Espectroscopía: lanzando los DADOS hacia la luz II

por | May 22, 2018 | Espectroscopía | 0 Comentarios

En esta segunda parte introductoria al manejo del espectrógrafo DADOS voy a exponer los pasos que seguí para obtener mis primeros espectros en una sesión en el observatorio. He de decir que, previas a ésta, hubieron otras dos noches en las que realicé pruebas varias hasta articular las distintas fases. Las imágenes que lo ilustran pueden pertenecer a cualquiera de estas sesiones, pero llevan un orden que espero sea comprensible. Vamos allá.

espectrógrafo DADOS

Véanse las posiciones del espectrógrafo y de las cámaras, azul para guiado y roja como principal, teniendo en cuenta que la montura está aparcada con el eje AR paralelo al suelo.

Lo primero que hice fue roscar la CCD de guiado al elemento óptico del visor para las rendijas, sin el extensor de éste, pero con la nariz de rosca C-1.25″ intermediando. Como veis en la foto, se trata de una DMK del fabricante The Imaging Source (TIS), concretamente el modelo DMK 21AU618. El software de guiado es SpecTrack, diseñado ad hoc por Baader para espectrógrafos de rendija. Este programa sólo acepta cámaras de TIS, lamentablemente. Aunque para exposiciones cortas como las de esta primera sesión el guiado puede ser prescindible, dependiendo del comportamiento de la montura, de ninguna forma es contraproducente, así que decidí guiar con todos los espectros captados.

Con la CCD de guiado en el porta del módulo correspondiente y el software de guiado iniciado, giramos el iluminador para apreciar las rendijas. Puede aumentarse la intensidad, pero es preferible llegar a un mínimo en el que las rendijas sean visibles con un grosor contenido, a fin de mejorar el enfoque de la CCD, que es nuestro objetivo ahora.

SpecTrack_slits

En la imagen vemos la rendija central completa y partes de las otras dos (superior e inferior). La central, de 25 μm de anchura, ofrece la mejor resolución espectral, y es la que utilizaré para centrar la estrella y captar su luz. Si quisiera usar otra, tendría que ajustar la lente del visor para hacer zoom out y aumentar el campo del mismo. Podéis apreciar la interfaz de SpecTrack, sencilla y eficaz.

Este enfoque se alcanza moviendo la CCD con nariz y visor hacia adelante y atrás en pequeños desplazamientos en el portaocular. Una vez logrado el mejor foco, bloqueamos el anillo para fijar su posición.

Es importante que la longitud de las rendijas sea paralela al eje de declinación.

Nos desplazamos entonces hasta una estrella de baja magnitud o la estrella objetivo. Manejo la montura desde el portátil con EQMod y Astro Photography Tool, programa éste último que me permite controlar también la CCD principal, Atik 460ex mono, y el enfocador, Seletek Armadillo.

Pero continuamos por ahora con el display de SpecTrack. Cuando veamos la estrella en el campo de la CCD de guiado, terminamos de afinar el foco con el enfocador del tubo, un Ritchey-Chretien GSO de 8″, hasta que se aprecien estrella y rendija de una forma clara y bien perfilada.

SpecTrack_star-on-slit

Así, ya tendríamos la CCD de guiado enfocada y correctamente orientada. Podemos apagar entonces el iluminador de las rendijas.

Pasamos después a enfocar la CCD principal. Por recomendación de un técnico de Baader, lo hice poniendo la bombilla de calibración en la boca del tubo, fijándome en las líneas de emisión de la porción “verde” de su espectro (las dos líneas señaladas con la flecha en la segunda imagen que sigue a este texto).

calibración-espectro

LEB_spectrum

Tenemos que girar el enfocador helicoidal de la CCD principal hasta llegar al mejor foco apreciable, cuando las líneas son más delgadas.

Podemos aprovechar en este punto para seleccionar el rango espectral si conocemos las longitudes de onda de las líneas de emisión de la bombilla, a través del mando micrométrico del módulo de la red de reflexión, o bien hacerlo una vez tenemos el espectro de la estrella en pantalla mediante alguna línea o banda reconocibles.

De cualquier forma, cuando ya tenemos el rango espectral deseado, hemos de bloquear el mando micrométrico para evitar desplazamientos. Es entonces cuando, con la bombilla de calibración encendida en la entrada del tubo, hacemos una toma bien expuesta, previa al primer espectro estelar, que nos servirá como patrón de calibración.

Ahora estamos en disposición de dirigir el tubo hacia la estrella a la que “solicitamos” su espectro. Ésta será la que posicionaremos en la CCD guía sobre la rendija deseada, normalmente la de 25 μm, y que nos servirá para guiar. Esto es, la estrella objetivo es la estrella guía.

