EAN - PROGETTO EXTRASOLARI (2007-2009) - Rodolfo Calanca, Angelo Angeletti, Gilberto Forni, Valentino Luppi

 

 

TRANSITI EXTRASOLARI CON LA REFLEX DIGITALE

 

 

 

 

Rodolfo Calanca, Angelo Angeletti, Gilberto Forni, Valentino Luppi

 

INVITO ALL’OSSERVAZIONE DEI TRANSITI DI HAT-P-6 DEL 4 E 8 NOVEMBRE CON IL SENSORE CMOS DELLE REFLEX DIGITALI

 

Il pianeta extrasolare HAT-P-6b, che dista da noi 650 anni-luce ed ha una massa paragonabile a quella di Giove, orbita intorno ad una stella di tipo spettrale F in 3 giorni e 20 ore circa. Un suo transito ha la durata di 210 minuti ed una profondità di 11 millesimi di magnitudine.

I prossimi transiti utili di HAT-P-6b sono indicati nella seguente tabella:

 

Pianeta extrasolare

Inizio transito

Data                       TU              h°

Fine transito

Data                              TU               h°

HAT-P-6b

04 nov. 2008

20:59          83°

05 nov. 2008

00:33            37° 

HAT-P-6b

08 nov. 2008

17:27          60°

08 nov. 2008

21:01            70°

 

Con h° è indicata l’altezza sull’orizzonte della stella per la latitudine di 44° N e la longitudine di 12° E.

 

OSSERVATE QUESTI DUE TRANSITI, CON UN SENSORE INUSUALE: QUELLO DI UNA FOTOCAMERA DIGITALE!

 

ISTRUZIONI PER LE RIPRESE DEI TRANSITI CON DIGICAM CMOS

 

In questa nuova campagna osservativa dei transiti extrasolari, L’EAN consiglia agli amatori l’utilizzo di camere reflex digitali, forti delle belle esperienze eseguite da Gilberto Forni e Valentino Luppi all’Osservatorio di S. Giovanni in Persiceto (BO) alcuni mesi fa sull’extrasolare XO-2b (si vedano le due schede osservative alla fine di questo documento, riguardanti i transiti del 6 febbraio e dell’11 marzo c.a.). 

Valentino e Gilberto fanno parte di una sparuta avanguardia di amatori che stanno testando le reflex digitali (Canon EOS 350D e 20Da) dal punto di vista fotometrico, con la convinzione, a nostro parere suffragata dai fatti, che questi sensori possono offrire risultati di tutto rispetto anche nel caso delle curve di luce di  transiti profondi pochi millesimi di magnitudine.

 

 

La Canon Eos 350D, con sensore CMOS di 8 Mpx.

La Canon 20Da, studiata appositamente per l’astrofotografia, ha un sensore CMOS di 8.2 Mpx

 

La magnitudine visuale della HAT-P-6 è 10.5, pertanto, neppure con le reflex digitali CMOS è necessario disporre di grandi strumenti per poter rilevare e studiare, in alta precisione, la curva di luce durante il transito di un pianeta. Tali strumenti devono però essere, ovviamente, di buona qualità ottica, meccanica ed elettronica.

Si possono impiegare telescopi, riflettori, rifrattori o S-C a partire da 15 –20 cm di diametro, possibilmente con focali non troppo lunghe, per avere la certezza di trovare nel campo di vista del sensore le stelle di confronto utili per la fotometria differenziale. Quando necessario, inserire un riduttore di focale di buona qualità e bassa vignettatura.

La focale “ideale” è compresa tra 1 e 2 metri, con una digitale reflex e una focale di 1.5-2 metri troveremo sempre almeno una stella di confronto nel campo di ripresa.

E’ opportuno che il telescopio sia in montatura equatoriale e in postazione fissa: è fondamentale che lo stazionamento polare sia molto accurato, per evitare che le immagini siano affette dalla rotazione del campo, fenomeno che può risultare assai rilevante quando si segue per ore un oggetto celeste.

Il moto orario deve essere perfetto; i dischi stellari non devono essere “mossi”, pena una consistente perdita di precisione nelle misure fotometriche.

E’ altamente consigliato l’uso di un CCD di autoguida sul telescopio in parallelo al principale. Se non si dispone di questo utilissimo accessorio, è fondamentale limitare il tempo di esposizione all’intervallo entro i quale il moto orario garantisce un accurato inseguimento stellare (che non deve essere comunque  inferiore ai 60 secondi). All’Osservatorio di S. Giovanni in Persiceto, lo stazionamento del riflettore di 40cm ed il suo moto orario, sono entrambi di ottima qualità, pertanto, con esposizioni entro i 60s, Valentino e Gilberto non hanno la necessità di utilizzare dispositivi di autoguida.

