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La Spettrografia - Topic pratico e sperimentale

Ultimo Aggiornamento: 26/11/2014 08:46
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31/10/2014 02:17

Dunque ragazzi
mi sto avviando un pò alla volta alla spettrografia, ancora non ho mosso un dito se non a livello teorico e per fare delle rilevazioni (in questo istante lo schermo è pieno di pipistrelli perchè siamo sotto halloween)

ORa, l'idea sarebbe quella di provare (con chi vuol partecipare) a elaborare una immagine spettrografica e farlo insieme passo passo.


Ora, io non ho punto voglia alle 2.14 di scrivere un papiro di roba motivo per il quale mi limito ad inserire l'osservazione e la rilevazione di quanto fatto questa notte.

Questa è la rilevazione spettrografica di Beta Pegaso, se volete possiamo elaborare insieme i dati e vedere di che materia è composta questa bella stellona.

Ma lo faremo nei giorni a venire, con i file .fit estrapolati dal sensore.

Buonanotte e spero di aver stimolato almeno la curiosità.

Nell'immagine: la stella a sinistra in alto, il suo spettro nella diagonale verso il basso.

Ordine Zero: la stella
Ordine 1: la prima strisciata
Ordine 2: la seconda strisciata

Ordine per tutti: andare a dormire che è tardi. Aribuonanotte.
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31/10/2014 08:33

Anche i miei amici pipistrelli amano la sostanza quindi attendiamo con piacere la lettura dello spettro di Beta Pegaso. [SM=g27985]

Io gli spazi vuoti li ho sempre riempiti di stelle. Forse anche con una nota ogni tanto e un sorriso.
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03/11/2014 14:36

Ahahaah

Beh temo che prima di leggere la definitiva certezza dell'esempio spettrografico, bisognerà attendere un pò di tempo.

Intanto andiamo a vedere come si sviluppa questo concetto e che dispositivo è stato utilizzato..

Io e un amico abbiamo acquistato un filtro spettrografico, di nome Star Analyzer 100.

Lo star Analyzer è uno spettrografo molto semplice, il costo si aggira intorno alle 140 euro spedito (se ordinato da Inghilterra) ed arriva in 4 o 5 giorni.



La comodità di questo filtro risiede nel fatto che permette di osservare la stella che si sta puntando e di rilevarne lo spettro nello spazio di qualche centimetro, questo aiuta a non avere problemi nell'identificare correttamente lo spettro in analisi.

Diversamente, spettrografi piu costosi (oltre i 3.000 euro)sono ovviamente molto piu precisi ed hanno risoluzioni maggiori permettendo di ottenere spettri molto dettagliati, cosa che con questo filtro è possibile fino ad un certo punto. Inoltre i cosiddetti spettrografi a fenditura, necessitano di un allineamento preciso del mirror interno, in modo da poter riflettere la stella su un dispositivo ausiliario di allineaemnto (camera o sensore ccd)

Stabilito questo, l'immagine che viene rilevata è una strisciata.

Questa strisciata è la scompoisizione della luce. Come si può vedere, non è uniforme ma vi sono delle zone piu o meno luminose: quelle meno luminose indicano l'assorbimento di una determinata lunghezza d'onda. La lunghezza d'onda dove si verifica l'assorbimento implica che in quella lunghezza d'onda è presente uno specifico materiale.


In allegato, un dettaglio della strisciata dell'ordine 1, ritagliata dall'immagine sopra.

Nota: per questioni di correttezza delle informazioni, non si utilizzano mai file .jpg o .bmp.

Il formato corretto per analisi scientifiche (anche amatorialmente scientifiche) è l'estensione .fit o .fts. o .fits

en.wikipedia.org/wiki/FITS

Si utilizza questo formato per avere il valore in ADU dei pixel, e quindi risalire in maniera corretta all'informazione contenuta in ogni pixel di una matrice senza alcuna interposizione di filtri software o elaborazioni. Nudo e crudo.

Sono sostanzialmente immagini che vengono mostrate in b/n in quanto la conversione colore si ha realmente solo dal punto di vista delle elaborazioni software.

