[TRABAJO ESPECTROSCOPIA]

Ejemplos calibrando espectros estelares con Star Analyser y RSpec, corregir la respuesta instrumental y calcular la temperatura efectiva de una estrella. Un caso práctico documentado paso a paso: desde los primeros espectros de Altair y Ras Algethi hasta la calibración con estrella patrón, con software libre y de pago comparado por la comunidad.

Buenas, soy el hijo de alb, me llamo Joan. Intenté crear una cuenta para un trabajo, pero hace una semana o así me dijeron que esperara confirmación del administrador. Como no progresa, he decidido tirar de familia.

TRABAJO ESPECTROSCOPIA

Bueno, el trabajo trata sobre hacer fotos de espectros de estrellas y analizarlas, para sacar algún tipo de "conclusiones". En casa disponemos de un reflector 2400 * 210 mm; de un star-analyser y de una cámara ASI, de las de blanco y negro. Somos bastante novatos, pero hasta ahora hemos podido tirar dos fotos viables, a Ras Algethi y a Altair. Hechas desde Barcelona, nuestro balcón. Las captamos con IC capture, el programa de la cámara; y las analizamos con Rspec. Hasta ahora hemos hecho vídeos de unas 100 frames, y en el programa los pauso y los trato como una imagen normal.

La foto de altair, una vez procesada y calibrada; por comparación con un atlas espectrográfico; es:




Puedo reconocer fácilmente las Balmer del hidrógeno (1,2,3,5,); y quizá la 4 podría ser la del sodio. La 6 ni idea, y no se si podría ver algo más.

La de Ras Algethi , un poco más problemática, es:
(espectro de referencia en azul)



La he calibrado, pero no se si lo hecho bien. Creo que, por lo que he visto, todo son líneas de TiO, pero no sé que puedo averiguar sobre esto.

Bueno, hasta aquí lo que he hecho. Mis preguntas, en caso de que la sabiduría del foro pueda contestarlas , son:

- ¿El proceso para tomar fotos y analizarlas es adecuado? ¿Debería tomar fotos individuales o hacer vídeos y acoplar?

-¿Qué otras estrellas me recomendáis que fotografíe?

-¿Es bueno el análisis de Altair?¿Puedo ver algo más en la foto?

-¿Cómo puedo calibrar y analizar Ras Algethi?

Estaría muy agradecido si pudieran ser contestadas.
Gracias,

Joan Grandes

ANEXOS

Referencias

• Christian Buil — tutoriales de espectroscopia y software ISIS
• Richard Walker, "Spectral Atlas for Amateur Astronomers" (atlas de referencia por tipo espectral)
• Tutorial de calibrado y procesado de espectro con BASS (caso Sirio)
• Ley de desplazamiento de Wien y temperatura de estrellas — HyperPhysics

FAQ's

• ¿Por qué la temperatura calculada con la ley de Wien no coincide con la temperatura real de la estrella?
  -Porque el espectro no está corregido por la respuesta instrumental del sistema óptico completo (telescopio, red de difracción, cámara). Sin esa corrección, el perfil del continuo se distorsiona y desplaza el pico de máxima intensidad.
  
  
• ¿Con qué estrella se calibra la respuesta instrumental de un Star Analyser?
  -Con una estrella de clase espectral A o B tardía, observada en la misma sesión y próxima angularmente (5-10 grados) al objetivo de estudio.
  
  
• ¿Es mejor tomar fotos individuales o vídeos para espectroscopia amateur?
  -Una sola toma bien expuesta y enfocada suele ser suficiente; el apilado de múltiples fotogramas aporta más ventaja en objetos tenues que requieren larga exposición.
  

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Hola Joan, bienvenido.

Con esos espectros puedes aprender mucho sobre los tipos espectrales de las estrellas, pues cada uno de ellos tiene lineas y formas características. Por internet debe haber documentación (probablemente en inglés) de como identificar cada tipo espectral. Por ejemplo en el espectro de Altair se ve muy claro en el continuo la forma de espectro de cuerpo negro centrado aproximadamente en unos 5000 amstrongs y con esto ya podrías saber la temperatura efectiva de esta estrella. Siento no poder darte alguna web o libro de referencia pues de momento yo tampoco sé mucho del tema.

Aún así lo podemos ir viendo si te interesa.

Un saludo!

Alberto

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Hay un programa, de pago al cabo de unos días, que se llama Rspec y que funciona muy bien.

