· Espectroscopía amateur: técnicas, espectro estelar ...

[Fran]

Finalmente me decidí. Y este pasado mes de julio adquirí mi primer espectrógrafo con cara y ojos. Después de practicar un poco con el SA100, enseguida me di cuenta que si quería hacer espectroscopía en serio, con esto no era suficiente.

Así que, después de pensarlo un poco y consultar con gente experta en el tema, me incliné por adquirir el espectrógrafo de rendija DADOS que comercializa la marca alemana Baader Planetarium. Las otras opciones que valoraba eran el LHIRES III y el Alpy 600, ambos de la casa francesa Shelyak. Fueron rechazadas por ser un espectrógrafo quizás demasiado avanzado para un novato (caso del LHIRES) y porque el Alpy, aunque muy sencillo de usar y más liviano, está restringido a trabajar con baja resolución (R=600), siendo el DADOS más versátil, ya que también puede trabajar a media resolución.


Baader DADOS con cámara Atik 314L+ de captación, ASI 120 MM de autoguiado y Barlow GSO 2X (apenas se ve).

Además, al ser un espectrógrafo de red de reflexión, la dispersión es casi lineal y eso facilita la calibración. Para baja resolución dos líneas pueden bastar para calibrar, mientras que el Alpy, al ser un grisma, necesita más líneas y un ajuste un poco más pulido. Para media-alta resolución sí que será necesaria una calibración más cuidadosa.

El espectrógrafo me llegó apenas hará unos días, después de solventar un problema inesperado que me ha dejado realmente perplejo y que cuestiona el estereotipado perfeccionismo alemán (y eso antes del escándalo de una conocida marca de coches germánica). Pero bueno, solucinado el incidente, ya lo tengo aquí.

El espectrógrafo viene con varios accesorios para observación tanto visual como fotográfica: dos oculares Kellner de 20 y 10 mm, piezas adaptadoras varias, unos guantes para cambiar la red de difracción... A diferencia del Alpy, que es modular, el DADOS ya lleva todo el sistema integrado: en el primer segmento o «dado», se ubica las rendijas o slits y los espejos que permite situar la estrella en el slit correspondiente y guiar. Podemos emplear un ocular o bien una cámara CCD o CMOS para autoguiado. Decir que el espejo que contiene los 3 slits (de 25, 35 y 50 um) no lo es tal: es una especie de papel altamente reflectante. Ya explicaré si me veo con ganas, cómo he sabido esto.


El interior del primer "dado" tal como se ve a través del ocular de guiado. Las rayas verticales son un defecto de fabricación, felizmente solucionado.

Estos slits pueden iluminarse con una luz roja de intensidad variable que lleva incorporada, muy útil para ver dónde están los slits, aunque desde mis cielos contaminados no la necesito.

El segundo «dado» contiene la red de difracción. De serie viene con una red de 200 l/mm pero admite redes de 600, 900 y 1200 l/mm, lo que permite un buen abanico de posibilidades. Extrañamente Baader solo vendía la red de 900 l/mm hasta hace poco. Actualmente vende también la de 1200 l/mm però no la de 600 l/mm. No he probado a cambiarla pero parece cosa fácil.


(Las intimidades del DADOS)

Además de la red, contiene los colimadores ópticos, un sistema micrométrico que permite centrar el espectro en el ocular o cámara, y un sistema de enfoque que en el momento de probarlo con una Atik 314L+ no me hacía foco. Tuve que poner una extensión de 2 cm.

Lo que se echa a faltar es un sistema de lámparas para calibrar el espectro o hacer flats, cosa que sí incorporan el LHIRES III y el Alpy (opcional en este caso), pero no es un serio inconveniente, pues no cuesta nada poner una hoja de papel traslúcida en la boca del telescopio e iluminarla con una lámpara de calibración.

En cuanto a la resolución, el manual asegura que con un Meade LX200 12”, una CCD ST-8XME (curiosamente tengo exactamente ese equipo) y la red de 200 l/mm se alcanza una resolución de 500 y una magnitud límite de 8. Las pruebas que he realizado con un Newton 8” f/4.7 y una Atik 314L+ me han permitido alcanzar una resolución de 700, es decir, superior. Y tengo referencias de gente que ha llegado más lejos, acercándose a 1.000 y magnitudes de 13. Eso sí, empleando la mencionada Atik 314L+, que al tener un píxel más pequeño, permite mejores resoluciones. Con la red de 900 l/mm y la Atik no será difícil alcanzar una resolución de 5.000, y con la de 1.200, posiblemente lleguemos a 7.000-8.000, lo que ya nos acerca a la alta resolución, terreno donde hay que recurrir a diseños tipo Lithrow (LHIRES III) o “échelle” (eShell o BACHES). Aunque no me sorprendería que con una CCD de píxel más pequeño como la Atik 460 EX podamos rozar una resolución de 10.000.

