G.R.A.V. Gruppo di ricerca astrofili variabilisti.

L'impiego del CCD sulle stelle variabili.

Innanzitutto bisogna tener presente che il metodo di misura delle stelle variabili fatte in CCD o in visuale deve essere in forma collaborativa e non competitiva. Una volta stabilito questo possiamo analizzare vantaggi e svantaggi di ciascuno di questi due metodi:

I  migliori successi osservativi all'AAVSO sono stati ottenuti con la collaborazione di entrambi questi programmi. Alcune stelle possono essere osservate accuratamente in visuale in fase di massima luminosità, in queste condizioni, molti sensori potrebbero risultare troppo sensibili e saturarsi in brevissimo tempo, tuttavia questi diventano invece essenziali nello studio del completamento della curva di luce nel momento in cui l'osservazione visuale non riesce più a rivelare la stella.

Se siete un osservatore a cui piace guardare con i propri occhi dentro il telescopio, con un buon allenamento visivo e felice del lavoro che state svolgendo, allora valutate bene se vale la pena investire tempo e denaro  nel lavoro in CCD. Se amate invece il lavoro scientifico, il continuo sviluppo e la tecnologia di questi sistemi  e magari la partecipazione a qualche comunità scientifica, allora forse vale la pena passare al CCD. IL GRAV, e naturalmente  l'AAVSO, che è l'ente americano più importante di raccolta di misure di stelle variabili, accetta indistintamente entrambi i metodi.

Quando passate all'osservazione CCD è importante tener presente alcune cose sul telescopio utilizzato:

• L'apertura

Più grande è l'apertura, più potete captare stelle deboli, tuttavia bisogna ricordare che con il CCD anche con una apertura modesta si può svolgere un ottimo lavoro. La maggior parte delle stelle del nostro programma e del programma dell'AAVSO non superano la mag.16.

• Campo di vista.

E' noto che i normali CCD in commercio hanno un campo molto piccolo e risulta pertanto a volte difficoltoso trovare la stella che cerchiamo a meno che non ci sia il supporto della montatura con puntamento automatico.

• La Montatura

E' l'elemento cruciale, decisamente più importante dell'ottica! Una buona montatura dotata di sistema di puntamento attivo aiuta moltissimo a velocizzare il lavoro, come per tutti i lavori al CCD più precisa è la montatura e meno ci si imbatte in problemi di immagini mosse, sdoppiamenti, ecc... se possibile non risparmiate sull'acquisto di questa.

E' anche importante, per non imbatterci in "rotazioni di campo" durante l'acquisizione delle immagini. non acquistare una montatura alto-azimutale ma lasciar cadere la scelta su quella equatoriale.

• Riduttori di focale

La cosa migliore è lavorare con l'ottica a fuoco diretto pura e semplice, volendo tuttavia ridurre la focale è importante non superare il limite dato dalla presenza di vignettatura, nonostante una buona flat-field possono sorgere altri problemi legati alla non uniformità spettrale. Per telescopi SCT, tipo Celestron,   riduttori di focali a f/6.3 sono ancora accettabili, l' f/3.3 è sconsigliato e può creare problemi già con piccoli sensori, il sistema Fastar è decisamente sconsigliato.

La Camera CCD.

• Grandezza del pixel e campionamento.

Una delle cose più importanti che dovete considerare quando acquistate un CCD è la grandezza dei pixels. Per molti modelli "economici" (front illuminated), dovrete tener d'occhio che il valore FWHM (full-Widht Half-Maximum) della stella si sviluppi in almeno 2 pixels del CCD, in accordo con l'"Astronomical Image Processing" di Richard Berry & James Burnell: questo valore vi aiuterà a ottimizzare il valore segnale/rumore per una misura accurata. Per ottenere un buon valore di FWHM dovrete determinare quanta parte ci cielo viene impressa per ogni pixel della vostra camera CCD. Questo si ottiene da un calcolo fra apertura del telescopio, rapporto focale e grandezza  dei pixels del CCD.

Cielo = (206,265/Y) * X

dove X è la grandezza del pixel in micron e Y la lunghezza focale del telescopio in millimetri.

es: per un Telescopio Schmidt-Cassegrain da 200mm di diametro a f/10 (2000mm di lunghezza focale) e un CCD Sony ICX 083 chip (11.6x11,2 um = 11,4um di media):

Cielo = ( 206,265 / 2000 ) * 11,4 = 1,17 arc sec per pixel

A questo punto per vedere la porzione totale di cielo che sarà catturato dal sensore CCD basterà moltiplicare il valore ottenuto per il numero dei pixel del sensore (es: 752 x 582). In generale il valore di un arcosecondo per pixel potrebbe essere troppo piccolo, è consigliabile agire sul binning per almeno duplicare la grandezza del pixel. E' altresì vero che per sensori piccoli passare in binning 2x2 (accoppiare i pixel a gruppi di 4 a formare un unico pixel) significa ridurre l'immagine nel monitor a pochi centimetri rendendo difficoltosa la riduzione dei dati, diventa pertanto utile scegliere un sensore con pixel sufficientemente grandi, e se con pixel piccoli, almeno con un sensore abbastanza grande da poter lavorare bene anche in binning 2x2.

• Antiblooming

Molte camere CCD dispongono di un dispositivo detto "antiblooming", tale dispositivo, utile per le foto estetiche che serve ad ovviare gli effetti della saturazione dei pixel, per la fotometria diventa praticamente dannoso causando macchie e artefatti sull'immagine. I CCD che dispongono di questo dispositivo mantengono la caratteristica di linearità fino a che i fotoni di qualche stella non iniziano a saturare i pixel, è pertanto consigliabile sempre controllare l'istogramma dell'immagine prima di iniziare a ridurre i dati.

• I Filtri

Differenti modelli di sensore CCD hanno differenti curve di risposta spettrale, proprio per questa ragione risulta vitale l'impiego di filtri fotometrici per l'osservazione di stelle variabili. Uno dei punti di forza del CCD è proprio la possibilità di impiegare questi filtri "tarati" appositamente per la banda passante di emissione della luce delle stelle. Quando usate un filtro per fotometria equalizzate la banda passante dei vari CCD con la possibilità quindi di confrontare in modo uniforme e preciso i dati ottenuti con diversi sensori.

I filtri standard omologati per fotometria sono i seguenti:

1. Johnson U: Ha un range in prossimità degli ultravioletti.
2. Johnson B: Lavora sulle frequenze blu, le variabili cataclismatiche (CV's) emettono nei blu, spacialmente quando sono in outbust.
3. Johnson V: E' vicino alle frequenze del "visibile" dell'occhio umano, ha il picco di risposta nel verde ed è il più usato fra i variabilisti.
4. Cousin R: E' rosso, le stelle di tipo Mira emettono in questa frequenza.
5. Cousins I: E' molto vicino ai raggi infrarossi, l'occhio umano non può percepire queste frequenze.

I filtri per fotometria sono essenziali per poter usare il CCD nel campo della fotometria, è utile e sufficiente iniziare almeno con un filtro, il V che può costare 150 - 250 Euro.

Questo materiale è in parte tradotto dal manuale dell'AAVSO. http://www.aavso.org/ccd/manual/

 

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