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Riporto in questa pagina alcuni esempi di spettri stellari
ripresi sia a bassa risoluzione, con mezzi improvvisati o non canonici, sia a
media risoluzione con spettroscopi da me autocostruiti, ultimo dei quali
C.L.A.U.S, del quale ho già parlato nella pagina dedicata alla strumentazione
per la spettroscopia.
I'm showing in this page some
examples of low resolution stellar spectra , obtained by unusual means, or
medium resolution spectra sthot by a spectroscope of mine, last, in
order of time, C.L.A.U.S., showed in the "instruments for spectroscopy" page.
Spettroscopia stellare a bassa
risoluzione
Uno
dei punti a sfavore di questa fondamentale branca dell'astrofisica è costituito,
per gli astrofili evoluti , dalla diffusa sensazione di non avere a disposizione
strumentazioni adatte per un lavoro così difficile ed impegnativo,la maggior
parte di essi tende quindi a sorvolare tale ricerca, dedicandosi ad altri tipi
di lavori.Il risultato è che le esperienze in tale campo si contano, tra gli
appassionati di astronomia,sulla punta delle dita a livello mondiale. Ho
quindi tentato con vari sistemi, l'ultimo dei quali più facile e di
immediato utilizzo; un lucido per lavagne luminose formato A4, del costo di 10
cent, sul quale sono state stampate, con una stampante inkjet, una serie di
righe sottili nere intervallate a circa un mm..Il lucido è stato poi applicato
su di una cornice di cartone nero con alla base un elemento circolare del
diametro esterno del tubo del mio C11, e posto davanti alla lastra. Con lo
strumento così configurato ho puntato Arturo, stella di classe K2, per molti
versi simile al sole e sufficientemente luminosa per un'approccio così
elementare.Al fuoco del Celestron è stato posto un riduttore che ha portato la
focale a f 4, e la mia Starlight MX716: l'immagine grezza singola di 1 sec
presenta la stella al centro (ordine 0) con due "baffi" che sono gli spettri
dell'ordine +1 e -1.Il primo è più luminoso, ed ho quindi preso quest'ultimo per
le successive elaborazioni.Queste sono state veramente semplici: prima ho
"tagliato" una fetta in senso longitudinale dello spettro di 5 pixel e l'ho
successivamente applicata su di un rettangolo più grande dallo sfondo nero.Tale
passaggio è obbligatorio per la successiva elaborazione con Iris, che ha luogo,
sull'immagine così elaborata, con il comando "l_bin".Tale comando, che è una
particolare forma di stretching, enfatizza al massimo il contrasto rendendo ben
visibili le righe. La sequenza è illustrata dalle immagini allegate, secondo
l'ordine dall'1 al 3.
Low resolution
stellar spectroscopy
Amateur astronomers often
believe not to have the chance to get instruments for stellar spectroscopy,
that seems so difficult and far from their interests.A few months ago, I made an
interesting experiment with a trasparency for inkjet printer A4 format, on which
i printed a serie of black lines at one millimeter of distance from eachother,The
trasparency was then applied on a cardboard black ribbon that exactly fit on the
front side of my C11 Schmidt Cassegrain telescope, to act as a diffraction
grating.The focal lenght was reduced at f 4 and at the focus of the telescope
applied a Starlight Xpress Mx 716 CCD camera.Then I aimed the scope to Arcturus,
spectral class K2, and took a few 1 sec images. At the center of each image was
the star (0 order) and at the left and right side two lines, the spectra, of +1
and -1 orders.I took the +1 order spectrum, cut a slice of 5 pixel and applied
it on a black background, to process with the l_bin command of IRIS, the
processing free software by Cristian Buil.The results are shown, in progress, in
the following images:
Spettrografia stellare con una griglia rompifiamma
In questo esperimento ho posto
davanti alla lastra del mio C11 una griglia rompifiamma di ca. 30 cm di diametro
comprata in un grande magazzino per 3 €, ed ho provato a riprendere con una webcam
Vesta lo spettro di Capella nell'ordine 1 (il più luminoso), alla focale di F30
, per ottenere la massima dispersione possibile per un così modesto "reticolo"
di diffrazione.L'Immagine della stella appariva all'oculare con una tipica forma
"a fiore", dove al centro si trovava l'immagine della stella stessa (ordine 0)
ed ai lati, dall'interno verso l'esterno, gli spettri dei vari ordini 1, 2, etc.Ho
