Φωτομετρία

Μέθοδοι

Οι μέθοδοι που χρησιμοποιούνται για την εκτέλεση της φωτομετρίας εξαρτώνται από το μήκος των κυμάτων που βρίσκονται κάτω από συνθήκες μελέτης. Η φωτομετρία, ακόμη, διενεργείται από την συγκέντρωση ακτινοβολίας σε ένα τηλεσκόπιο, που περνάει μέσα από εξειδικευμένα οπτικά φίλτρα και στη συνέχεια απεικονίζει και καταγράφει την Φωτεινή ενέργεια με ένα φωτοευαίσθητο όργανο. Το σύνολο των ζωνών διέλευσης (φίλτρα) ονομάζεται Φωτομετρικό σύστημα.
Ιστορικά,η φωτομετρία με ένα μέσο που μετρήθηκε η ένταση του φωτόςενός αντικειμένου κατευθύνοντας το φως του πάνω σε ένα φωτοευαίσθητο κύτταρο ονομάστηκε Φωτοηλεκτρικό φωτόμετρο. Έχουν αντικατασταθεί σε μεγάλο βαθμό από κάμερες CCD που μπορούν ταυτόχρονα να απεικονίζουν πολλαπλά αντικείμενα,όμως τα φωτομετρικά φωτόμετρα χρησιμοποιούνται ακόμα σε ειδικές περιπτώσεις, όπου η υψηλή ανάλυση είναι απαραίτητη.

Φωτομετρία CCD

Όταν χρησιμοποιείται η κάμερα CCD για την διεξαγωγή της φωτομετρίας υπάρχουν διάφοροι πιθανοί τρόποι για να επιτευχθεί η φωτομετρική μέτρηση (π.χ. το Μέγεθος ενός αστεριού)από από τις πρώτες εικόνες. Τα παρατηρημένα σήματα των αντικειμένων μπορούν να κηλιδωθούν από πολλά εικονοστοιχεία με το σημείο εξάπλωσης της λειτουργίας και αυτό οφείλεται στα οπτικά του τηλεσκοπίου. Κατά την λήψη, η φωτομετρία για μία σημειακή πηγή (ένα αντικείμενο με μια γωνιακή διάμετρο που είναι πολύ μικρότερη από την ανάλυση του τηλεσκοπίου) ο στόχος είναι να προστεθεί όλο το φως από το αντικείμενο και να αφαιρεθεί λόγω του ουρανού. Η απλούστερη τεχνική είναι η πρόσθεση του συνόλου των εικονοστοιχείων σε ένα κύκλο με επίκεντρο το αντικείμενο και η αφαίρεση των αριθμών του ουρανού που είναι γνωστή ως Φωτομετρία διαφράγματος. Όταν κάποιος εκτελεί την διαδικασία της φωτομετρίας σε έναν γεμάτο χώρο όπως ένα σφαιρωτό σμήνος όπου τα προφίλ των αστεριών επικαλύπτονται σημαντικά,κάποιος άλλος πρέπει να τεχνικές αποσυνέλιξης, όπως την τοποθέτηση της εξάπλωσης της συνάρτησης για να προσδιορίσουν τις επιμέρους ροές των επικαλυπτόμενων πηγών.

