technische

Sterrenkundig Practicum 2
maart 2005
Waarnemen op de Isaac Newton Telescope op La Palma
Dit document bevat achtergrond informatie over het plannen en uitvoeren van waarnemingen op de
INT telescoop op La Palma. Het is nog niet volledig, en moet gezien worden als een ’work-document’.
Over de komende weken zal dit verder worden aangevuld. Er staan verder veel links in naar websites voor aanvullende informatie, of die verwijzen naar bijvoorbeeld exposure-time calculators en
dergelijken.
Het eerste gedeelte van proef 4, de ’waarneemproef’ hebben jullie er, als het goed is, al op zitten.
Namelijk het bepalen van wat jullie willen waarnemen en waarom. Nu komt het meer technische
gedeelte aan bod. Het is goed mogelijk dat hierop jullie idee een beetje moet worden aangepast. Dat
is helemaal niet erg, en komt bij het opstellen van echte wetenschappelijke projecten ook veel voor.
Het technische gedeelte van het waarneemvoorstel
Ik ga er nu van uit dat jullie weten welk specifiek object(en) jullie willen waarnemen. Al kan het
ook zo zijn dat je nog verschillende mogelijkheden open hebben, en dat je aan de hand van dit
technische gedeelte een keuze gaat maken. Er zijn vier belangrijke onderwerpen die aan het licht
komen. 1) Wanneer is een object zichtbaar?, 2) In welk filter wil je waarnemen?, 3) Hoe lang wil je
waarnemen?, en 4) Hoeveel waarnemingen heb je nodig, en hoe ver in tijd moeten deze van elkaar
af gedaan worden? Eerst geef ik wat informatie en links over de INT en de WFC.
De Wide Field Camera op de Isaac Newton Telescope
The INT is een Cassegrain Telescoop met een 2.5 meter spiegel, en was tot begin jaren tachtig een van
de grootste telescopen in de wereld. Hij maakt onderdeel uit van de Brits/Nederlandse sterrewacht
de Isaac Newton Group op de Roque de Los Muchachos, La Palma. Ook spanje krijgt waarneemtijd
als ruil voor het aanbrengen en onderhouden van de infrastructuur. Er bevinden zich verder nog een
dozijn andere telescopen op de berg, met als meest indrukwekkende de Grantecan. Een Spaanse 10m
telescoop in aanbouw.
Tegenwoordig is de Wide Field Camera (WFC) het enige instrument aanwezig op de telescoop. De
WFC heeft 4 CCD detectoren, ieder 2000 bij 4000 pixels groot. Het totale beeldveld is daardoor 34
bij 34 boogminuten met kleine openingen tussen de individuele CCDs.
info
over sterrewacht: http://www.ing.iac.es/
over de INT: http://www.ing.iac.es/Astronomy/telescopes/int/
over de WFC: http://www.ing.iac.es/Astronomy/instruments/wfc/index.html
1: Wanneer is een object zichtbaar?
We gaan er even vanuit dat je de rechte klimming (RA) en declinatie (DEC) van je object al weet.
Het hangt dan van het jaargetijde, en je positie op de aarde of een object zichtbaar is. Het is goed om
1
daar zonder hulpmiddelen al ruwweg een idee van te hebben. Daarbij moet je weten dat de zon op 21
maart op RA=0 staat. Dus rond eind april staat de zon op RA=2h (of RA=30 deg.) Dit betekent dat
objecten met RA=2+12=14h onder de meests ideale omstandigheden waargenomen kunnen worden.
Objecten met heen hogere RA zijn later op de nacht zichtbaar, en die met een lagere RA aan het
begin van de nacht. Natuurlijk hangt de precieze zichtbaarheid af van de declinatie. Met een te lage
declinatie zal een object nauwlijks of nooit boven de horizon komen. Hopelijk krijgen jullie hier een
beetje gevoel voor tijdens de waarnemingsrun.