ripreso, veramente al limite della sensibilità della camera, due filmati da 30
sec. circa di uno degli spettri dell'ordine 1, nei quali, a causa del cattivo
seeing, solo due immagini sono risultate utilizzabili.Ciònonostante l'immagine
complessiva ottenuta, pur appena leggibile, permetteva di visualizzare alcune
delle pricipali righe dello spettro della stella (Classe M1).L'immagine
originale è stata opportunamente elaborata con Photoshop.Le righe, com'è ovvio,
non risultano dritte per effetto della turbolenza.E' interessante notare la
debolezza della riga Ha nelle stelle di classe M, e la particolare importanza
della riga del sodio.Lo sdoppiamento di quest'ultima penso sia dovuto al seeing,
data la bassa risoluzione del sistema, incapace di risolvere le due righe di
tale elemento
Stellar spectrography by a
flame-cutting grid
In this experimenti I put at the
front side of my C11 a flame cutting grid, and tried to image the Capella's
spectrum.The star appeared with the classical "flower like"pattern where at the
center was the star's image and , toward the external part of it, the various
orders spectra.I used the order 1 spectral image taken by a Philips vesta
webcam, only two frames of an AVI film, in which some lines are clearly visible.
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Spettrografia stellare a media risoluzione
Medium resolution stellar spectroscopy
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C.L.A.U.S.
(Cylinder
lens
amateur
universal
spectroscope)
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Osservazioni di spettri stellari
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Lo strumento è stato dapprima collaudato
con una camera Starlight MX 716, ponendolo al fuoco di uno Schmidt
Cassegrain Celestron 8 ed acquisendo in binning 2 x 2, dimezzando
quindi la risoluzione per ottenere tempi di posa brevi (mediamente 10/15
s) . |
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Observations
of stellar spectra
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Sono stati acquisiti gli spettri di Sirio
(classe spettrale A0), Castore (A2) e Procione (F5).Lo spettro di Sirio è
stato usato per una calibrazione di massima del sistema.
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Sono state, inoltre, confrontate le righe
della serie di Balmer dell’Idrogeno nei tre spettri, che recano traccia
evidente dell’evoluzione stellare.( Fig. 4).
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The instrument
shot the spectra of Sirius (spectral class A0), Castor (A2) and Procyon
(F5).The Sirius spectrum was used to get a calibration of the system.Were,
furthermore, examined the Hydrogen Balmer lines in the three spectra, and
the related signs of stellar evolution (Fig 4). |
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Fig. 4
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Successivamente,
sono stati acquisiti gli spettri di Capella (classe G0) nel verde (Fig. 5
e 5b) e nel rosso (Fig. 6c), di Betelgeuse (cl. M2lb) nell'arancio (Fig 6
e 6b), di Rigel (cl. B8) (Fig. 7) e B Tauri (cl. B7) questa volta in
modalità “fast” del software della Mx716, e quindi alla massima
risoluzione di 752 x 580.Tutti mostrano righe incise ed una sufficiente
risoluzione spettrale,(ca. 1,1 A/Pixel) e quel che più conta, non
necessitano di alcuna sintetizzazione via software per ottenere linee
nette e visibili.In particolare, l’immagine dello spettro di Capella
mostra nettamente le linee del magnesio a 5167, 5172 e 5183 A. e le righe
Ha a 6563 e dell' H20 atmosferico. L' incisione delle righe, così come
mostrate dalla camera rendono inoltre estremamente agevole e precisa
l'importazione degli spettri raw in programmi dedicati come Visual Spec di
Valerie Desnoux, l'ottenimento del profilo spettrale e la sua calibrazione
(vd fig 5b, 5c e 6b).Un ulteriore notevole numero di spettri osservati, di
stelle, luminose e non, hanno confermato le ottime qualità dello strumento
e la netta superiorità, dal punto di vista della qualità degli spettri
stellari, del sistema a lente cilindrica sui sistemi tradizionali a
fenditura, o senza fenditura, i cui spettri appaiono come una sottilissima
fettina di luce e necessitano in modo assoluto di operazioni di
“stiramento” via software, “binning” o sintetizzazione che sia, per
l'interpretazione delle righe ai fini della calibrazione del profilo