Como ya he dicho, hemos de alinear la longitud de la rendija con el eje de declinación. Ajustamos el tiempo de exposición y la ganancia hasta que la estrella está ligeramente sobreexpuesta (después, durante el guiado, buscaremos los valores que mejoren el comportamiento del mismo), y la rendija, que hemos vuelto a iluminar, es visible. Cuando tenemos la estrella en el centro del campo del software de guiado SpecTrack, hacemos una calibración (movimiento de montura y estrella) que ha de arrojar unos valores de matriz cercanos a los de la siguiente imagen.

SpecTrack_calibration

Entonces, aún con la rendija iluminada, definimos con el ratón la silueta de ésta y aparece automáticamente una caja que la alberga, aunque esta caja puede adaptarse después.

Spectrack_guiding

El resultado es el que veis arriba. Cuando comenzamos a guiar, el programa mantiene centrada la estrella en la rendija y evita que salga de la caja, de forma que recibamos la mayor señal posible. Antes de comenzar con el guiado, hemos de apagar el iluminador para las rendijas; si no, contaminaría el espectro.

Estabilizado el guiado, volvemos a APT, el software de la CCD principal, donde registraremos el espectro. En la imagen que sigue, observamos un espectro cuya posición ha de ser mejorada con el mando micrométrico.

APT_spectrum

Aprovecho para recodar que sólo una vez tenemos el rango espectral de estudio centrado y el mando bloqueado de forma que no haya desplazamiento del espectro, podemos pasar a hacer la toma de calibración con la bombilla, y después proseguir con el o los espectro/s de las estrellas para esa noche.

Tras este apunte, quiero indicar un software útil para un análisis básico in situ de los espectros. Estoy hablando de RSpec, que podéis conocer más en profundidad pinchando aquí. Aunque está dirigido a la calibración y procesado de espectros, yo lo uso para analizar la correcta exposición y el tiempo óptimo para cada estrella.

RSpec_profile

Aparte de una primera aproximación al perfil sin calibrar del espectro, lo más interesante es que dispone de una herramienta que muestra las cuentas (ADUs) para cada píxel, tanto a través de una tabla con filas y columnas como de un gráfico del mapa de píxeles.

RSpec_pixelmap

En esta sesión, por tratarse de estrellas brillantes, intenté alcanzar unas 40.000 cuentas en las líneas y bandas más saturadas, según recomendaciones de algunas lecturas sobre espectroscopía.

Antes de finalizar esta entrada quiero dejar algo de información sobre la bombilla que utilizo para la calibración.

En concreto, es el modelo Megaman R50 MM16542. Lo adquirí desde el siguiente enlace: https://www.amazon.es/dp/B0013QUF9Q/ref=pe_3310721_185740151_TE_item

Elegí esta bombilla porque es la que utiliza Bernd Koch en un tutorial para el espectrógrafo DADOS de Baader, ofreciendo varias líneas de longitud de onda conocida útiles para la calibración.

calibration_lamp_spectrum&profile

En el eje x se muestran los valores de longitud de onda calibrados, en el eje y la intensidad (las líneas más brillantes están sobreexpuestas).

Es una lámpara fluorescente con fósforo de tierras raras. Este tipo de bombillas se empezaron a comercializar a mediados de los años 70 del siglo pasado y su uso actual no es muy amplio. Aunque puede encontrarse bastante información, mayoritariamente en otro idiomas, aquí simplificaré. Estas bombillas convierten la emisión ultravioleta de plasma de descarga de gases raros y mercurio en luz visible (blanca). Típicamente se han usado compuestos activados o dopados con Europio para las emisiones roja y azul, y con Terbio para la verde.

El fósforo es responsable de la mayoría de luz visible, con el mercurio contribuyendo en pocas líneas. Pero son precisamente estas líneas de mercurio, y un par del Europio, las que utilizaremos para calibrar:

4046.56 Å – Hg

4358.33 Å – Hg

5460.74 Å – Hg

6311 Å – EuY2O3

7123 Å – EuY2O3

Podéis localizar estas líneas en los gráficos anteriores.

Damos por terminada esta introducción dividida en dos partes, la anterior y esta, bajo el nombre “Lanzando los DADOS hacia la luz”. Aunque no se ha dicho, habréis intuido que el nombre del espectrógrafo procede del castellano, por la forma de sus dos módulos, que “parecen” dos dados. Y estas han sido mis primeras tiradas.

La siguiente entrada de espectroscopía será un vídeo en el que calibraremos y procesaremos un espectro desde el inicio.

 

Fuentes:

 

Share This