Pertanto, ciò che a noi interessa, è di fatto un valore in ADU della nostra strisciata spettrografica e quindi grazie ad una calibrazione iniziale riusciremo ad avere una conversione dei valori dei pixe in lunghezze d'onda.

Sostanzialmente, questa prima difficile fase, ha come obbiettivo quindi la calibrazione stesso.

Immaginate un grafico con assi delle X e Y (ascisse e ordinate)

In Y ci mettete ipoteticamente la quantità di informazione raccolta da un pixel
In X ci mettete invece ipoteticamente la sequenza di pixel da 1 a N.

Noi dobbiamo convertire innanzitutto X in Angstrom e sapere quindi un determinato pixel della nostra strisciata a quale lunghezza d'onda fa riferimento. [SM=g8887] [SM=g8887] [SM=g8923] [SM=g8895]

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04/11/2014 00:54

La storia si fa sempre più interessante.
Fu così che venne a galla la sostanza.
Continua ti prego.. [SM=g8861]
Io gli spazi vuoti li ho sempre riempiti di stelle. Forse anche con una nota ogni tanto e un sorriso.
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04/11/2014 10:48

Re:
Creedence01, 31/10/2014 02:17:



ORa, l'idea sarebbe quella di provare (con chi vuol partecipare) a elaborare una immagine spettrografica e farlo insieme passo passo.






Io ci sto bella storia ! [SM=g8947]




Se vuoi volare alto circondati di aquile non di polli !!!



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04/11/2014 12:08

"Bene bene" come dice mia figlia ahahah


Quindi inziamo pure con calma...

Il software che utilizziamo per questo primo approccio sarà "Astrospectrum" un software free molto simple e che vediamo insieme.

Il software lo scaricate qua

www.astropix.it/software/applicazioni/astrospectrum100.zip

Oggi pomeriggio vi posto il file di beta pegaso anche se anticipo che forse c'è un piccolo problema di risoluzione ma "amen"...è una delle prime rilevazioni quindi potremmo avere qualche riga spostata di uno o due pixel. [SM=g8947]

Io cmq ho già fatto la riduzione, direi che il risultato si avvicina molto al reale nonostante l'errore (che correggerò in futuro con nuove rilevazioni)

Via..scaricate e installate astrospectrum

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04/11/2014 12:31

Scaricato. [SM=g8861]
Si può "scaricare" per caso anche un telescopio? [SM=g8947]
Io gli spazi vuoti li ho sempre riempiti di stelle. Forse anche con una nota ogni tanto e un sorriso.
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04/11/2014 13:01

Molto bene Dea!!!

Allora, adesso vi posto il file .fit.

Il file è stato ottenuto con binning 2x ed è monocromatico. Inoltre ho già provveduto ad allineare la strisciata in orizzontale, procedura obbligatoria per permettere una valutazione per assi cartesiani x y.


Buono scaricamento, poi proseguiamo.

ps il file è troppo grande, bisogna che provo con mediafire. A piu tardi
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04/11/2014 13:15

Ok, ho dovto fare il "male".

In pratica ho croppato l'immagine .fit per portarla a 1 mb

Normalmente questa operazione sarebbe opportuno non farla su file di taglio "scientifico" perchè chiaramente tutto deve essere "lasciato cosi com'è" soprattutto nel caso dobbiate avere a che fare con anomalie.

Ma essendo su un forum e non volendo ricalcare in alcun modo la totale scientificità dell'approccio, penso che possiamo "accontentarci" di un crop attorno alla strisciata.

Buono scaricamento, a dopo per i dettagli. [SM=g8927] [SM=g8927] [SM=g8927]

dropcanvas.com/#221few4tE51RUB
[Modificato da Creedence01 04/11/2014 13:24]
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04/11/2014 15:32

Stesso problemino che avuto io nel portare il formato RAW al jpeg.L'immagine della mia Luna ha "perso" parecchio ma forse non ho utilizzato il programma giusto. Non so..dimmi tu.
Io gli spazi vuoti li ho sempre riempiti di stelle. Forse anche con una nota ogni tanto e un sorriso.
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04/11/2014 16:27

Fortunatamente sono riuscito a postarlo al seguente link


dropcanvas.com/#221few4tE51RUB


prova a vedere se te lo fa scaricare che iniziamo.


