ASTROMETRIA E FOTOMETRIA
riduzione astrometrica e fotometrica con MaxIm DL

L'astrometria è la misurazione della posizione degli astri nella volta celeste. Questa pratica è utile in svariati campi di ricerca come ad esempio la rilevazione dei parametri orbitali di comete ed asteroidi. Da quando esiste la possibilità di registrare i corpi celesti su immagini fotografiche l'astrometria è diventata una pratica piuttosto semplice da realizzare con l'ausilio di software appositi. La riduzione astrometrica di un'immagine consiste nell'identificare le coordinate equatoriali di un certo punto dell'immagine (definito il centro della lastra, anche se non sempre coincide con il centro), la scala arcosecondi/pixel e la rotazione dell'immagine e scrivere questi dati nell'intestazione del file FITS. A questo punto sarà possibile conoscere con precisione le coordinate equatoriali di ogni punto dell'immagine.

La fotometria consente di misurare la luminosità in magnitudine degli astri nella volta celeste. Anche la riduzione fotometrica si basa sul confronto tra una serie di dati noti riguardanti la luminosità di alcune stelle campione (dati ricavati dai cataloghi) che vengono usati per ottenere il rapporto ADU/magitudine dell'immagine. Una volta ottenuta questa corrispondenza sarà possibile misurare la magnitudine di qualunque oggetto puntiforme presente nella nostra ripresa.

Sia per la riduzione astrometrica che per quella fotometrica è necessario effettuare la selezione di un gruppo di stelle campione nel catalogo e di identificarle nella nostra immagine.

NB: Mentre qualunque immagine in cui siano visibili stelle di fondo è adatta a fare dell'astrometria, per la fotometria il discorso è più complesso in quanto è indispensabile, per un risultato accurato, che le immagini siano state opportunamente ridotte con Dark, Bias e Flat. Inoltre la fotometria è impossibile con sensori dalla risposta non lineare (tutti quelli dotati di antiblooming ad esempio) ed andrebbe effettuata con immagini riprese con filtri fotometrici. In questo esempio l'immagine non corrisponde a tutti questi requisiti quindi, anche se il procedimento è corretto, i risultati non avranno l'accuratezza necessaria per alcune applicazioni di ricerca.

Per eseguire la riduzione astrometrica e fotometrica di un'immagine è indispensabile basarsi su alcune stelle di riferimento e confrontare la loro posizione nota (ricavata da cataloghi stellari) con quella che hanno nella nostra immagine. MaxIm DL si appoggia per operazione ad un plugin esterno: PinPoint. Fornita con MaxIm DL c'è una versione "leggera" di PinPoint, mentre io ho usato la versione completa con installato il catalogo GSC 1.1.

Aprite l'immagine di cui volete effettuare la riduzione scegliendo la voce Open dal menù File. Nel mio caso ho scelto una ripresa della galassia NGC4565.

Dal menù Analyze scegliete ora la voce PinPoint Astrometry... per aprire la finestra relativa:

Nella sezione Detection Setup in genere potete lasciare i valori predefiniti. Se avete modificato questi valori usate il tasto Defaults per ripristinarli. Nella sezione Image Parameters bisogna inserire la scala dell'immagine in arcosecondi/pixel e le coordinate del centro dell'immagine. Questi valori possono essere anche approssimativi in quanto la procedura di ricerca è piuttosto efficente. Notate che alcuni programmi di acquisizione scrivono già questi valori nell'intestazione del file FITS ed in questo caso questi possono essere utilizzati spuntando FITS scale e/o FITS center. Ipotizzando che questi valori non siano presenti nel FITS o che comunque non siano corretti sarà possibile inserirli manualmente. In questo esempio ho inserito le coordinate equatoriali di NGC4565 ricavate da un atlante stellare. Per calcolare invece la scala dell'immagine bisognerà fare un click sul pulsante Set Pixel Scale... in modo da far apparire una finestra come questa:

Qui potete digitare direttamente i valori desiderati oppure calcolarli partendo dalla dimensione in micron dei pixel della vostra camera e dalla focale del vostro strumento di ripresa (in questo caso dopo aver inserito questi dati fate un click sul pulsante Calculate scale). Fate un click sul punsalnte OK per confermare i dati inseriti. Nella sezione Catalog Setup verificate che sia attivo il catalogo desiderato e che sia impostato correttamente il percorso ai file di quest'ultimo. Scegliete l'intervallo di magnitudine entro cui effettuare la ricerca ed impostate l'area di ricerca come un po' maggiore dell'area dell'immagine (in genere il 150% è sufficiente). A questo punto potete avviare la ricerca delle corrispondenze tra il catalogo e le stelle dell'immagine facendo un click sul pulsante Process.

Al termine della ricerca, se tutto è andato a buon fine, dovreste ottenere un messaggio tipo il seguente:

Locating stars in image
Looking up stars in catalog
Solving using 447 image and 205 catalog stars
Matched 107 of 447 image and 205 catalog stars;
Average residual 0.5 arcsec; order 4
RA 12h 36m 22s, Dec 25d 59m 34s
Pos Angle +90° 22', FL N/A mm, 2.99"/Pixel

Il significato è, più o meno, che sono state identificate 447 stelle nell'immagine e 205 nell'area selezionata del catalogo. Di 107 stelle è stata trovata la corrispondenza con un errore residuo di mezzo secondo d'arco. Le coordinate di centro lastra sono AR 12:36:22 e Dec +25:59:34. L'immagine è ruotata di 90 gradi e 22 primi (il Nord è difatti a destra) e la risoluzione è di 2.99 arcosecondi/pixel. Ora potete chiudere la finestra PinPoint Astrometry.

Per analizzare con MaxIm DL un'immagine di cui sia stata effettuata la riduzione astrometrica e fotometrica visualizzate la finestra di informazioni scegliendo la voce Information Window dal menù View. A questo punto potrete spostare il mouse sull'immagine e leggere i dati rilevati. In particolare alla voce Image Star potrete leggere le coordinate equatoriali dell'oggetto puntato e la sua magnitudine. Alla voce Catalog Star, quando è presente, potrete invece leggere gli stessi dati così come registrati sul catalogo GSC1.1.