Tiene una base de datos que tu puedes ampliar con la mayoría de las frecuencias de los metales estelares. Una lectura muy interesante que ayudará mucho es "Spectral Atlas for amateur astronomers" de Richard Walker. Están todos los tipos de estrellas analizados con láminas muy detalladas.

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Hola drastyy y elpajare, gracias por contestar.

Respecto a Rspec, ya es el programa que estoy usando, una versión de prueba de 30 días; es bastante fácil de manejar, y tiene buenos tutoriales. Y el spectral atlas también lo tengo, es por donde comparo los espectros.

Respecto a las temperaturas, lo he probado según la fórmula de una web*, y me da:

Altair: 5796 K
Ras Algethi: 4140 K

Esto, sin embargo, no concuerda con las T reales, que deberían ser unos 7700 y 3200, respectivamente.

-Alguien sabe porqué? podría ser culpa de la atmósfera, supongo, pero ni idea.






*https://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/wien.html

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Buenas yo uso Vspect  i estoy muy contento con el tambien te recomienndo Vega ya que tiene las lineas de hidrogeno muy bien definidas

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Hola,

no obtienes las temperaturas adecuadas por falta de calibración de tus espectros. Debes obtener antes la respuesta espectral de tu sistema de observación. Cambia mucho el perfil cuando tratas un espectro corregido por respuesta instrumental. Normalmente se usan estrellas de clase A como comparación y usando una base de datos que recoge espectros estándar de todas las clases espectrales estandar, incluidas subclases (A1, A2, A3...).

Aparte de las estrellas observadas, son muy interesantes novas y estrellas simbióticas, físicamente muy relacionadas entre sí. Prueba estrellas como AG Dra, AG PEg o CH Cyg. Tienen espectros muy interesantes.

También están al alcance del SA100 las supernovas, aunque ahora me parece que no hay mucha cosa interesante y necesitas un buen telescopio. Sin olvidar las estrellas de Wolf-Rayet.

Mejor  fotos que vídeos para este caso.

De todas maneras, están chulos esos espectros. Ya te permiten ver las características principales de cada estrella.

Saludos,
Fran

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Buenas yo uso Vspect  i estoy muy contento con el también te recomiendo Vega ya que tiene las lineas de hidrógeno muy bien definidas

Yo he intentado Vspec, pero entre el francés y que no me acaba de funcionar, no he sabido usarlo. Vega es una buena opción, ¡Gracias!

no obtienes las temperaturas adecuadas por falta de calibración de tus espectros. Debes obtener antes la respuesta espectral de tu sistema de observación. Cambia mucho el perfil cuando tratas un espectro corregido por respuesta instrumental. Normalmente se usan estrellas de clase A como comparación y usando una base de datos que recoge espectros estándar de todas las clases espectrales estandar, incluidad subclases (A1, A2, A3...).

Entiendo, ¿sabes donde puedo aprender a hacer eso? Me iría bien algún tutorial o algo parecido.
¿Valdría una sola comparación para obtener la respuesta, o tendría que encontrar una nueva para cada foto?

Aparte de las estrellas observadas, son muy interesantes novas y estrellas simbióticas, físicamente muy relacionadas entre sí. Prueba estrellas como AG Dra, AG PEg o CH Cyg. Tienen espectros muy interesantes.

De acuerdo, pero ¿crees que se podrán calibrar e identificar fácilmente, o pasará un poco como con Ras Algethi, que hay mucho pico pero no se acaba de entender?

Sea como sea, gracias por los consejos.

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Entiendo, ¿sabes donde puedo aprender a hacer eso? Me iría bien algún tutorial o algo parecido.
¿Valdría una sola comparación para obtener la respuesta, o tendría que encontrar una nueva para cada foto?

Aparte de las estrellas observadas, son muy interesantes novas y estrellas simbióticas, físicamente muy relacionadas entre sí. Prueba estrellas como AG Dra, AG PEg o CH Cyg. Tienen espectros muy interesantes.

De acuerdo, pero ¿crees que se podrán calibrar e identificar fácilmente, o pasará un poco como con Ras Algethi, que hay mucho pico pero no se acaba de entender?

Sea como sea, gracias por los consejos.

Con una sola estrella de comparación es suficiente, siempre que esté relativamente cerca de la estrella a observar (5-10 grados de distancia).

Te aconsejo que te mires la página web de Christian Buil (https://astrosurf.com/buil/index.html), que tiene tutoriales y mucha información al respecto, incluido el SA100. Para tratar espectros usa el programa ISIS, que es gratuito y se puede complementar con otros programas como PlotSpectra (https://1drv.ms/f/s!AvXqhKI5kEGRjEhdaQ6jaj8AHx_L). También VSpec es gratuito.

