domingo, 15 de marzo de 2009

Aprendiendo a hacer fotometría con FOCAS

Abstract | I present my first photometric measures with my CCD and the software FOCAS

Uno no termina nunca de aprender cosas nuevas. Y si hablamos de Astronomía, con más razón. En estos dos años que llevo dedicados a las estrellas dobles he seguido un proceso de aprendizaje continuo y apasionante. Desde obtener mis primeras y rudimentarias imágenes de dobles con una simple webcam hasta poder realizar astrometrías de pares mediante el uso de una CCD. En el medio: manejo de programas especializados, localización de pares olvidades, manejarme por entre los catálogos profesionales, usar herramientas online para buscar placas fotográficas de surveys históricos... en fin, lo suficiente como para llenar todos y cada uno mis ratos de ocio dedicados a la astropasión (o astrofilia, que diría el gran astrofotógrafo planetario Jesús R. Sánchez). Afortundamente, y permitidme la pedantería newtoniana, lo he hecho a "hombros de gigantes": siempre he tenido a mano la sabiduría y pacientes enseñanzas de la flor y nata de la astronomía amateur española (y de más allá).

Pues bien, después de este rollo inicial, voy al grano. Una de las cosas que nunca me había atrevido a realizar era la fotometría de las estrellas dobles que estudiaba; generalmente me conformaba con los valores que obtenía en el WDS o a través de los catálogos profesionales. No obstante, pronto me di cuenta de que los datos que aparecen en el WDS, especialmente de las estrellas abandonadas, son en ocasiones bastante inexactos. Sin embargo, fue a raíz de mi captura de la estrella secundaria de LDS4222 con magnitud que superaba la 18ª cuando me picó el gusanillo de adentrarme en este complejo, al menos por el momento, mundo de la fotometría de estrellas dobles.


Y debo decir desde un principio que Rafa Benavides llevaba ya una temporada intentando converme para que me metiera de lleno en este campo. Él lleva tiempo estudiando dobles a través del uso de un software amateur made in Spain que utiliza el potencial de Astrometrica para medir el brillo de las estrellas de forma precisa. Me refiero a FOCAS.

FOCAS (Fotometría con Astrometrica) es un software que se apoya en las medidas de Astrometrica para obtener datos fotmétricos de las capturas CCD realizadas por un amateur. Fue desarrollado por Julio Castellano y se emplea de forma masiva por observadores de cometas para sistematizar las observaciones que se realizan, especialmente desde la lista de observadores cometas_obs. Los resultados que obtienen estos observadores son alucinantes.

Antes que nada hay que recordar que para realizar fotometría (ya sea de cometas, asteroides, estrellas variables y dobles) es necesario utilizar filtros fotométricos. Los hay de varias clases y su principal cometido es sistematizar las observaciones de tal manera que la diferente respuesta de cada CCD no desvirtue los resultados obtenidos. Existen unos sistemas fotométricos definidos en función de las diferentes bandas existentes (V, B...). Los que más se suelen emplear, especialmente para el campo de las estrellas variables, es el V.

Los cometólogos necesitaban, desde hacía tiempo, un método para sistematizar los resultados empleando CCD y sin el uso de filtros fotométricos. Y así apareció FOCAS, un revolucionario sistema de fotometría multiapertura que tan buenos resultados está dando. Tanto que hasta es empleado por variabilistas. No me explayaré más en la explicación de este fantástico programa porque existen otras webs donde se hace de forma mucho más clara.

Existen dos formas de realizar fotometría: la absoluta y la diferencial. La segunda lo que hace es medir el brillo de una estrella -o cometa o asteroide- en comparación a otra u otras que no poseen variación de brillo conocida. Este método es muy empleado por los amateurs por su rapidez y versatilidad. La absoluta requiere de un proceso más complejo y empleo de sofisticados programas específicos (aunque cada vez son más los que muestran un doble uso astrométrico y fotométrico, como Astroart...) y mide la magnitud exacta de un objeto en un momento determinado.

Pues bien, empleando FOCAS se puede obtener la fotometría absoluta de una estrella doble con bastante precisión. He de recordar que con este trabajo no se pretende sustituir el método estándar, que requiere de muchas calibraciones y del empleo de un filtro fotmétrico, pero, tal y como me demostró Rafa Benavides, se pueden obtener resultados espectaculares con una precisión que mejora, en mucho, algunos de los valores que vemos en el WDS. Comentaré brevemente mi experiencia en este sentido.

En primer lugar hay que obtener una serie de capturas de un par. Cuantas más, mejor. Con ello se consigue una adecuada relación señal-ruido (RSR) y que aparezcan muchas estrellas (si las hay) en el campo estelar obtenido. Yo aplico darks a estas sumas de imágenes (lo ideal sería aplicar también flats pero, por el momento, no lo hago).

