Beispiel: Reduktion/Kalibrierung mit SMS

Es wurden 2 Aufnahmen von eps Aur je 600s Belichtungszeit mit einer Sigma 1603ME am Lhires III (Gitter 2400 g/mm) + C14 aufgenommen. Danach wurde bei gleicher Gitterstellung ein Neon-Kalibrierspektrum aufgenommen. Ein Tag zuvor wurde die verwendete Flataufnahme erzeugt.

Die Auswertung erfolgte mit dem SMS-Paket von Günter Gebhard, ein vorzügliches MIDAS-Skript, das die Datenreduktion sehr schnell macht. Die Auswertung einer Aufnahmeserie ist in weniger als 3 Minuten durchgeführt. Jeder einzelne Schritt kann nachträglich rekonstruiert und überprüft werden, falls dem Anwender was verdächtig vorkommt.

Ich konzentriere mich hier auf die Vorstellung einiger sehr nützlicher Kontrollinstrumente, die dem Anwender erlauben, die Qualität der Datenreduktion zu überprüfen. Alle dies Kontrollinstrumente werden automatisch mitberechnet und nur angezeigt, wenn der Anwender das wünscht.

Die Handhabung von SMS ist in dem Doku von Günter Gebhard ausführlich beschrieben.

Das Bildschirmfoto zeigt die beiden Spektrenfäden übereinanderaddiert (weshalb man nur einen waagerechten Summenstreifen sieht). Den Spektrenstreifen ist das Neon-Kalibrierspektrum überlagert. Bei der verwendeten Gitterstellung sind 7 Neonlinien als senkrecht verlaufende Spaltabbildungen zu sehen.

Die gelben Markierungen bezeichnen die Neonlinien, die das Programm an Hand eines Katalogs der Neonlinien gefunden hat. Mit diesen 7 Linien wird das Spektrum dann mit einer Kalibrierfunktion dritten Grades kalibriert.

Das waagerechte Fenster definiert der Nutzer per Mausklick. Dies ist der Bereich, der zur Auswertung herangezogen wird. Die gelb markierten Neonlinienabschnitte werden im Programmverlauf automatisch gerade gebogen.

Es wurden in diesem Falle keine Darkaufnahmen verwendet. Die Darkkorrektur geschieht automatisch bei dem internen Schritt der Himmelshintergrundkorrektur.

Das verwendete Neonspektrum ist rechts zur Illustration in kalibrierter Form als Graph dargestellt.
Eine Routine in SMS findet automatisch die Linien im Kalibrierspektrum und ordnet sie exakten Pixelzahlen zu (durch Gaussfitting subpixelgenau).
In SMS werden 2 der gefundenen Linien durch den Anwender identifiziert. Das geschieht durch Markieren der Linien mit der Maus und Eingabe der ungefähren Wellenlänge (in ganzen Angström). Die exakte Wellenlänge wählt dann das Programm aus dem Neonlinienkatalog aus. Die so identifizierten Linien sind im Graph blau markiert.
Nach dieser "Orientierungshilfe" findet das Programm selbständig die anderen im Kalibrierspektrum gefundenen Linien an Hand des Neonlinienkatalogs. In diesem Falle enthält das Kalibrierspektrum 7 Linien, so dass die Berechnung einer Kalibrierfunktion dritten Grades sinnvoll ist. Mit der ermittelten Kalibrierfunktion
Wellenlänge = f (Pixelnummer)
wird das extrahierte Summenspektrum der beiden Sternaufnahmen kalibriert.
Die absoluten Abweichungen (in Angström) der Katalogwellenlängen (Kreuzchen) von der berechneten Kalibrierfunktion (durchgezogene Linie) sind nebenan als Graph dargestellt.
Hier sind die relativen Abweichungen der Neonlinien im kalibrierten Spektrum von den Katalogwellenlängen dargestellt (Residuen).
Der Standardfehler beträgt 0,007 = 0,7%.
Und wenn der Anwender die Auflösung des Spektrographen wissen möchte, wird sie aus der Breite (FWMH) der Neonlinien im Kalibrierspektrum berechnet und angezeigt. Sie beträgt in diesem Falle in der Bildmitte rund 10800 und an den Rändern deutlich weniger.
Hier macht sich die Bildfeldwölbung des Achromaten im Lhires bemerkbar (CCD Chipkantenlänge = 13,8 mm für den KAF 1603ME). Dies ist bei allen Gitterstellungen etwa ähnlich.

Das fertige, normierte Spektrum als Graph.

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