También tienes el forum Aras Spectroscopy donde encontrarás mucha más información y gente que conoce muy bien el tema.

Saludos,
Fran

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Ahora que estaba tratando unos espectros, dejo este espectro ilustrativo de una estrella normal de clase A. Los dos espectros son el mismo, pero uno no está corregido por la respuesta instrumental del sistema (en rojo), mientras que el otro, sí. Fijaos cómo cambia el perfil: el corregido es el típico de una estrella de clase A, donde el máximo de intensidad se sitúa en el UV cercano.

Si no fuese porque es un trabajo arduo y no me queda mucho tiempo, haría un tutorial completo de procesado, porque el ISIS va muy bien pero es bastante peliagudo de entender para alguien que empieza. Yo mismo no "domino" más que un 20% de lo que puede hacer este programa. Los franceses realmente nos llevan mucha, mucha ventaja y años de experiencia en estas materias. Y es que Christian Buil ha sentado escuela...



Fran

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Buenas noches.
Otra alternativa para calibrar y procesar espectros es BASS, software gratuito.
Hice un vídeo tutorial con lo que he ido aprendiendo. Puede que haya aspectos a mejorar en el método. Os dejo enlace por si sirve de ayuda: https://mixuniverso.com/calibrado-y-procesado-del-espectro-de-la-estrella-sirio/
Saludos.

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En cuanto a la obtención de las temperaturas superficiales en las estrellas, aparte de hacer la corrección instrumental de tu espectro, has de tener en cuenta que estrellas de clase O y B (no todas) tienen su máximo en el extremo UV y las de tipo M en el IR, fuera del alcance de nuestros sensores CCD y CMOS (dependiendo de su especifidad y eficiencia en dichas longitudes de onda).

« Últ. modif.: Dom, 28 Oct 2018, 00:25 UTC por jjgm »

Hola a todos
En primer lugar, gracias por vuestra ayuda y colaboración.

Ante todo, decir que, a pesar de que me habéis propuesto varios programas (Vspec,ISIS,BASSproject), por el momento he seguido con el que usaba; porque supongo que todos ofrecen prestaciones parecidas, y este ya lo sé usar. Si me equivoco ¿Exactamente qué ventajas ofrece un programa respecto al otro?

He estado mirando lo de la respuesta del instrumento, y he conseguido un perfil de Altair totalmente calibrado. Con este, ya he podido calcular la temperatura, me da 7034 K:

Supongo que esto ya es un calibrado definitivo, ¿no?

He hecho lo del continuo que me sugirió jjgm; y he obtenido esto:

Además de para presentar las líneas, había oído que esto iba bien para obtener un sintetizado mejor; y por ahora ha funcionado.

Otro gran problema que tengo es RasAlgethi, pues la foto que tengo es :


Y comparando con el espectro de referencia:



Bueno, que no logro sacar nada en claro. ¿Podría calibrarlo con la relación A/pixel del Altair?Aun así, como mínimo necesitaría un línea, ¿no?
Vamos, en este ando bastante perdido.

Al final, me quedan algunas preguntas

-Exactamente ¿cómo es mejor tomar la imágenes? Unos recomendáis tomar fotos de una en una, otros apilarlas; pero con los medios de que dispongo (Cámara DMK, telescopio reflector 210mm, Staranalyser 100); ¿cuál sería el mejor modo?

-Lo de calibrarcon una lámpara, ¿realmente vale la pena? ¿No podría hacerlo con el mismo Altair, aunque no sea tan preciso? Y al final, ¿no cambia la relación de calibrado cada vez que mueves o montas el telescopio?


Bueno, gracias por vuestra participación, y espero que podáis ayudarme. Atentamente,

