Probleme mit der Fotometrie

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AlphaZentauri
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Probleme mit der Fotometrie

Beitrag von AlphaZentauri »

Guten Nachmittag liebe Astroforianer!

Ich habe ein, nun ja, sehr technisches Problem. Und zwar möchte ich für meine VWA (Vorwissenschaftliche Arbeit, ein Teil der neuen Matura) die Helligkeitsveränderungen verschiedener Sterne messen und auch die Lichtverschmutzung messen. Hierfür verwende ich ein altes 180mm f2.8 Nikkor und eine Nikon D800. Bis jetzt ging alles ganz gut. Ich habe den Stern Delta Cephei eine Stunde lang beobachtet und konnte feststellen, dass er dunkler wurde. Die Daten wurden in PI eingespeist, mit Koordinaten versehen und danach mit dem Sript "Aperture Photometry" vermessen. Danach habe ich den Wert S0 errechnet und weitere Werte berechnet (siehe angehängter Screenshot) S0 stimmt auch und ich bekomme korrekte Werte für Delta Cephei und für Zetta Cephei. Als Kalibrationsstern habe ich, wie gesagt Zetta Cephei verwendet. Mein Problem ist nun, dass ich für die Messungen der Himmelshelligkeit immer 1600 ISO verwende und für die Messungen des Sterns 100 ISO verwendet habe. Weiters habe ich für die Messung des Sternes das Objektiv auf f5.6 abgeblendet und lasse es für die Messung der Himmelshelligkeit immer offen. Meine Frage an euch ist nun, wie ich es schaffe die Werte für 100 ISO richtig hinzubekommen. Ich habe schon probiert, den Flux mit der erhöhten Empfindlichkeit in Magnituden zu subtrahieren, dadurch wurde das ergebnis viel zu klein. Es geht zwar voran und ich bin schon recht froh überhaupt einen richtigen S0-Wert bekommen zu haben, aber wenn man das das erste Mal ohne Hilfe macht, kann es doch recht schwierig sein.
Liebe Grüße, ich hoffe ihr könnt mir helfen
Othmar

PS: hier der Screenshot:
Bild
wolfgang_vollmann
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Re: Probleme mit der Fotometrie

Beitrag von wolfgang_vollmann »

Hallo Othmar,

bei der Apertur-Photometrie misst Du den Stern und den Himmelshintergrund am gleichen Bild. Die Sternhelligkeit bekommst Du aus der Summe der Pixel-Helligkeitswerte aus einer Kreisblende um den Stern. Davon wird von der Photometrie-Software die Himmelshintergrundhelligkeit in einer weiter aussen liegenden Kreisblende ohne Sterne abgezogen.

Mit spezieller Photometrie-Software geht das einfach und schnell, z.B. mit Muniwin (ist kostenlos). Erik Wischnewski erklärt das ganz gut auf den Videos hier: http://www.astronomie-buch.de/astronomietelevision.htm (siehe die Folgen 77-80).

Wenn Du noch mehr Delta Cephei Fotos brauchst um die Helligkeitsveränderung zu messen schau einmal auf die Projektseite:
http://members.aon.at/wolfgang.vollmann ... rojekt.htm

Viele Grüße
Wolfgang
cwiede
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Re: Probleme mit der Fotometrie

Beitrag von cwiede »

Hallo Othmar,
ich kann Muniwin auch wärmstens empfehlen! Ich benutze es schon seit Jahren. Mit Muniwin betreibst du differentielle Photometrie. Du schaust dir also an, wie sich ein variabler Stern relativ zu einem konstanten Stern verändert. Muniwin bildet Flussverhältnisse und berechnet daraus Magnitudendifferenzen. Als Ergebnis bekommst du in der Lichtkurve auf der y-Achse Magnitudendifferenzen. Absolute Photometrie ist deutlich aufwändiger und in deinem Fall, denke ich, gar nicht nötig.
Außerdem möchte ich deinen Augenmerk auf "Dark-Aufnahmen" lenken. Fertige mehrere Aufnahmen mit geschlossenem Verschluss (bzw. sorgfältig abgedecktem Objektiv) an. Die ISO-Einstellung und Belichtungszeit muss identisch zu den anderen Light-Aufnahmen sein. Diese sog. Darks mittelst du zu einem Masterdark zusammen. Dieses enthält nur unerwünschtes "Störsignal", welches in gleichem Ausmaß auch auf deinen Light-Aufnahmen sitzt. Ziehst du das gemittelte Dark von allen Light-Aufnahmen ab, so hast du reines Himmels- bzw. Sternenlicht im Restbild. Dann erst kannst du photometrieren.
LG und viel Erfolg
Christof
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markusblauensteiner
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Re: Probleme mit der Fotometrie