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04/11/2014 18:26

Appena mi trovo davanti al PC e sarà verso tarda serata presumibilmente verso mezzanotte che ora sono al lavoro e poi devo dare una mano agli altri residenti del mio quartiere nel controllo del territorio.Se ti trovo al mio ritorno scarico e "partiamo".
Io gli spazi vuoti li ho sempre riempiti di stelle. Forse anche con una nota ogni tanto e un sorriso.
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05/11/2014 09:17

Molto bene.

Iniziamo. Quello che vedremo subito è come calibrare la nostra curva e come funziona grosso modo questo tipo di lavoro.

Ricordiamoci sempre che qua entriamo nel campo della fisica e della chimica e lo possiamo toccare con mano, ma chi scrive è un appassionato e non un insegnante quindi i presupposti li sapete.

Ora. Apriamo il file .fit con il software

[IMG]http://i59.tinypic.com/2cy6fr.jpg[/IMG]

ora purtroppo devo uscire, proseguo al ritorno.
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05/11/2014 10:38


Tornato ora...

Scusate non mi è stato piu possibile modificare il precedente post, quindi riparto dall'immagine aperta

[IMG]http://i59.tinypic.com/2cy6fr.jpg[/IMG]

Dunque come vedete abbiamo questi elementi

a) a sinistra c'è la stella

b) in centro abbiamo la nostra strisciata

c) piu a destra ancora inizia una nuova strisciata ma al momento la lasciamo perdere.

Dobbiamo per forza di cose spendere due parole su cosa vediamo nell'immagine e cosa invece realmente ci serve capire. Se non vi va di leggere il papello che sto per scrivere, andate al post che scriverò successivamente. Se invece volete entrare nella materia allora proseguite.

Quando si effettua una qualsiasi immagine digitale, in un certo senso si stanno convertendo fotoni in elettroni, grazie alla superficie del sensore che è un wafer di piu elementi.

Il wafer è diviso in minuscole celle (dell'ordine di micron, 5,2 micron in dettaglio per quanto riguarda la mia canon) che costituiscono il cosidetto pixel.

I pixel sono quindi l'unità di misura della nostra immagine, in quanto ogni pixel raccoglie tot fotoni e ogni pixel li converte in elettroni che poi verranno convertiti in segnale digitale.

Nella conversione digitale, quindi, la quantità di elettroni viene calcolata e viene assegnato un valore digitale espresso in ADU.

La matrice dei pixel (ovvero i pixel sul sensore) vengono "classificati" su un piano di X e Y con un numero.

Ad esempio, il primo pixel in alto a sinistra avrà valore x0;y0, quello successivo in orizzontale sarà x1;y0, e via di seguito..x3;y0 etc.etc.

Quindi prendendo ad esempio una scacchiera, la dividiamo in righe e colonne dove X sono le colonne e Y le righe

Ora, la nostra strisciata sostanzialmente è data da una serie di dati contenuti nei pixel. Questi dati assumono un valore espresso in ADU

Ad esempio il pixel x7, y10 potrebbe contenere un valore in ADU pari a 6...

Mentre il resto dell'immagine ha dei pixel che riportano valori prossimi allo zero (tenere sempre presente che l'elettronica genera del rumore), la nostra strisciata avrà dei valori piu alti.

Quello che dobbiamo sostanzialmente fare è rilevare la nostra strisciata considerando questi tre valori:

a) valori x e y dei nostri pixel
b) valori di adu dei pixel di serie X che si trovano nella riga Y


Un esempio banalissimo, la nostra strisciata potrebbe collocarsi nella riga Y pari a 10, iniziare dal pixel X7;y10 e terminare 20 pixel dopo quindi in X27;y10.

