Source: http://www.dastronomia.com/1506/bad-seeing-sxv-ao-lf/
Timestamp: 2018-10-15 17:54:48+00:00

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Bad seeing, HFR y SXV – AO – LF | Dastronomía
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La causa del bad seeing es simple, se trata de una combinación de diferencias de temperatura y movimientos de las masas de aire que atraviesa el haz de luz que llega a la óptica de nuestro sistema.
Por tanto, dentro del término entran varias cosas.
Desde las corrientes de tubo para aquellos que trabajan con reflectores abiertos cuando estos aún no han alcanzado el equilibrio térmico, “ground seeing” provocado por superficies calientes que transmiten su calor a las capas de aire que reposan sobre ellas, léase calles, tejados, laderas de montañas y por último el “atmospheric seeing” turbulencias atmosféricas causadas por corrientes térmicas y masas de aire con diferencias importantes de velocidad.
Cuando la luz atraviesa el aire afectado por cualquiera de estas causas, ve modificado su índice de refracción y este se percibe en nuestra imagen como una distorsión de lo que en condiciones perfectas tendría que ser un punto de luz. Un efecto similar a los brillos que observamos en el fondo de una piscina cuando su agua no está en calma.
Por último, todo esto sucede muy rápido (más de 100 variaciones por segundo) y por tanto el cálculo del seeing tiene una base estadística sobre el promediado de distorsiones que acaba formando un disco que representa a la estrella “seeing disc”. El diámetro de ese “seeing disc” se define como FWHM (full with at half maximum) que normalmente se da en segundos de arco.
Hasta aquí la teoría, pero… ¿qué podemos hacer para remediarlo?
Si el seeing es pésimo, apaga y vámonos.
Seeing y enfoque
Hablar de seeing es hablar indirectamente de enfoque y viceversa.
Los midamos en píxeles o en su equivalente en arco segundos, el valor de seeing es el límite promediado de máximo enfoque potencial para un sistema y tiempo dado. O dicho al revés, el mejor enfoque es la mínima representación estelar posible (en píxeles) para un sistema y seeing dado.
A peor seeing, menor será la calidad de enfoque potencial que podamos alcanzar.
Nuestro seeing local
En nuestra ubicación el seeing normalmente está entre 2″ – 2,5″ y > 2,5″ según 7timer!. Además suele variar mucho a lo largo de la noche, a veces incluso en intervalos de pocos minutos. Son muy raras las noches estables y de buen seeing.
Mejora del enfoque que aporta la AO
Es un error creer que la AO (active optic) corrige los problemas de seeing.
No es así, o mejor dicho, sólo lo es en menor medida.
La AO corrige principalmente los problemas mecánicos entre los que destaca el error periódico y sólo “compensa algo” del mal seeing.
En nuestro caso hablamos de una mejora de 0,5 – 0,4 como mucho, en la medida del HFR leído por Nebulosity.
Claro está que pasar de un HFR de 1,8 a 1,5 o en el mejor de los casos, de 1,6 a 1,2 por el simple hecho de poner en marcha la AO ya es todo un triunfo.
No obstante, las variaciones de seeing son muy rápidas y por tanto ni siquiera la AO las puede compensar. Si las variaciones del seeing son del orden de 100 veces por segundo y las de la AO de un máximo de 10 (2,5 o 3 en nuestro caso), ya podemos intuir que algo hará, pero obviamente será una mejora discreta.
Nosotros así lo confirmamos cuando activamos la AO para enfocar, pero seguimos hablando de que los mejores enfoques que hemos conseguido son del orden de entre 1,1 y 1,2 HFR para una distancia focal cuya resolución por píxel es de 2,68″. Es decir, prácticamente la de nuestro seeing habitual.
En la imagen siguiente se puede observar un par de secuencias de enfoque a dos estrellas diferentes con la AO activada durante un período de pésimo seeing.
Como se puede ver, las variaciones son tan acusadas que el perfil de la estrella llega a formar dos picos. Si se intenta guiar en estas condiciones tan variables, los cálculos del centroide se verán muy afectados y se notará en la imagen final con un efecto equivalente a un mal enfoque general.
¿Qué es el HFR que indica el Fine Focus del Nebulosity y en qué unidades trabaja?
Tal y como indican los siguientes extractos del manual de Nebulosity y de la página de documentación del Focus Max de Larry Weber y Steve Brady, el HFR es una medida más robusta que el clásico FWHM.
Cosas importantes a tener en cuenta sobre el HFR:
- El HFR de Nebulosity está basado en la métrica de Larry Weber utilizada en Focus Max.
- La utilidad de enfoque de Nebulosity trabaja con la cámara a full resolution.
- El valor Max que se observa en los pantallazos se mide del pixel central más brillante de la estrella. (Cuanto mejor enfocada esté, menos píxeles compartirán el valor más brillante del perfil que se enseña y más puntiaguda será la representación de la misma)
- El HFR se mide en píxeles y por tanto la conversión a segundos de arco se tendrá que realizar multiplicando el valor por nuestra resolución por pixel del sistema. (Para calcular el diámetro de la estrella se tendrá que multiplicar además, por 2)
- El HFR es 1/2 x HFD que es la medida que se utiliza en el Focus Max y que se define como: el diámetro de un círculo centrado sobre la estrella desenfocada de forma que la mitad del “total star flux” queda dentro del círculo y la otra mitad queda fuera.