A continuación proceso la imagen con Astrometrica como he hecho siempre: le hago su astrometría pero usando el catálaogo CMC-14 por ser uno de los que ofrece una mejor fotometría; además, está disponible on-line (cuando se quiere hacer astrometría son más recomensables el UCAC2.o el USNO-B 1.0). El CMC-14 es muy limitado, ya que no cubre buena parte del firmamento; por ello, en ocasiones es necesario utilizar el USNO A2.0. Igualmente, selecciono la banda V en Astrometrica (los cometólogos suelen usar la R). Una vez identificada debidamente las dobles objeto de estudio es momento de pasar a FOCAS.

Al abrirlo se selecciona la imagen objeto de estudio (o imágenes) y tras dar a "Procesar" muestra un estudio fotométrico detallado de todas las estrellas que aparecen en el campo y que son válidas, según su criterio, fotométricamente hablando. Además, muestra información sobre la RSR, el error, la magnitud del fondo del cielo...

En el ejemplo que adjunto os muestro la estrella que usé como prueba: la HJ717, una neglected que observé el pasado 22 de febrero. Posee una separación de 15.8" y un AP de 36.6º. Según el WDS sus magnitudes son: 9.72 y 12.4. Sólo poseía dos observaciones: una de 1820 y otra de 1905. Además, seleccioné y nombré otras dos estrellas cercanas (no dobles) para tener más parámetros de comparación (las denominadas star1 y star2).

Captura de la pantalla de Astrometrica tras procesar la imagen.
Detecta 93 estrellas, de las cuales 50 pueden ser válidas.
También muestra las diferencias obtenidas en la astrometría en AR y Dec.
La doble HJ717 está en el centro y las dos estrellas añadidas son la star1 y star2.

Pues bien, tras realizar su estudio con Astrometrica obtuve una buena batería de estrellas válidas como referencia astrométrica y fotométrica: 50 (según el criterio de este programa). De ellas, FOCAS sólo tuvo en cuenta 29, de las cuales sólo 21 resultaron válidas para la fotometría. Y los resultados obtenidos fueron sorprendentes. Para ello hay que contrastar los datos con los de un catálogo de referencia por su fiabilidad astrométrica, el Tycho, por ejemplo. Tiene la enorme pega de que sólo llega hasta la magnitud 11-11.5, lo cual limita mucho la posible comparación.

Datos del catálogo Tycho (obtenido de VizieR) con las estrellas de la zona.
La componente A de HJ717 es la nº 1, la star1 es la 3ª y la star2 es la 2ª del listado.


Adjunto tabla de resultados:


La estrella B no aparece en el Tycho por ser más débil de lo que alcanza su rango. Aún así, analizando la fotometría JHK que ofrecen otros catálogos parece ser consistente con los resultados obtenidos.

Ya me ha advertido Rafa Benavides que los resultados no siempre cuadran tan bien, pero bueno, como prueba inicial no está nada mal. Ahora conozco el funcionamiento de una herramienta interesante que puede completar mis estudios de estrellas dobles. Sorprendente lo que puede hacer un aficionado con su pequeño equipo. ¿Os imagináis todo esto hace... ¡¡1o años!!?

Por decir algo negativo de todo este proceso, sólo puedo añadir lo costoso que es encontrar una imagen "medible" con FOCAS porque requiere de al menos 10 estrellas válidas fotométricamente hablando, mucho más exquisito que para la astrometría. Y en muchas tomas de dobles eso es imposible trabajando a mucha focal. Por otro lado, es comprensible: es un programa fabricado a la medida de los observadores de cometas, que suelen trabajar con menor focal. Empleando mi reductor de focal y en zonas ricas de estrellas pienso usarlo siempre que pueda.

Por último, según se desprende del estudio fotométrico realizado, la magnitud del fondo del cielo es de 19, lo cual, según me dicen, no está mal.

¿Qué os parece?

3 comentarios:

Rafa dijo...

Ya sabía yo que te iba a gustar :-)

Gran explicación y gran entrada en el blog. ¡Menuda explicación! Enhorabuena por estos primeros y tan prometedores resultados.

juan luis dijo...

Gracias Rafa, tengo buen maestro ;-)

Espero poder usarlo muchas veces. Esto promete. Ojalá se pudiera validar como método estándar, pero me da que no. Al menos sí lo será para nosotros, ¿eh?

Anónimo dijo...

Buena explicación Juan Luis. Bastante interesante que muestres tus métodos, para que otros podamos ver como lo haces. Espero conocerte mejor.

Un saludo, Javier C