt siis vuorossa spektroskopia.

Parikuukautta alaa harrastaneena (spektrejä..ym) huomaan hyvin että oikeasti en tiedä juuri mistään mitään, kaikki on uutta ja ihmeellistä, jospa se siitä.

Hommasin ensin Alpy600 spectroskoopin + guidausmodulin, sillä spektrikalibrointi on mahdollista tehdä BV .. AV tyypin tähdillä joilla on vähän, mutta selkeitä absorbtioviivoja joita käytetään kalibroinnissa. Hyvin nopeasti huomasin että on syytä sijottaa 680e kalibrointimoduliin (helppoon elämään). Kalibrointimodulissa on Argon/Neon lamppu joka tekee runsaat kapeakaistaiset valot tunnetuille aallonpituuksille - jiolla siis havaittu spektri kalibroidaan.

Ekassa kuvassa Alpy600, guidausmoduli, kalibrointimoduli. Guidekamerana kälynen ALccd-QHY 5-II CMOS, siksi että on kevyt 45g, ja sattui olemaan laatikossa. Koko paketti Atik314L+ kanssa painaa noin 1250g, joka mielestäni maksimi putkeni fokkarille. Backfokusta fokkariputken suulta tarvitaan noin 90mm (jouduin siirtämään pääpeiliä 27mm eteenpäin että sain systeemin fokukseen. Calibrointimodulilla pystyy ottamaan flätit (sisäinen tungsten lamppu) ja kalibrointi kuvat + jopa darkit etänä (tarvii jatkuvan +12V jännitteen sekä 2kpl erikeseen tai yhdessä kytkettävät +12V).

Toisena on varsinainen ensimmäinen kokeilu spektri Auringosta. Auringon spektrin saa otettua ilman kaukoputkea ja vaikka pilvisellä kelillä - kaikki päivällä näkyvä auringonvalo sisältää auringon emissioviivat.

Klmantena on kesä"yönä" hämärän aikaan otettu ensimmäinen spektrikuva Vegasta (kirkas rantu, jossa muutama emissioviiva näkyvissä)Hämäränä taustana näkyy auringonspektri - koska auringonvalo heijastuu ilmakehästä hämärän aikaan.

Neljäntenä kuvana Argon/Neonlampun tuottama kalibrointispektri.

Seuraavalla kerralla lisää..
Timo Kantola

Poissa Timo Kantola

  • Tulipallotyöryhmä
  • Rinnakkaisuniversumi
  • *****
  • Viestejä: 2374
Vs: Spektroskopia
« Vastaus #1 : 06-10-2018, 22:29:33 »
Jatketaan.

Alpy600 käyttökuntoon laittamisessa suurimman työn aiheuttaa spektroskoopin fokusointi. Spektroskoppi osa ruuvataan kiinni kameraan ja fokusointi (tehdään vain kerran, tai niin monta kertaa että tulos on ok) tapahtuu lukitusrengas löysäämällä, ja ruuvaamalla koko spektroskooppia. Ongelma on siinä että spektroskoopin kierre on melko väljä, ja kiristämällä lukitusrenkaan fokus muuttuu , kun jengasta otetaan löysät pois. Ja että ei olisi liian helppoa, niin spektri pyörii ruuvattaessa, eli rako osalle on oma lukitus (kolme pientä kuusiokolo ruuvia) lukitus löysätään, ja rako yritetään pitää paikoillaan samall kun spektroskooppia kierretään, näin spektrikuva ei kierry fokusoinnissa.  Fokusointi tehdään onneksi päivänvalossa, eikä spektroskoopin tarvitse olla kaukoputkessa kiinni operaation aikana. Alpyn manuaalissa asia selvitetty seikkaperäisesti.
https://nimax-img.de/Produktdownloads/33633_1_AnleitungEN.pdf

Suurin hankaluus (ainakin minulle) on spektrien käsittely softa(t),  vaihtoehtoja on useampia (freeware) mm:
Demetra: Selkeä ja looginen kokonaisuus. Käytän tätä spektrien kuvaamisessa, loistavat ominaisuudet siihen hommaan. Ohjelmalla saa myös spektrit helposti käsiteltyä. Ainut kompastuskivi on "Instrumental response" työkalu jolla en saanut järkeviä tuloksia.
https://www.shelyak.com/logiciel-demetra/?lang=en
BASS software Kokeilin, softan uusin versio saatavissa liittymällä BAA:n yahoo group:iin
Softan manuaali: https://britastro.org/sites/default/files/BAA_BASS_Tutorial_0.pdf

Päädyin kuitenkin käyttämään ISIS softaa, koska siinä on yhtä hyvä käyttöliittymä kuin IRIS softassa.
Tai oikeammin siinä on paljon ominaisuuksia, kaikkeen pystyy itse vaikuttamaan (kaikessa voi myös ihan itse munia) lisäksi siihen on hyvät tutoriaalit. http://www.astrosurf.com/buil/isis-software.html