Beitrag von markusblauensteiner »

Hallo Othmar,

sehr schön, da tauchen doch Helfer auf!
Sonst hätte ich dich an die VdS, Peter Riepe verwiesen - wir haben uns für unser TBG Projekt recht intensiv mit der Photometrie beschäftigt (allerdings mit Flächenphotometrie).
Bildkalibrierung (Dark, Flat, Bias) ist für so was essentiell!

Noch eine Frage:
auch die Lichtverschmutzung messen
Im Verhältnis zu was - also "mein Himmel ist ... aufgehellter als...."? Machst du Vergleiche unter Gebirgshimmel?

LG, Markus
Ursa Major observatory @ ROSA remote
Homepage - celestialphotographer.com
ROSA remote
TBG-Projekt
AlphaZentauri
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Re: Probleme mit der Fotometrie

Beitrag von AlphaZentauri »

Vielen vielen vielen Dank erst mal für die zahlreichen Antworten.
Wenn ich das mit der Apertur Fotometrie jetzt richtig verstanden habe, dann habe ich jetzt auch verstanden warum die e--Zahl immer weiter steigt wenn ich die Blende vergrößere(also die mit der das Programm den Stern misst) woher weiß ich bei der Apertur Fotometrie dann eigentlich wann die Sterngröße jetzt stimmt und ich nicht auch Hintergrund in meine Blende miteinbeziehe? Mich hat es schon ziemlich gewundert, wieso sich die Werte von sieben Pixeln Blendendurchmesser bis zehn Pixeln Blendendurchmesser so stark unterscheiden (teils 100% mehr, also mit sieben Pixeln 132000e- und mit zehn Pixeln 214000 e-).
Vielen Dank auch für die Information, dass die Bilder kalibriert sein müssen. Da die Belichtungen von del Ceph nur 0.3 Sekunden lang waren nahm ich an, dass ein Abzug eines Dunkelbildes nicht nötig wäre, da eh hauptsächlich das Ausleserauschen überwiegt.
Weiters wollte ich mich für die Empfehlung des Programmes bedanken. Was mich jedoch noch interessieren würde, ist wofür die absolute Fotometrie dann gut ist wenn die differentielle eigentlich eh ausreichend ist. Ist diese eher für Sternfelder ohne konstante Sterne gedacht oder wie?
@markusblauensteiner ja, also ich hätte mir vorgestellt, dass ich absolute Werte in mag/arcsec^2 messe und dann verschiedene Standorte, also meinen üblichen Beobachtungsstandort, einen Berggipfel, das Zentrum meines Ortes, den Platz in meinem Ort an dem ich wohne, die Vorstadt von München und direkt das Zentrum von München, miteinander in absoluten Zahlen vergleiche, also beispielsweise dass bei meinem normalen Standort in die lichtverschmutzte Seite 21.1 mag/arcsec^2 Himmelshelligkeit vorherrschen, auf dem Berggipfel 21.8 mag/arcsec^2 und in München Stadt 17 mag/arcsec^2. Hafür habe ich eben einfach den Wert, welchen das Pixinsight-Script "CalculateSkylimitedExposure" als Background-Flux ausgegeben hat, mit der Belichtungszeit des Bildes multipliziert und dasnn in die Formel eingesetzt. Wenn es einfachere und vorallem korrektere Methoden gibt die Himmelshelligkeit mit der DSLR zu messen würde ich die natürlich gerne verwenden.