Tegenwoordig is het heel makkelijk om na te gaan wanneer een object precies zichtbaar is. We
gebruiken hiervoor bijvoorbeeld het programma staralt op de website van het observatorium. Deze
geeft ook de positie van de maan (dat voor een extra probleem zorgt gedurende deze waarneemrun),
en de tijdsstippen van zons opkomst, ondergang en schemering. Dit hebben we nodig voor de planning
van onze waarneemrun.
http://www.ing.iac.es/ds/staralt/index.php
2: In welk filter wil je waarnemen?
De keuze hangt in eerste af van de wetenschappelijke vraagstelling. Miscchien wil je kleuren gaan
meten, waardoor je verschillende filters moet combineren. Of ben je geinteresseerd in een emissie of
absorptie lijn. dan kan een combinatie van een breed en smal filter (gecentreerd op de golflengte van
de lijn) een goede keuze zijn.
Het is ook belangrijk om te weten dat de gevoeligheid van de CCD afhankelijk is van de golflengte.
Dit kan ook van invloed zijn op je filter keuze.
Verder is het voor onze waarneemrun belangrijk op te merken dat het rond volle maan is, waardoor
de achtergrond relatief zeer helder is! Dit achtergrond licht is net zoals overdag blauw van kleur.
Daardoor is de achtergrond bijdrage in een blauw filter veel groter dan in een rood filter.
De filter sets zijn te vinden op
http://www.ing.iac.es/ quality/filter/filt4.html
We moeten van te voren doorgeven welke filters we willen gebruiken. Verder zijn er maar 5(?)
plaatsten beschikbaar op het filter-wiel. Ook iets waar we rekening mee moeten houden.
3: Hoe lang wil je waarnemen?
Dit is een ingewikkelde vraag. Het hangt van veel factoren af. De helderheid van je object, de
naukeurigheid waarmee je je observatie wil doen, de achtergrond helderheid van de hemel (een
negatieve factor gedurende onze run), en het filter waarin je waarneemt. Verder natuurlijk hangt het
af van de gevoeligheid van de CCD camera en de telescoop.
Aannemende dat je de keuze van je filter gemaakt hebt, en je de helderheid van je object (ongeveer)
weet, dan hebben we verder alleen de vereiste naukeurigheid van je waarneming nodig. Dit drukken
we uit in ’Signaal/ruis verhouding’, in het engels ’Signal to noise ratio’ (SNR). Bijvoorbeeld, als je
helderheids variaties van 10% wil meten, moet je een SNR hebben van >> meer dan 10 om dat te
kunnen meten.
2
Verder moet je oppassen dat je ook niet te lang belicht, anders verzadigt de CCD.
Nu we alle ingredienten hebben voor onze berekening van de belichtingstijd, hoeven we dit gelukkig
niet zelf te gaan doen, maar kunnen we de exposure time calculator gebruiken.
http://www.ing.iac.es/ds/signal/
3: Hoeveel waarnemingen heb je nodig, en op wat voor tijdschaal?
Dit hangt af van de doelstelling van het project, en is iets waar je goed over na moet denken. Hoe
meer flexible je hierin bent, hoe makkelijker het zal zijn om het project in te passen, maar zorg
ervoor dat dit niet ten kosten gaat van de doelstelling! Voor sommige projecten maakt het exacte
tijdstip niet uit, voor andere is dit cruciaal. Als je helderheids variaties wilt waarnemen moet je goed
nadenken op wat voor tijdschaal deze variaties zich plaatsvinden. Ook, hoe meer waarnemingen,
hoe nauwkeurig de reeks wordt. Het is een goed idee om een minimale en maximale sampling aan
te geven. Het is maar de vraag of we goed weer hebben, en het is daardoor goed mogelijk dat we
projecten moeten gaan inkrimpen. Je kunt er vanuit gaan dat je minimaal een uur hebt, en maximaal
een paar uur. Dit is niet alleen maar belichtingstijd, veel tijd wordt er verloren met het instellen
van de telescoop en CCD camera (5-10 minuten), en de volgster, en het uitlezen van de CCD (1
minuut(?)).
3