Por tanto cuando el Fine Focus de Nebulosity nos da un valor de HFR de 1,1 pongamos por caso, tendremos que multiplicar ese valor x 2 (para calcular el diámetro de la estrella) y por la resolución de nuestro sistema en píxeles, que en el caso de la QHY8 Pro con el ED80 es de 2,68″. Esto nos da una estrella con un diámetro equivalente de 5,86″ o lo que es lo mismo de 2,2 píxeles en nuestra cámara.
Ahora supongamos un caso sostenido de mal seeing sobre la misma estrella. Si el valor leído por el Fine Focus se mantuviera próximo a 2, eso indicaría que el diámetro real durante ese período tendría un valor de: 2 (valor HFR) x 2 (radios) x 2,68″ (resolución QHY8 Pro + ED80 f7.5) = 10,72″ o lo que es lo mismo, un diámetro de 4 píxeles en nuestra cámara.
Como se ve, la estrella es la misma, pero debido al mal seeing habrá ocasiones en que se muestre representada por 2,2 píxeles y en otras por 4.
Si el seeing fuera perfecto, toda la energía de la estrella se concentraría en el mismo pixel, pero al no ser así, los fotones se distribuyen alrededor de un/unos pixeles centrales que capturan la mayoría de la luz. De ahí que la medida de esa dispersión (aumento del radio de la estrella) sea una fiel representación de la magnitud del seeing.
A mayor valor de HFR, mayor radio, estrellas menos puntuales y por tanto… peor enfoque.
Esas diferencias de mejor enfoque límite al que podemos llegar con el mismo sistema y durante un tiempo dado, son una aproximación muy buena al valor de seeing local para ese tiempo dado.
Recordemos en todo momento que cuando enfocamos estamos tomando una medida promediada de las variaciones que presenta la estrella durante un período muy breve.
El seeing a lo largo de una captura de 30 minutos variará, a veces a mejor y a veces a peor.
Por eso muchos astrofotógrafos reenfocan entre capturas largas para intentar aprovechar al máximo las ventanas de mejor seeing de la noche.
Al principio decíamos que en nuestra experiencia, la AO aporta una mejora máxima de 0,5 – 0,4 en el valor del HFR aunque un valor más representativo sería 0,3. Esto implica pasar por ejemplo, de estrellas con un diámetro (enfoque) de 7″ a 5,4″, lo cual en nuestro caso representa pasar de estrellas de 2,6 píxeles a 2. Nada mal.
De ahí que sea fácil justificar por qué nos salen imágenes tan bien enfocadas como la NGC6960 y la M45 con nuestra configuración actual.
Nuestro seeing habitual según 7timer! se mueve entre 2″ – 2,5″ y > 2,5″ y nuestra resolución con el ED80 es de 2,68″ para la QHY8 Pro.
Cuando tenemos suerte y el seeing real promedio de la noche se encuentra entre 2″ – 2,5″, la resolución de nuestra configuración actual se sitúa un pelín por encima del seeing promedio de la noche. De ahí que al ampliar las imágenes al 200 % se observen claramente estrellas (cruces pequeñísimas) con poquísimos píxeles centrales destacados rodeados de otros algo más atenuados. Si nuestra cámara tuviera el doble de resolución en ambos ejes, bajo las mismas condiciones de seeing esas crucecitas mostrarían un centro con 4 veces más píxeles destacados rodeados de muchos más con intensidad decreciente.
Por tanto una previsión de seeing de 2″ – 2,5″ lo que nos indica es cual será el mínimo diámetro posible de la estrella mejor enfocada de nuestra imagen. En nuestro caso con una resolución de 2,68″ equivale a un enfoque límite de un pixel.
No hay que olvidar que esto es la teoría y que la dispersión no sólo la da el mal seeing, también la aportan el tren óptico (correcciones, filtros, aplanadores, la AO), el ruido térmico y los problemas eléctricos del CCD, etc… De ahí que si conseguimos tener un enfoque que nos de un HFR de 1,2 – 1,3 (que implica un diámetro de la estrella representado por 2,4 – 2,6 pixeles) ya podemos considerar que nuestro enfoque es muy bueno.
El día que cambiemos el ED80 por el VISAC a f6.4 estaremos trabajando por debajo del límite de resolución que nos impone nuestro seeing habitual, puesto que a esa focal, la resolución por pixel con la QHY8 Pro será de 1,26″ muy por debajo de 2″ – 2,5″.
Con el VISAC a f9 ya ni hablemos, estaríamos trabajando a resoluciones de 0,89″
Por supuesto esto no quiere decir que no podamos hacer fotos a estas focales, simplemente indica que con las limitaciones de nuestro seeing habitual, nunca conseguiremos aprovechar al máximo la resolución de nuestra configuración. Las estrellas más pequeñas tendrán un centro con muchos píxeles bien destacados y nunca de unos pocos como con la configuración actual con el ED80.
Vale la pena por tanto, calcular de antemano cuántos píxeles ocupará la estrella más pequeña/puntual que podamos representar con nuestra configuración para el seeing pronosticado de la noche. Eso evitará que perdamos el tiempo intentando conseguir un valor de enfoque(HFR/HFD) imposible de alcanzar.
En nuestro ejemplo y para la misma noche o mejor dicho, para el mismo período de enfoque durante la noche, el límite que alcanzamos de HFR=1,1 con el ED80 equivaldría a un HFR=2,34 con el VISAC a f6.4 y a un HFR=3,31 a f9.
Intentar mejorar esos valores sería perder el tiempo.
Degree of Focus Metric
Variabilidad del seeing en el Roque de los Muchachos (La Palma)
Ejemplo de la variación del seeing durante una noche
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