 

Riassunto della procedura di ripresa delle immagini digitali con riflex digitale

 

Ed ora alcune note sulla procedura di acquisizione delle immagini:

 

Impostare la sensibilità della digicam a 200/400 ISO (non conviene aumentare questo valore perché aumenta di pari passo il rumore del sensore).

 

Fissare il tempo MINIMO di integrazione in funzione del diametro del telescopio e della massa d’aria del campo stellare che comunque non deve essere inferiore ai 60s.

 

E’ FONDAMENTALE CHE LA STELLA CON IL PIANETA IN TRANSITO NON PRESENTI PIXEL SATURI! È importante che anche le stelle di confronto non abbiano pixel saturi, per questo si deve fare in modo che nel campo inquadrato ci siano stelle di confronto di magnitudine paragonabile a quella in esame.

 Una delle condizioni inderogabili affinché la precisione fotometrica sia elevata è che il livello ADU del pixel più luminoso della stella con pianeta in transito sia intorno a 2000-2200 ADU per una reflex digitale a 12 bit. Se il tempo imposto dalla scintillazione atmosferica è però troppo elevato e quindi la stella satura, terremo invariato il tempo di esposizione in due modi: 1) interponendo un filtro (R, V, I oppure neutro), per attenuare il flusso luminoso e raggiungere almeno il tempo MINIMO di integrazione; 2) in alternativa,  sfocheremo l’immagine stellare di 5 o 6 volte la FWHM. Ricordarsi di non scendere mai sotto il tempo minimo che risulta dai calcoli della scintillazione.

 

Le immagini dovranno essere acquisite in formato RAW, ciò è necessario per poter applicare quelle procedure che migliorano la fotometria d’apertura (si veda più avanti).

 

Durante il transito, eseguire le immagini ad intervalli di 90-120 secondi, iniziando almeno mezz’ora (meglio ancora, un’ora) prima dell’inizio del fenomeno e terminando almeno mezz’ora dopo la fine.

 

La qualità dei flat field incide in modo determinante sull’accuratezza delle misure fotometriche. L’accorgimento è di realizzarne molti, anche diverse decine per poi mediarli. In tal modo il master mediano del flat, su molte immagini, è affetto da un  errore ridotto di Poisson noise. Per lo stesso motivo occorre realizzare molti dark frame e bias frame. 

 

Per poter mettere insieme i dati di più osservatori è necessario che tutti sincronizzino i tempi di acquisizione delle immagini attraverso internet o un orologio radiocontrollato, la precisione deve essere al secondo (si veda il filmato n. 2).

 

La curva di luce del transito si ottiene con le procedure di fotometria differenziale contenute in numerosi  software commerciali, quali IRIS, MaximDL, Astroart.

Ad esempio, con IRIS, si possono applicare le procedure fotometriche illustrate nel tutorial alla pagina: www.astrosurf.com/buil/iris/tutorial15/doc38_us.htm

 

COME AUMENTARE LA PRECISIONE DELLA CURVA DI LUCE DI UN TRANSITO OTTENUTA CON UNA REFLEX DIGITALE

 

Buil, il ben noto autore di IRIS, alla pagina: www.astrosurf.org/buil/exoplanet/phot.htm, mostra come trattare le immagini di una digicam in modo da aumentarne la precisione fotometrica. Egli sviluppa un interessantissimo esempio sull’extrasolare HD189733 fuori transito, ed asserisce che uno dei metodi più efficaci per aumentare la precisione fotometrica delle reflex digitali CMOS è di lavorare con immagini RAW senza filtri interposti  e di trattare separatamente le 4 famiglie di pixel della matrice CFA. Se si usa IRIS il comando che separa i quattro canali (due verdi, il rosso ed il blu) è SPLIT_CFA. Il risultato sono 4 immagini di taglia ridotta rispetto all’originale di un fattore due. Trattando separatamente le quattro immagini e misurando la stella ed il confronto su ognuna di essa e, infine, procedendo ad una media dei quattro valori, la precisione fotometrica raggiungibile è davvero molto elevata, dell’ordine di pochi millesimi di magnitudine!

A tutti coloro che riprenderanno i transiti con una reflex digitale CMOS, consigliamo di applicare la procedura fotometrica indicata da Buil!

 

XO-2b: Transito del 06 febbraio 2008 all'Osservatorio Astronomico Comunale S.Giovanni in Persiceto (BO), autori: Gilberto Forni e Valentino Luppi.

 

XO-2b: Transito dell'11-12 marzo 2008 all'Osservatorio Astronomico Comunale S.Giovanni in Persiceto (BO), autori: Gilberto Forni e Valentino Luppi.

 

 

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