Stabilito questo, il valore che ci interessa è quello in ADU quindi a livello teorico, ciò che ci interessa è ottenere un grafico che abbia questi ipotetici valori di esempio

x7, y10, adu 10
x8, y10, adu 10
x9, y10, adu 10
x10,y10, adu 7
x11, y10, adu 10


etc. Ho messo un 7 nei valori adu nell'esempio. Perchè? Perchè far notare che quando si divide la luce in spettro, si presentano delle bande che possono essere ricondotte ad un assorbimento o ad un'emissione. Nell'esempio riportato sopra, è evidente che c'è un assorbimento perchè rispetto alla media dei valori raccolti dai pixel, il nostro x10;y10 ha un valore inferiore alla media.

Se li mettessi in un grafico, avrei quindi nell'asse delle X il valore x(n) dei pixel, mentre nell'asse delle Y avrei il valore in adu. Il valore Y dei pixel viene tralasciato.

Vi faccio un esempio con excel..

[IMG]http://i59.tinypic.com/2uhtnd3.jpg[/IMG]

In ultima analisi, dovremo sapere che

a) ogni elemento emette in una specifica lunghezza d'onda espressa in Angstrom
b) bisognerà calibrare il rapporto tra pixel e Angstrom e quindi associare un picco di assorbimento ad un elemento noto presente nella stella in modo da poter determinare in seguito che ogni pixel corrisponde ad una determinata lunghezza d'onda. (esempio se vega ha un assorbimento in H beta - idrogeno beta - che ha una determinata frequenza d'onda, dovrò dire al software che il picco di assorbimento che c'è nell'immagine di vega è idrogeno beta. DA li si avra tutta la scalatura del grafico in lunghezze d'onda)

Ora che abbiamo compreso questo aspetto, possiamo proseguire con la pratica
[Modificato da Creedence01 05/11/2014 10:48]
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05/11/2014 13:02

Tengo il mio pc in assistenza appena mi rientra lo scarico... [SM=g8905]


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05/11/2014 16:32

Ti seguo Fabio...o almeno ci provo.:)
Continua pure..
Io gli spazi vuoti li ho sempre riempiti di stelle. Forse anche con una nota ogni tanto e un sorriso.
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15/11/2014 12:23

grazie mille per le interessanti informazioni e per le foto, cercando altre info sono finito su un articolo ospitato su uno dei siti INAF il quale spiega come autocostruire in casa uno spettroscopio

Se qualcuno si vuole cimentare sono gradite foto ed impressioni, grazie anticipate.

archive.oapd.inaf.it/othersites/scoperta/docs/spettropic.pdf



_______________________________________________________________________________________

Compito della scienza non è aprire una porta all'infinito sapere, ma porre una barriera all'infinita ignoranza.
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17/11/2014 15:17

Re:
eone nero, 15/11/2014 12:23:

grazie mille per le interessanti informazioni e per le foto, cercando altre info sono finito su un articolo ospitato su uno dei siti INAF il quale spiega come autocostruire in casa uno spettroscopio

Se qualcuno si vuole cimentare sono gradite foto ed impressioni, grazie anticipate.

archive.oapd.inaf.it/othersites/scoperta/docs/spettropic.pdf






Si, molto molto interessante!

Al momeno, e mi scuso con tutti voi, sono alle prse con la scrittura di un programma volto a fornire risultati sul campionamento perfetto nell'astrofotografia, denominato "Facepalm for Astronomers"..il nome "facepalm" già penso che renda l'idea della spinosa questione.

Appena avrò finito (tempo un paio di settimane per la release 1.10, tornerò con nuovi post.

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17/11/2014 15:59

Bravo fabio [SM=g3598012]

Devo ancora scaricarlo poi ti faccio sapere.. ;)
[Modificato da KOSLINE 17/11/2014 16:00]


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17/11/2014 16:45

Ma dai Fabio...non ti fermi mai quando si parla di stelle!
E bravo! [SM=g3598012]
Io gli spazi vuoti li ho sempre riempiti di stelle. Forse anche con una nota ogni tanto e un sorriso.
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