En todo caso, creo que la Atik 314L+ o cualquier CCD basada en el chip Sony ICX285 AL es una alternativa magnífica a la ST-8XME (KAF-1603ME), al ser más liviana y barata. Eso sí, chips más pequeños los desaconsejo, pues con la Atik 314L+ a duras penas cubrimos todo el visible: de 3800 a 7200 A es posible observar todo el espectro, pero perdemos la zona del NIR. Si además podemos observar con una Atik460 EX o cualquier CCD que incorpore el chip Sony ICX694, mejor, pues tendremos mayor resolución.

Para observar con el Newton, he tenido que interponer una Barlow GSO 2X de 2”, ya que el DADOS está optimizado para trabajar a f/10 (como el LHIRES III). Aún así, la palanca que ejerce es considerable, lo que exige ser muy cuidadoso a la hora de equilibrar el conjunto.


(Newton 200 f/4.7 sobre HEQ5 Syntrek con el DADOS preparado para observar. ¡Menuda palanca que hace! Pero funciona).

Las primeras pruebas las he hecho con Vega: ya desde el primer momento constaté la enorme diferencia que hay entre el DADOS y el SA100. Mientras que con el segundo apenas paso de ver 4 bandas de Balmer, con el primero se definen de manera muy clara y puedo contar 10 bandas perfectamente y una resolución superior a 700, además de mostrar con claridad la línea del Ca II.


Espectro de Vega corregido con la respuesta instrumental.

En la nebulosa planetaria IC 4997 se distinguen a la perfección las bandas prohibidas del [O III] y de otros elementos, además de las de Balmer. El tiempo de integración es de 5x600” y con un telescopio de 20 cm.



Es en el espectro de la variable simbiótica AG Peg donde podemos ver mejor su capacidad de resolución, mostrando perfectamente definidas las bandas de emisión de Balmer y las de He I y He II. Y con solo 5x120” de pose.



Finalmente, he hecho pruebas de larga exposición con CI Cyg, que en estos momentos brilla de mag. 11 y donde he tenido que hacer poses de 300" y apilar varios espectros con buen resultado, lo que nos da una idea de hasta dónde puede llegar este sistema. Y eso bajo cielos bastante malos. Con un 30 cm y buenos cielos veo viable registrar espectros de mag. 13, con lo que incluso las supernovas están a nuestro alcance.

Para el calibrado, Baader vende una lámpara de neón por 30 euros. No es necesaria en absoluto, porque esa lámpara la encontraremos en cualquier regleta de enchufes que lleve ese interruptor rojo. Sí, esa bombilla piloto es de neón. Y si no, cualquier espectro obtenido de una lámpara electrónica de bajo consumo nos servirá (¡led's no!), pues tiene cuatro o cinco líneas que para espectroscopía de baja resolución ya nos sirven. Para media-alta resolución hay que buscar otras alternativas.

Con la lámpara electrónica de bajo consumo, en AG Peg el eror de desplazamiento típico de las bandas es de tan solo 1 A, y es más producto de la incertidumbre en la medida y del sampling (recordemos que la resolución es de 2.5 A/px) que no en problemas de calibración. Una forma barata de calibrar.

Bien, esto ha sido solo un primer contacto. Estoy muy satisfecho con el aparatito en cuestión y espero poder seguir sacándole los colores a la estrellas... Y eso que un newton no es el instrumento más adecuado a priori. El espectrógrafo está diseñado para trabajar con telescopios tipo Meade clásicos (f/10) aunque en los Ritchey-Chrétien (f/8) funcionan sin problemas, aunque el colimador no es capaz de abarcar todo el cono de luz y en este sentido no se aprovecha todo el potencial del telescopio. Pero por contra seguimos trabajando con un reflector puro.

Fran

(Actualizado agosto 2020, tras la caída de Tinypic. Algunas imágenes son posteriores, ya que las originales se perdieron.)

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[mgtroyas]

Enhorabuena por dar el salto y gracias por compartirlo. Tienes diversión para una buena temporada.

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[Fran]

Gracias, mgtroyas. Esta rama de la astro está todavía bastante virgen y hay mucho que recorrer. 

Si todo este rollo que he soltado le sirve a alguien de ayuda, me doy más que contento.

Saludos
Fran

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[Altar5]

Gracias por compartirlo. El hilo muy interesante.

Un saludo a tod@s.

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[Manolo Rodriguez]

Enhorabuena, Fran, por la adquisición. Esto es astro de otro nivel. Que lo disfrutes y estamos esperando esos resultados.

Un abrazo,

Manolo

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[Fran]

Recupero este hilo para comentar una mejora en este espectrógrafo que tan buen resultado me está dando en baja resolución.