Eka kuva kalibroitu Vagan spektri. Spaktrin käyttökelpoinen alue on suunnilleen 3750Å - 6850Å
Sinisessä päässä kalibrointilampun valo loppuu tuossa 3750Å tietämillä ja kohina ottaa vallan (toka kuva). Punaisessa päässä 6850Å jälkeen vahvoja ilmakehän O2 ja H2O absorbtioita, tosin esim emissio spektreissä ein niin haittaa. Syvät absorbtiot on vedyn Balmerin sarja.
Viimeisenä kuvana on A0V referenssi spektri (punaisella) jonka avulla tehdään havaitun spektrin Instrument and atmospheric response kalibrointi. Sekä havaittu ja kalibroitu Vegan spektri.

Lisää taas joskus.
Timo Kantola

Poissa Jurassic

  • Eksoplaneetta
  • ***
  • Viestejä: 315
Vs: Spektroskopia
« Vastaus #2 : 07-10-2018, 12:01:12 »
Mielenkiintoinen projekti.
Jos vielä vaikka löydät tähden spektrissä exoplaneetan kaasukehän jäljen :shocked:
Meade LX200 EMC
SW 80/400 guide scope
Orion Atlas EQ-G
ZWO ASI 174 MMC
QHY5mono

Poissa Timo Kantola

  • Tulipallotyöryhmä
  • Rinnakkaisuniversumi
  • *****
  • Viestejä: 2374
Vs: Spektroskopia
« Vastaus #3 : 07-10-2018, 15:07:03 »
Jos vielä vaikka löydät tähden spektrissä exoplaneetan kaasukehän jäljen :shocked:
Jätetään exsot isoille pojille  :afro:
Pari spektriä 4.10 illalta (kaikkiaan tuli otettua 12 eri kohteesta)

Ekana  pi And, spektroskooppinen kaksoistähti. Spektriluokka B5V, käytin kyseistä tähteä kalibrointitähtenä M31:lle ja NGC 604 (sumu M33 galaksissa) - koitin hieman mittailla kyseisten kohteiden nopeuksia - siitä myöhemmin.

Toisena Gamma Cas, Be tähti jossa voimakkaat H-alpha ja H-beta emissiot
.
Kolmantena, muuttuja, hiilitähti WZ Cas. Tähden absorbtioista en meinaa saada tolkkua, mutta Wikin mukaan 6707Å absorbtio olisi epätavallisen voimakas lithium viiva.

Neljäntena symbioottinen tähti, muuttuja CH Cyg jolla H-beta ja H-alpha emissiot muuttuu jatkuvasti.

 
Timo Kantola

Poissa Pappis

  • Galaksijoukko
  • ****
  • Viestejä: 657
Vs: Spektroskopia
« Vastaus #4 : 07-10-2018, 16:08:22 »
Jos tuo "absorptioviiva" on oikeasti epätavallisen voimakas emissioviiva, niin se kertoo mittauslaitteiston saturoitumisesta, joka on jo niin voimakasta, että siihen ei esim. tiukempi kollimointi enää auta.

Onko sitten väitteessä voimakkaasta emissiosta perää? Sen voit tarkistaa käsittääkseni itsekin: katsele ko. tähden valoa yksinkertaisen prisman läpi. Näetkö kirkkaan värin, vai tumman juovan?
t. Jarkko

Taivaanvahti: https://www.taivaanvahti.fi/observations/byUser/8364/pics
AstroBin: http://www.astrobin.com/users/JKLaukkanen/

Celestron C6N & CG5, ES 2x & 5x FE, Baader Scopos & Eudiascopic, Astronomik/Baader/BelOptik suotimia

Poissa Timo Kantola

  • Tulipallotyöryhmä
  • Rinnakkaisuniversumi
  • *****
  • Viestejä: 2374
Vs: Spektroskopia
« Vastaus #5 : 07-10-2018, 16:58:50 »
Jos tuo "absorptioviiva" on oikeasti epätavallisen voimakas emissioviiva, niin se kertoo mittauslaitteiston saturoitumisesta, joka on jo niin voimakasta, että siihen ei esim. tiukempi kollimointi enää auta.

Onko sitten väitteessä voimakkaasta emissiosta perää? Sen voit tarkistaa käsittääkseni itsekin: katsele ko. tähden valoa yksinkertaisen prisman läpi. Näetkö kirkkaan värin, vai tumman juovan?