Βαθμονομήσεις

Μετά τον προσδιορισμό της ροής ενός αντικειμένου σε μετρήσεις,κάποιος πρέπει να κάνει βαθμονομήσεις με κάποιον τρόπο. Αυτές οι βαθμονομήσεις που χρειάζονται εξαρτώνται από το είδος της φωτομετρίας που γίνεται και κάποιος μιλάει για την εκτέλεση της σχετικής ή απόλυτης φωτομετρίας.Τα δύο είδη φωτομετρίας μετράνε τις αλλαγές της φωτεινότητας ενός αντικειμένου κατά την πάροδο του χρόνου.Η σχετική φωτομετρία η μέτρηση των εμφανών λαμπρότητας των διάφορων αντικειμένων μεταξύ τους.Η απόλυτη φωτομετρία είναι η μέτρηση της φαινόμενης φωτεινότητας ενός αντικειμένου μέσο ενός φωτομετρικού συστήματος και αυτές μπορούν να συγκριθούν με άλλες απόλυτες φωτομετρικές μετρήσεις που λαμβάνονται με διαφορετικά τηλεσκόπια/όργανα.Στις περισσότερες περιπτώσεις τα είδη αυτά μπορούν να εκτελεστούν με μεγαλύτερη ακρίβεια,αλλά σε γενικές γραμμές η ακριβής φωτομετρία είναι αρκετά δύσκολη όταν η φαινόμενη φωτεινότητα του αντικειμένου είναι αμυδρή.
Για την εκτέλεση αυτών των ειδών φωτομετρίας κάποιος πρέπει να διορθώνει τις μετρήσεις για οποιεσδήποτε προσωρινές αλλαγές στην ευαισθησία των οργάνων, καθώς και τις αλλαγές στην ατμοσφαιρική εξαφάνιση μέσα από την οποία εξετάζεται ένα αντικείμενο (κατά την παρατήρηση από το έδαφος). Αυτό συνήθως γίνεται την ίδια χρονική περίοδο που παρατηρείται η σύγκριση των αστεριών μαζί με το αντικείμενο που μελετάται.
Για την εκτέλεση της σχετικής φωτομετρίας πρέπει κανείς να διορθώσει τις μετρήσεις για τις χωρικές διαφοροποιήσεις στην ευαισθησία του οργάνου και την ατμοσφαιρική εξαφάνιση. Αυτό είναι συχνό, εκτός από την διόρθωση των προσωρινών μεταβολών, ιδιαίτερα όταν τα αντικείμενα που βρίσκονται σε σύγκριση είναι πολύ μακριά από τον ουρανό που πρέπει να παρατηρούνται ταυτόχρονα.
Για την εκτέλεση της απόλυτης φωτομετρίας πρέπει κανείς να διορθώνει τις διαφορές μεταξύ των πραγματικών ζωνών διέλευσης μέσο του οποίου ένα αντικείμενο παρατηρείται και η αυτή η ζώνη διέλευσης χρησιμοποιείται για να καθορίσει το πρότυπο φωτομετρικό σύστημα. Τυπικά αυτή η διόρθωση γίνεται με την παρατήρηση του αντικειμένου μέσω πολλαπλών φίλτρων και επίσης παρατηρώντας έναν αριθμό προτύπου φωτομετρικών αστέρων. Εάν τα τυποποιημένα αστέρια δεν μπορούν να παρατηρηθούν ταυτόχρονα με τον στόχο, η διόρθωση αυτή πρέπει να γίνει υπό συνθήκες φωτομετρικές όταν ο ουρανός είναι συννεφιασμένος και η εξαφάνιση είναι μια απλή συνάρτηση της αέριας μάζας.

Εφαρμογές

Οι φωτομετρικές μετρήσεις μπορούν να συνδυαστούν με τον νόμο του αντίστροφου τετραγώνουγια τον προσδιορισμό της φωτεινότητας ενός αντικειμένου εάν η απόστασή του μπορεί να καθοριστεί ή εάν είναι γνωστή. Άλλες φυσικές ιδιότητες ενός αντικειμένου, όπως η θερμοκρασία του ή η χημική σύνθεσή του,μπορούν να προσδιοριστούν μέσω ευρείας ή στενής ζώνης της φασματοφωτομετρίας. Συνήθως οι φωτομετρικές μετρήσεις των πολλαπλών αντικειμένων που λαμβάνονται μέσα από δύο φίλτρα αποτυπώνονται σε διάγραμμα χρώμα-μέγεθος, το οποίο για τα αστέρια είναι η παρατηρούμενη έκδοση του διαγράμματος Hertzsprung-Russell. Η φωτομετρία χρησιμοποιείται επίσης για τις μελέτες των διακυμάνσεων του φωτός ενός αντικειμένου,όπως μεταβλητοί αστέρες, αστεροειδείς, ενεργούς γαλαξιακούς πυρήνες ή σουπερνόβα ή τον εντοπισμό εξωηλιακών πλανητών. Μετρήσεις από αυτές τις αλλαγές μπορεί να χρησιμοποιηθούν για παράδειγμα, για τον προσδιορισμό της τροχιακής περιόδου και των ακτίνων των μελών ενός συστήματος των αριθμών των εκλειπτικών αστεριών ή ενός αστεροειδή ή ενός αστεριού ή μιας συνολική παραγωγικής ενέργειας ενός υπερκαινοφανή αστέρα.