spettrale. |
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Tale esigenza non sussiste col sistema da
me descritto, dove le righe fondamentali sono perfettamente individuabili
nelle singole immagini raw e l'operazione di calibrazione del profilo
spettrale con le righe stesse dello spettro stellare molto più facile,
immediato e preciso. |
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Then were imaged the spectra of Capella
(G0) in the green zone (Fig 5 & 5 b) and in the red (Fig 6c); of
Betelgeuse (M2b) in the orange (Fig 6 & 6b) ; of Rigel (B8) (Fig 7) and B
Tauri ( B7), this time at the maximum camera resolution 752 x 580
pixels.All show sharp lines and a sufficient spectral resolution (1,1 A x
pixel), and need no software enhacement for clear lines
observation.Particularly, Capella's spectrum shows clearly the Mg lines at
5167, 5172 and 5183 A, the Ha line at 6563 A and the H2O lines.The
sharpness of the lines makes very easy to import the raw spectra in some
dedicated software as Visual Spec by Valerie Desnoux, to obtain the
spectral profile and its calibration (Fig 5b, 5c 6b).A noticeable number
of observed spectra have confirmed the quality of the project, and of the
instrument,whose spectra need no software binning to show clear lines for
spectral calibration using the identified lines of the spectrum itself. |
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Fig.6b
Fig. 6c |
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Fig.
7
Fig. 8 |
| Un altra recente acquisizione di CLAUS al
fuoco di un Celestron 8 è stato lo spettro di Vega (A0) ripreso con un una
unica esposizione da 30 sec :oltre alle linee canoniche per la classe
stellare (alcune delle righe di Balmer dell'idrogeno) sono evidenti,
nonostante deboli in intensità, anche righe di metalli pesanti , quali ferro
e titanio. Another recent shot by CLAUS was
Vega (A0) spectrum, with a 30 secs exposure at the prime focus of a
Celestron 8: some Hydrogen Balmer series lines are visible and some very
faint metal lines such iron and titanium too.
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E' bene precisare che gli spettri raw
mostrati a titolo di esempio sono immagini singole da 20 o 30 sec, sulle
quali è stato operato, per rendere visibili le righe, stretching lineari o
non lineari.Tali operazioni software alterano tuttavia il profilo di
intensità dello spettro, per cui è bene siano evitate ove si voglia
effettuare una calibrazione completa ai fini del successivo confronto con
altri spettri, ottenuti con diversi sistemi di acquisizione.
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Sarebbe opportuno, in tal caso,
l'ottenimento di un certo numero di frames dello stesso spettro (da 5 a
10) e la somma dei medesimi via software.C'e da dire , a tale riguardo,
che l'ultima versione di Registax , la n.3, sembra riuscire, seppur con
qualche difficoltà, nell'operazione, nonostante le immagini non presentino
punti di contrasto canonici come quelle planetarie o deep sky.
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Now , I must say that some shown raw spectra are
single images of 20 or 30 secs each, on which has been applied, in order
to get well visible lines, a linear or non linear stretching.Such software
enhancement may , anyway, alter the spectra's intensity profile and are
to be avoided in the case of a complete calibration and of a comparison
with different spectra. It's useful to acquire, in this case, a few images
of the same spectrum (from 5 to 10) to be combined via software.I often
tried to do this with Registax 3 that seems to do the job. |
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Un ulteriore miglioramento del
sistema può essere
ottenuto con l’aggiunta, immediatamente dopo l’attacco al telescopio, di un
elemento formato da un alloggiamento , dotato su entrambi i lati di un
attacco femmina 42 x1 entro il quale introdurre, ove necessario,una slitta
con una fenditura molto larga (ca .3/4 mm) (Fig. 8b )
Tale
espediente, pur non influendo direttamente sull’immagine formata dallo
spettroscopio in quanto tale fenditura non è posta sul piano focale del
collimatore (nel nostro caso della lente cilindrica), ha tuttavia l’effetto
di migliorare l’immagine spettrale in quanto :
-
a) agisce come un diaframma
rettangolare
-
b) taglia buona parte del contributo
luminoso del fondo cielo.