Joan

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Buenos días ALB.
Para el Star Analyzer, siendo una red de transmisión de baja resolución, puedes calibrar tu espectro con el de otra estrella tipo B tardío o A temprana tomado en la misma sesión, a poder ser en una región cercana. En tu caso, Altair como patrón de calibración, es A7, pero creo que RSpec te permite calibrar con el orden cero y una línea de longitud de onda conocida, y eso lo tienes. Prueba a calibrar Ras Algethi con el espectro de Altair. RSpec tiene una librería con vídeo tutoriales muy útiles, si te surgen dudas.
Ese es el primer paso, calibrar, de forma que el software calcula la dispersión del espectro y asigna una longitud de onda a cada píxel. (Como nota, decirte que yo he calibrado con lámpara desde la primera prueba porque DADOS permite usar otras dos redes de reflexión más, que brindan mayor poder de resolución, y la lámpara ofrece líneas identificables en el visible, necesarias para diferentes rangos, amén que la dispersión no es perfectamente lineal)
Y luego tenemos el procesado, tras calibrar. La corrección al continuo te permite llevar tu perfil a un nivel "horizontal", usualmente normalizado a 1 en el eje y, de forma que el análisis es más sencillo, conservando la proporcionalidad entre líneas de absorción (o emisión si las hay).
La respuesta instrumental "adapta" tu perfil al de una estrella tipo de la misma clase espectral que la que estudies, pudiendo analizar y comparar características con perfiles de catálogo también corregidos (pues suelen presentarse así).
Para la captación de imágenes, lo ideal es ajustar el tiempo de exposición de modo que ninguna parte del espectro se sature. Una puede ser suficiente en este caso. Si se toman más, bien enfocadas y expuestas, pues mejor. Podemos apilar y obtener mayor SNR, pero ya digo que esto aplica más en objetos tenues que requieren largas exposiciones. Si la DMK no permite tomar fotos individuales, imagino que sí, pueden extraerse a posteriori. Para calcular la exposición in situ, RSpec tiene una herramienta que te muestra el mapa de píxeles con sus cuentas, a fin de evitar zonas saturadas.
Espero os ayude, y que la aportación de otros compañeros pueda arrojar luz jeje a cosas que se me escapen.
Saludos.

« Últ. modif.: Dom, 28 Oct 2018, 11:06 UTC por jjgm »

Resumen técnico: calibración y análisis de espectros estelares

Síntesis de las aportaciones de la comunidad en este hilo, con enlace directo a la respuesta original de cada autor. No sustituye la lectura completa del hilo, que conserva el valor didáctico del proceso de aprendizaje de Joan paso a paso.

Software recomendado por la comunidad

• RSpec — de pago tras periodo de prueba de 30 días, buena documentación y tutoriales en vídeo (elpajare, resp. #2)
• VSpec y Vega — gratuitos, líneas de hidrógeno bien definidas (Jordisc, resp. #4)
• ISIS, de Christian Buil — gratuito y potente, aunque exigente para principiantes; puede complementarse con PlotSpectra (Fran, resp. #7)
• BASS Project — gratuito, con tutorial en vídeo elaborado por la propia comunidad (jjgm, resp. #9)

El problema de la temperatura efectiva

Al aplicar la ley de Wien directamente sobre espectros no corregidos, las temperaturas obtenidas no coinciden con los valores reales de catálogo. La causa es la falta de corrección por respuesta instrumental del sistema óptico completo (Fran, resp. #5). Además, estrellas de clase O/B tienen su máximo de emisión en el UV lejano, y las de tipo M en el IR, fuera del rango efectivo de los sensores CCD/CMOS habituales (jjgm, resp. #10).

Calibración y respuesta instrumental

• Se calibra con una estrella de clase A o B tardía tomada en la misma sesión, próxima angularmente (5-10°) al objetivo (jjgm, resp. #12)
• La respuesta instrumental adapta el perfil al de una estrella patrón de la misma clase espectral, permitiendo comparar con catálogos ya corregidos (jjgm, resp. #12)
• La corrección al continuo normaliza el perfil a nivel horizontal, facilitando el análisis comparativo de líneas de absorción o emisión (jjgm, resp. #12)

Resultado tras calibración correcta

Aplicando la corrección instrumental, Joan obtiene finalmente T=7034 K para Altair, un valor mucho más cercano al de referencia (≈7700 K), validando el método (ALB/Joan, resp. #11):

Objetos recomendados para profundizar

• Estrellas simbióticas y novas: AG Dra, AG Peg, CH Cyg — espectros muy dinámicos y de interés físico (Fran, resp. #5)
• Estrellas de Wolf-Rayet (Fran, resp. #5)

Buenas prácticas de captura

• Ajustar el tiempo de exposición para evitar saturación en cualquier zona del espectro; RSpec ofrece un mapa de píxeles para verificarlo in situ (jjgm, resp. #12)
• Una sola toma bien enfocada y expuesta suele ser suficiente; el apilado ayuda sobre todo en objetos tenues de larga exposición (Fran, resp. #5 / jjgm, resp. #12)

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