Hace unas semanas adquirí la red de difracción más potente que puede montarse en el DADOS. Con sus 1200 l/mm, había leído comentarios que ponían al DADOS en la frontera de la alta resolución, alcanzando R=10.000 o incluso más. Por eso, no resistí la tentación de probar suerte.

La red me llegó de manera rápida y eficaz a través de Valkanik. Montar esta red en el DADOS, sustituyendo la de 200 l/mm que viene de serie, es fácil, aunque claro, la primera vez siempre cuesta más y hay que vigilar que quede bien ajustada (so pena de que el micrómetro no funcione bien) y sobre todo de no tocarla con los dedos.

Una vez en su sitio, realicé algunas pruebas para conocer su poder real resolutivo. Bien, no era tan bonito como algunos lo pintan pero es que ya me resultaba extraño que si con la red de 200 l/mm alcanzaba una resolución de 700-800, se pudiese llegar a 10.000 con la de 1200 l/mm. Y así ha sido. Tras unas cuantas pruebas he constatado que el DADOS proporciona una resolución de 4.500-5.000, aunque ocasionalmente he llegado a 5.500. Seguramente el enfoque es crítico para lograr una resolución máxima, pero estos valores ya permiten hacer muchas cosas interesantes. No olvidar también que con esa resolución y una Atik 314L+, la ventana espectral que cubre se reduce a unos 700 A, mientras que con la red de 200 l/mm se cubre prácticamente todo el visible (3800-7200 A).

Al tener más resolución, esto obliga a exponer más tiempo si se quiere obtener una buena señal. Pero para muestra de lo que el DADOS puede hacer con esta red, dejo un par de espectros: uno de VV Cep, una famosa eclipsante formada por una supergigante roja y otra de clase B, que exhibe propiedades de las estrellas Be (en concreto, tipo "shell Be star") y que se encuentra actualmente en precampaña observacional de cara a un futuro eclipse. Lo que veis aquí es la banda H-alpha en emisión: el DADOS consigue desdoblarla bastante bien, con lo que ya es posible calcular la relación V/R de las dos señales y estudiar su evolución.



El otro ejemplo es el de V1687 Cyg, más conocida como WR 140, uno de esos sistemas binarios monstruosos formados por una principal de clase O y una secundaria que resulta ser una estrella de Wolf-Rayet. Ha comenzado una campaña intensiva de vigilancia ya que el sistema se está acercando al periastro, que será cuando la onda de choque de los vientos estelares de las dos estrellas alcanzarán una cota máxima. Se pide seguir la evolución de las dos bandas de emisión CIII 5696 y HeI 5876. Para este proyecto, el DADOS trabajando al máximo será suficiente para obtener datos interesantes. En las dos imágenes se puede apreciar la diferencia de resolución que hay al cambiar de una red a la otra. A media resolución el DADOS desdobla perfectamente el doblete del Na I a 5890 y 5896 A.




En resumen, y tal como ya me comentaron en el foro ARAS, el DADOS es un magnífico espectrógrafo, muy versátil y cuya principal cualidad es la posibilidad de trabajar tanto a baja como a media resolución por un precio muy competitivo y similar al Alpy 600 (que solo trabaja a baja resolución). Ah, y pese a estar diseñado a f/10, funciona estupendamente en telescopios newtonianos a f/5 o incluso menos... a condición de interponer una lente de Barlow. Su únicos talones de Aquiles son: carecer de un sistema propio de calibrado y, en el caso de los Newton, la enorme palanca que ejerce y que complica el equilibrado y el seguimiento.

Fran

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[jjgm]

Buenas noches.

Quería dar las gracias al compañero Fran, por este post de una materia poco practicada por estos lares, pero que con su publicación despertó la curiosidad de algunos de nosotros. Y segundo por la ayuda que me ha prestado una vez que me he decidido a dar el salto a la espectroscopía.

Espero que cada vez se anime más gente.

Saludos.

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[SantiRoHe]

Enhorabuena por la adquisición Fran. Y gracias por compartir estas experiencias... yo personalmente estoy interesado en la espectroscopía, y he hecho alguna prueba con la   Star Analyser SA-100. Aunque sólo haya sido para poder confirmar que aunque parezca imposible, las líneas de absorción y emisión de las estrellas  podemos detectarlas con elementos de "aficionados".

Repito, gracias por los comentarios y en mí encontrarás un entusiasta seguidor de tu trabajo¡¡¡

Saludos

Santi

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[Sebtor]

dejo este tutorial de 116 páginas,  y aprovecho para recuperar imágenes del hilo

DADOS Slit-Spectrograph (Baader) TUTORIAL - by Bernd Koch

PDF DADOS Slit-Spectrograph (Baader) TUTORIAL - by Bernd Koch

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