Kyllä kyseessä on oikea absorbtioviiva. Demetralla kuvatessa tulee häly jos spektri saturoituu, eli ei siitä pelkoa.
Liitekuvassa kuvattu raakaspektri liimattu käppyrän päälle 6707Å:n kohdalla pimentyminen. Se että kyseessä olisi Lithiumin aiheuttama absorbtio, olen ihan wikipedian armoilla: https://en.wikipedia.org/wiki/WZ_Cassiopeiae
Timo Kantola

Poissa Timo Kantola

  • Tulipallotyöryhmä
  • Rinnakkaisuniversumi
  • *****
  • Viestejä: 2374
Vs: Spektroskopia
« Vastaus #6 : 09-10-2018, 22:36:16 »
Jatketaan spektroskoopeista.
Parasta spektroskooppia ei taida olla olemassakaan, kaikki on jonkin asian suhteen kompromisseja, no toiset on tietty parempia juuri tarkoitukseensa suunnitellussa hommassa. Amatööri näkövinkkelistä spektroskoopit jaetaa kolmeen luokkaan resoluution perusteella:

Low R=100  - 1000 Esim StarAnalyzer SA100 ja SA200, Alpy 600 sekä viellä visuaali käyttöön edullisen oloinen (en tiedä tekeekö tuolla mitään ) COMA Diffraction Grating Eyepiece 1.25 https://www.astroshop.eu/accessories/coma-diffraction-grating-eyepiece-1-25/p,58227#tab_bar_0_select
Alpy600:sta kerrotaan että spektrin erottelukyky on 1nm (10Å) luokkaa, lisäksi spektriviivat on mahdollista mitata 0.1nm (1Å) tarkkuudella, eli periaatteessa Alpylla pystyy mittaamaan kohteen säteinopeus (eli lähentyykö vai loittoneeko kohde) noin +/-50km/s tarkkuudella.

Medium R=1000 - 10000, esim: Shelyak Spectroscope LISA Visible R=1000, Starlight Xpress Spectroscope SX  R=2000, Baader DADOS Slit – Spectrograph "with different reflection gratings: up to R = 5000"

High R=10 000 - 20 000, Harrastajille ainoa taitaa olla Shelyak Spectroscope Lhires III R ~18000,

Lhires III, sillä näkee spektristä vain 10nm kaistalee kerrallaan, mikrometrillä säädetään mitä spektrin aluetta halutaan havaita. Korkearesolutio mahdollistaa spektriviivojen havainnoinnin 0.035nm tarkkuudella, ja tällä pääsee parhaimmillaan mittaamaan 1.5km/s säteisnopeuksia.

Spektroskoopin erotuskyky: R = λ/∆λ Älä kysy mitä tuo tarkkaan ottaen tarkoittaa, lainattu Jyri Lehtisen spektroskopian pdf:stä - http://www.helsinki.fi/astro/opetus/kurssit/havaitseva/luennot2013/httpkI_8_spektroskopia1.pdf

Kaukoputken koko ei sinänsä vaikuta spektroskoopin resoluutioon Alpy 600 resoluutio on suunnilleen sama 8cm putkessa, kuin 40cm putkella. Myöskään seeing ei vaikuta, jos käytetään kapeaa rakoa (slit).

Erotuskyvyllä on kuitenkin hintansa. Mitä leveämmäksi spektri levitetään, sitä useammalle pikselille pistemmäisen tähden valo levitetään. Esim Alpy 600 vaatii karkeasti 6mag "veron" spektristä, eli jos 30cm putkella näkee juuri ja juuri 16mag tähden 60sek valotuksella, niin tähden pitää olla vähintään 10mag, jotta se nousee edes vähän kohinasta Alpy600 kuvassa samalla 60sek valotuksella. Highres spektroskoopilla tilanne on tietty viellä vaikeampi.

Alpyn mukana tulleessa CD;ssä oli hieno tietopaketti spektroskopiasta (samat löytyy netistä, jos tietää mistä etsiä), mm:
LOW resolution spectroscopy
OHP 2013 Observer’s guide
Description of observing projects using low resolution spectroscopy :
http://www.astronomie-amateur.fr/Documents%20Spectro/SpectroscopieBasseResolution_En.pdf

Pari spektriä:
CI cyg   Suuri osa tähden valosta tulee Ha emissiosta  https://www.aavso.org/vsots_cicyg

P Cyg 4.8mag Blue supergiant star, yksi kaukaisimmista paljan silmin näkyvistä tähdistä, etäyys jopa 6000 valovuotta linkin kirjoittajan mukaan:  http://stars.astro.illinois.edu/sow/pcyg.html

HD181096, tässä ensimmäinen "löytöni" huomasin että kaukaisilla tähdillä voi myös olla voimakkaat Kalsiumin (Ca)  H ja K spektriviivat aivan kuin meidän Auringolla! Wau!

Lisää aiheesta joskus..
Timo Kantola