A further
improvement of the system can be obtained inserting, after the telescope
attachment, an element formed by a rectangular box with a female 42 x 1
threaded hole in which slides a very large slit (3/4 mm).
Such a device
doesn't directly modify the quality of the spectrum because the slit doesn't
take place on the collimator's focal plane (the cylinder lens) but produces,
anyway, the effect of a certain improvement of the image for the following
reasons:
-acts as a
rectangular diaphragm
-cuts off a great
part of the sky glow. |
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Nella Fig. 8c
è mostrata la differenza intercorrente tra un’immagine dello spettro di
Betelgeuse ripreso con il predetto accessorio, e senza.La ripresa è stata
effettuata senza volutamente focheggiare l’obiettivo della camera,
per dare maggior risalto alla la differenza. E’ stata usata una fenditura
simulata con due strisce di nastro adesivo nero poste a ca. 3 mm l’una
dall’altra, centrando la stella nell’oculare, poi inserendo la slitta con
la “fenditura” nel portaslitta, controllando che l’immagine della stella
restasse entro la fenditura, e riprendendo per 20 sec. circa.Ovviamente
tale espediente taglia anche una buona parte della luce in arrivo dal
telescopio, per cui sembra indicato con oggetti luminosi ed estesi,
pianeti etc.
In
fig. 8c is shown the difference between the image of a Betelgeuse spectrum
shot with such a device and without.The camera was set out of focus
to enhance
the difference.The simulated slit was realized by two slices of black
adhesive tape put at a distance of 3 mm from each other.The star was first
centered in the eyepiece, and after the simulated slit was inserted into
the box.The integration time was about 20 secs.Obviously such setup cuts
off a noticeable quantity of light, and it ought to be used with planets
or extended objects, where it could be of some utility.
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Fig. 8c
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Modalità di osservazione
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Le stelle osservate sono state portate nel
campo dell’oculare dello strumento, dotato di reticolo, e poste al centro
del reticolo stesso per evitare qualsiasi eventuale inquinamento di
immagini spettrali di altre stelle. La messa a fuoco grossolana del
sistema è stata effettuata col medesimo oculare opportunamente
parfocalizzato in precedenza con la camera nella banda spettrale intorno
ai 550 nm ( verde), in cui la camera stessa, il reticolo e l’occhio umano
presentano grande sensibilità, ruotando il pomello di messa a fuoco del
Celestron 8 sino a che l’immagine non era a fuoco nell’oculare.La messa a
fuoco definitiva è stata poi ottenuta ruotando la ghiera di messa a fuoco
dell'obiettivo della camera. |
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Sono state effettuate circa 4 riprese
singole , (o più, nel caso di sfocatura), partendo dalla banda spettrale
di 450 nm,(blu) passando ai 550 circa,(verde) e poi ai 600 (rosso arancio)
ed ai 650 (rosso), ruotando il pomello che regola l’inclinazione del
reticolo.Ogni volta si è dovuto rifocheggiare lievemente il solo
obiettivo dello spettroscopio, tenuto conto delle diversità dei punti
di fuoco nelle diverse bande spettrali degli obiettivi a lenti. Le riprese
sono state effettuate con 15/20 sec. circa di integrazione in binning 2x2
e con 30 sec. alla massima risoluzione 1 x 1 del sistema, a 752 x 580
pixel.: è stata sottratta la dark ed applicato uno stretching.
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Observation notes
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The observed stars were put at
the very center of the eyepiece 's reticle , to avoid the possible
registration of spectral images of other stars. Focusing operation was
done, first, with the same ocular, prior parfocalized with the camera for
the spectral range of about 500 nm, rotating the focusing knob of the
telescope until was reached a pinpoint star image in the eyepiece.The
precise focusing was done rotating the camera lens' focuser and observing
the result on the computer's screen About 4 single spectral frames were
imaged, from 450nm, to 550,600, 650, rotating the grating movement
knob.Every time the camera lens was slightly refocused for the focal
plane shift due to the cromatic aberration of the objective.The
integration time was about 15/20 secs in binning 2 x 2 and 30 secs at the
maximum camera's resolution at 752 x 580.A dark frame and a stretching
were applied. |
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