Besten Dank und schöne Weihnachtsfeiertage! Ich freue mich schon auf eure Antworten.
cwiede
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Re: Probleme mit der Fotometrie

Beitrag von cwiede »

Hallo Othmar,

wie Wolfgang schon beschrieben hat, wird bei der Aperturphotometrie die Helligkeit in einer, auf den Stern zentrierten, kreisrunden Apertur gemessen. Außerdem wird die Himmelshintergrundhelligkeit in einem weiter außen liegenden Kreisring bestimmt. Diese wird dann im richtigen Pixelanzahlverhältnis vom Fluss in der Apertur des Sterns abgezogen. Damit misst du nur mehr Sternfluss. Je größer die kreisrunde Apertur ist, umso mehr Fluss des Sterns wird einbezogen. Wenn du dir aber das Profil eines solchen Sternenbildes anschaust (point spread function PSF) siehst du, dass weiter außen in den Flügeln der PSF irgendwann nicht mehr viel (außer Rauschen) dazukommt. Muniwin hilft dir beim Bestimmen der optimalen Apertur in einem eigenen Dialogfenster.

Absolute Photometrie hat schon ihren Nutzen. Ich denke z.B. an Standardkerzen. Das sind Objekte, die eine fixe, bekannte absolute Helligkeit haben. Wenn man diese kennt und die scheinbare Helligkeit (als Absolutwert also) misst, kann man auf die Entfernung schließen.

Auch wenn du nur kurz belichtest - immer Dark abziehen. Damit geht der Bias z.B. automatisch auch mit raus. Flatfields wären natürlich auch schön, aber nicht unbedingt nötig. Schau, dass die Sterne die dich interessieren immer schön mittig im Bild sind.

LG
Christof
wolfgang_vollmann
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Re: Probleme mit der Fotometrie

Beitrag von wolfgang_vollmann »

Hallo Othmar,

absolute Photometrie macht man nur wenn z.B. die Helligkeiten der Vergleichssterne bestimmt werden müssen. Irgendwann muss das ganze Helligkeitssystem ja geeicht werden.
Differentielle Photometrie ist viel einfacher benötigt aber bekannte Vergleichssternhelligkeiten. Das ist der Normalfall.

Zum Thema DSLR Photometrie: wenn Du es wirklich genau wissen willst schau in das AAVSO DSLR Manual:
https://www.aavso.org/dslr-observing-manual

Viele Grüße
Wolfgang
AlphaZentauri
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Re: Probleme mit der Fotometrie

Beitrag von AlphaZentauri »

Vielen Dank euch zwei für die Antworten! Sobald ich zu Hause bin werde ich die Fotos kalibrieren und dann vermessen. Für die Messung der Himmelshelligkeiten verwende ich, wie gesagt, das "SkyLimitedExposureScript" dieses gibt mir einen Wert in e-/s aus. Um hiermit den Wert der Himmelshelligkeit rauszubekommen muss ich vermutlich absolute Fotometrie verwenden oder? Eine Frage noch, den S0-Wert bekomm ich am ehesten so raus, indem ich einfach einen Stern nullter Magnitude so belichte dass er nicht ausbrennt oder? Mit DeltaCephei bin ich mir nicht so sicher wie genau der passt.
Liebe Grüße und vielen Dank nochmal an euch,
Othmar
AlphaZentauri
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Re: Probleme mit der Fotometrie

Beitrag von AlphaZentauri »

Ich mache langsam Vortschritte bei der Messung der Himmelshelligkeit. Ich habe es nun so gelöst, dass ich meinen Monitor auf 50cd/m^2 eingestellt habe, diesen abfotografiert habe, den Pixelwert in der Mitte dann mit der fünften Wurzel 100 hoch 8.8 multipliziert habe um auf nullte Magnitude zu schließen. Ich komme nun schon auf eine "Dunkelheit" von 21.5mag/arcsec^2 in einer guten Nacht. Mein Beobachtungsplatz sollte jedoch, so glaube ich, dunkler sein. Andererseits stimmen die Werte in München beispielsweise schon annähernd, hier bekomme ich im Vorort richtung Süden ca. 18.6mag/arcsec^2 raus. Jedoch nur bei den Werten meines 180mm f2.8 Nikkors. Bei meinem 135mm f2 Zeiss ist der S0 Wert in etwa um den Faktor zwei zu hoch. Ich hoffe hier liest noch jemand mit und findet vielleicht meinen Fehler oder kann mir Ratschläge geben, wie ich den s0 Wert besser kalibriert bekomme.
Liebe Grüße,
Othmar Ortner
AlphaZentauri
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Re: Probleme mit der Fotometrie

