Taller de Fotometría DiferencialIntroducción

Grupo de Astrometría y Fotometría (GAF) - 2015

Fotometría

Fotometría = Medición de la luz proveniente de los astros.

Aplicaciones en proyectos observacionales del GAF:

• Rotaciones de asteroides.• Eclipses de los sistemas de estrellas binarias.• Estrellas variables intrínsecas.• Tránsitos de exoplanetas.• Ocultaciones de estrellas por asteroides o TNOs.

Fotometría visual

Recursos: los ojos o auxiliados con binoculares o telescopios.

Técnica: comparar el brillo del objeto con estrellas de brillos similares del entorno.

Aplicación: sólo para objetos brillantes.

Actualidad: fueron superadas por los fotómetros y cámaras digitales.

Fotometría con fotómetros

Funcionamiento: basado en el principio del efecto fotoeléctrico.

Vigencia: mediados de siglo XX hasta la década de 1980.

Aplicación: para objetos brillantes y débiles.

Actualidad: fueron superadas por las cámaras digitales.

Fotometría digital

Funcionamiento: basado en el principio del efecto fotoeléctrico. Usa un sensor digital en el se que forma una imagen del campo observado.

Vigencia: desde la década de 1980.

Aplicación: para objetos de brillos medios y débiles.

Instrumentos: aún con telescopios pequeños, con monturas ecuatoriales con seguimiento y con cámaras digitales económicas.

Alteraciones de la información

Etapas donde se introducen errores: • Atenuación por la distancia.• Medio interestelar.• Atmósfera terrestre.• Telescopio.• Cámara digital.• Software de calibración.• Software de medición de brillo.

Fondo de cielo

Fondo de cielo: brillo por la luminosidad intrínseca de la atmósfera.

Instalación de telescopios: en el espacio, en desiertos, en lugares altos.

Agravantes: brillo de la Luna – polución lumínica.

Estrategia: observaciones fotométricas de objetos con distancias cenitales inferiores a 60º.

Flujo de luz

Impronta de un objeto puntual: disco luminoso en el centro y débil en los bordes.

Flujo de luz: es la suma de la luminosidad en todo el disco luego de sustraer el fondo de cielo.

Cálculo: uso de softwares.

Objetos puntuales

Objetos de interés en el taller: objetos puntuales.

Ejemplos: estrellas y asteroides.

Objetos no incluidos en el taller: objetos extendidos.

Ejemplos: galaxias, nebulosas, cúmulos estelares.

Estrellas de referencia

Estrellas de referencia: no cambian de brillo. Brillo similar al objeto de estudio. Mejor: dos o más estrellas de referencia.

Estrella de control

Utilidad: para verificar que las estrellas de referencia no cambien de brillo.

Condición: la estrella de control no debe cambiar de brillo.

Correctivos: si la estrella de control cambia de brillo, se deberá cambiar las estrellas de referencia y/o la de control.

Objetos móviles

Problema: cambios de posición aparente en el cielo.

Solución: se utilizan diferentes estrellas de referencia en los diferentes campos.

Fotometría diferencial

Fotometría diferencial: detecta diferencias de brillo de un objeto, imagen a imagen.

Aplicación: se utiliza aún con condiciones variables de masa de aire, transparencia, factores instrumentales, etc.

Ventajas: no requiere de cálculos complejos.

Curva de luz

Curva de luz: representación gráfica en sistema de coordenadas cartesianas. Ejes: tiempo en las abscisas y brillo (magnitud) en la ordenada.

Magnitud

Magnitud: parámetro que mide el brillo de un astro.

Escala de referencia: escala propuesta por Hiparco.

Característica: números decrecientes para brillos que aumentan. Relación no lineal entre: la intensidad luminosa y la magnitud. Se basa en la percepción del ojo humano.

Magnitud instrumental

Cálculo: a partir del flujo detectado (fotones por unidad de tiempo) por el instrumento, luego de sustraer el fondo de cielo.

Limitaciones: no tiene en cuenta los factores: atmosféricos e instrumentales.

Uso: con correcciones por factores atmosféricas e instrumentales, se pasa a un sistema estándar.

Magnitud relativa y Magnitud aparente

Magnitud relativa: es la diferencia entre la magnitud instrumental y un valor arbitrario (generalmente el promedio de magnitudes instrumentales).

Magnitud aparente: magnitud del objeto obtenida luego de asignar valores de magnitudes aparentes a las estrellas de referencia.

Tiempo

Calendario civil: es inconveniente su uso cuando se calculan intervalos de eventos y para procesar información en computadoras.

Mejora: usar calendarios basados en sistemas decimales.

Tiempo Juliano

Antecedentes del calendario civil: calendarios egipcios solares y romanos-mesopotámicos lunares.

Tiempo Juliano: usa sólo días y decimales de días. El cero está en el mediodía del 1º de enero del 4713 a.C.: todas las fechas históricas son positivas y los eventos astronómicos no cambian de fecha durante la noche para el meridiano 0.

Uso: Los softwares de capturas digitales transforman la fecha del calendario civil en días Julianos (JD).

Sincronización

Relojes patrones: Existe una red de relojes patrones que se pueden consultar por internet.

Softwares de sincronización: Existen programas que comparan y corrigen el reloj interno de la computadora con errores muy pequeños.

Softwares de captura de imágenes: debe estar instalado en una computadora con sincronización del reloj interno.

Corrección geocéntrica

Problema: La luz de un evento llega en diferentes tiempos a diferentes lugares del planeta.

Solución: Transformar el tiempo local (JD) al tiempo en que vería el evento un observador hipotético ubicado en el centro de la Tierra (GJD).

Corrección heliocéntrica

Problema: La luz de un evento llega en diferentes tiempos a diferentes lugares de la órbita del planeta Tierra.

Solución: Transformar el tiempo geocéntrico local (GJD) al tiempo en que vería el evento un observador hipotético ubicado en el centro de del sol (HJD).

Corrección por cambios de posición del objeto

Problema: La luz de un evento de un objeto que cambia de posición relativa a la Tierra, llega en diferentes tiempos a diferentes lugares del planeta en diferente posiciones de la órbita del planeta Tierra.

Solución: Transformar el tiempo local (JD) al tiempo en que vería el evento un observador virtual en el centro del mismo objeto.

Tabla de valores

Tabla de valores: es el cuadro que refleja todos los pares de valores de los parámetros fundamentales: magnitud y tiempo.

Especificar: El tipo de corrección de tiempo y el tipo de magnitud.

Formas de las curvas

Periódicas: repite cíclicamente su forma luego de un número tiempo determinado (Período).

Aperiódicas: No repite su forma.

Período corto

Período corto: de pocas horas. Se puede cubrir en una sola noche. Observaciones posteriores servirán para mejorar el ajuste del período.

Ejemplos: Períodos orbitales de estrellas dobles cerradas. Rotación de muchos asteroides.

Período largo

Período largo: de varias horas o días. No se puede cubrir en una sola noche. Observaciones posteriores servirán para: detectar períodos candidatos y mejorar el ajuste del período.

Ejemplos: Períodos orbitales de estrellas dobles. Períodos orbitales de exoplanetas. Rotación de muchos asteroides.