Beitrag von AlphaZentauri »

Also, ich hab gestern nochmal nachgedacht und bin drauf gekommen, dass der s0-Wert ja bei einer Linse die doppelt so viel Licht "fängt" auch doppelt so groß sein SOLL, die Werte stimmen also. Bei meinen dunkelsten Aufnahmen komme ich bis jetzt auf 21.64 mag/arcsec² was ein recht ordentlicher Wert ist wie ich gestern gesehen habe, vorallem wenn man bedenkt dass mein Standort in einer kleinen Senke nahe eines Sees ist und beim See meistens ganz leichter Nebel ist. Die 21.64 mag/arcsec² habe ich am 28.8.2016 gegen ein Uhr gemessen falls es jemanden interessiert.
AlphaZentauri
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Re: Probleme mit der Fotometrie

Beitrag von AlphaZentauri »

Also ich habe jetzt Muniwin mal getestet und scheinbar habe ich meine Sterne zu stark defokussiert. Dadurch erkennt Muniwin keine Sterne und ich komme mit den Parametern nicht wirklich hin, beziehungsweise wenn ich die Parameter so einstelle, dass er Sterne findet braucht er neun Minuten pro Bild was dann doch ziemlich übertrieben lang ist. Gibt es irgend eine Möglichkeit das zu beschleunigen? Anbei mal ein Screenshot wie stark die Sterne defokussiert sind und was für Daten ich bekomme wenn ich quick Photometry wähle.
Bild
Liebe Grüße,
Othmar
wolfgang_vollmann
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Re: Probleme mit der Fotometrie

Beitrag von wolfgang_vollmann »

Hallo Othmar,

ich denke da hast Du sehr viel (zu viel?) defokussiert.

Ich verwende bei sehr hellen Sternen (Alpha Ori = Beteigeuze) ein stark defokussiertes Bild. Das schafft Muniwin mit diesen Einstellungen gut und schnell:
Bild

Projekteinstellungen:
Bild
Bild

Auch die Profis mit den Brite Satelliten verwenden nur gemäßigtes Unscharfstellen:
Siehe http://www.brite-constellation.at/ Menü Science/Photometry

Viele Grüße
Wolfgang
AlphaZentauri
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Re: Probleme mit der Fotometrie

Beitrag von AlphaZentauri »

Also... Ich habe jetzt nochmal mit 28mm und weniger Defocus die Sterne fotografiert und habe sie gerade photometriert. Uuuund es hat mit deinen Werten super funktioniert. Er hat jetzt die Sterne meiner Begierde super erkannt. Jetzt muss ich nur noch schauen ob die Daten die rauskommen stimmen. Anbei ein Bild vom Chart. Leider hat mir jedoch der Akku binnen einer halben Stunde schlapp gemacht. Ich hoffe dass mir jetzt entweder die Daten mit 28mm reichen, oder ich muss sonst nochmal hoch und nochmal fotografieren. Vielen Dank für die Hilfe vorerst!
Gelb ist Del Ceph.
Bild
wolfgang_vollmann
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Re: Probleme mit der Fotometrie

Beitrag von wolfgang_vollmann »

Hallo Othmar,

eine Frage noch: mein Muniwin 2.1.14 mag die Nikon RAW NEF Files der Nikon D5500 meines Sohnes nicht einlesen.
Bei meinen Canon 450D und 600D RAW Fotos klappt das problemlos mit Muniwin.
Soweit ich das gelesen habe hast Du auch eine Nikon. Wie schaffst Du es die NEF RAW Files einzulesen?

Viele Grüße
Wolfgang
AlphaZentauri
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Re: Probleme mit der Fotometrie

Beitrag von AlphaZentauri »

Einfache Antwort.. Garnicht. Ich hab sie einfach mit PI korrigiert und in FITS konvertiert. NEFs kann Muniwin scheinbar leider einfach nicht lesen.
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