По следам
обсуждения в теме про водородные туманности...
Для вступления замечу, что возможность
регулярного хотя бы и разового получение субсекундного FWHM c
балкона в черте города, в обычной местности в центре Европы с самого начала вызывала у меня известный скепсис... У нас атмосфера обычно точно не лучше 1.8"-2.0"... Плюс турбуленция от медленно остывающих строения и крыши...
Но! Софт, измеряющий FWHM (Maxim DL, PixInsight, CCDInspector), выдавал рекордный FWHM~<1" для кадров, полученных Максимом (blackhaz), как в узкополосниках, так и в обычных R, G, B фильтрах...
Чудо?! Переворот в теории астроклимата?!...
Нет. Очевидно, софт считал неправильно, оставалось лишь понять, почему?...
Краткий ответ - дело в низкой светосиле и коротких экспозициях.
Ниже для иллюстрации приводятся:
Скрин из PixInsight'a, который в масштабе 500% показывает
1) фрагмент кадра с Пузырём, G, 5мин, полученного Максимом на следующем оборудовании:
Максутов-Кассегрен + редуктор, D=254mm, F=2693mm, f/10.6, QSI-532 (пиксел 6.8мкм, масштаб изображения 0,52"/пиксел) - достаточно сильный ОВЕРСЕМПЛИНГ, ожидаемое от атмосферы изображение звезды (FWHM~2...2,5") будет размазываться на 4...5+ пикселов, качество изображения определяется АТМОСФЕРОЙ.
2) фрагмент кадра с IC1805, G, 20мин, полученного ув. Opossum'ом (спасибо, бро!) на
FSQ-106ED, D=106mm, F=530mm, f/5, FLI Proline-9000 (пиксел 12мкм, масштаб изображения 4,67"/пиксел) - жутчайший АНДЕРСЕМПЛИНГ, качество изображения определяется только оптикой и механикой, звёзды "проваливаются" в пиксел.
Основные данные есть и на изображении.
FWHM измерялся по кадру в ССDInspector'e.
Там есть настройка Settings->Noise Threshold->Low/Medium/High.
Изменение этой настройки с Low на High и подтолкнуло к разгадке.
На снимке Максима число звёзд, по которым измеряется FWHM, при этом резко падает с 378 до 128 (!!!). В то же время, как число измеряемых звёзд у opossum'a практически не меняется (2874 -> 2870). Кажется, такое может быть, если FWHM изначально измеряется по достаточно слабым звёздам, которые уже не попадают в выборку, отфильтровываются, стоит лишь чуть приподнять (от median) границу отбора...
Далее приводятся "разрезы" через звёзды по обоим фрагментам.
На кадре Максима (f/10.6, t=5min) соотношение S/N мало, для приведённой звезды оно меньше 10.
На кадре oposumm'a (f/5, t=20min, второй разрез) соотношение S/N уже заметно выше (звезда не пересвечена, это издержки "знакового" int16 IRIS'a).
Обратите внимание и на максимальное значение интенсивности в изображении звезды (диапазон 0...1).
Для иллюстрации (точные критерии мне неизвестны, они могут быть и несколько иными, не 3*Sigma и 6*Sigma) показаны уровни отсечки для Noise Threshold = Low (High).
Очевидно, что на кадре, на котором в общем звёзды более слабые и вообще S/N ниже, больше звёзд будут отфильровываться при переходе от Low Threshold к High.
А теперь самая главная догадка - догадка, но при этом, я думаю, что я недалёк от истины:
когда софт считает профиль звезды для дальнейшего определения FWHM, то он строит его не для диапазона [Median, Max(I
Star)], а для диапазона [Median
+ Threshold, Max(I
Star)]. Иными словами,
FWHM определяется только по тем "вершкам", которые торчат (заметно) выше шума. А не по полному профилю звезды, у которого "корешки" зашумлены.
Я почти уверен в том, что всё так и есть. Так делается для упрощения расчётов, уменьшения разброса и улучшения сходимости.
Надеюсь, дальше можно не объяснять?
В случае с сетапом Максима экспозиция в канале G должна быть увеличена до 20*(10/6.5)
2~90мин с нынешних 5 минут для того, чтобы получить S/N, сравнимый с оным на 20 мин снимке на сетапе f/5 (расчёт примерный, не учитывающий эффективность матриц и т.д.). Иначе измеряются только "вершки" звёзд и программы дают крайне оптимистичные оценки FWHM. Они лучше "реальных" в разы, от 2 раз и выше....
Как-то так... Чудес не бывает, "реальный" FWHM в Праге будет от 2", определяется атмосферой, только, чтобы его измерить на f/10.6, надо даже в фильтре G делать экспозиции порядка часа... Меньше экспозиция - софт будет мерить только "вершки" профилей звёзд.
PS: Художественная аллегория. Останкинская башня. Или Эйфелева башня.
Когда вы будете измерять её FWHM в ясный солнечный день (башня отчётливо определяется на всю высоту, от земли до шпиля), вы померяете FWHM, которая будет близка к реальной - на середине реальной высоты и т.д. - случай хорошего S/N, f/5.
Если же вы будет делать тоже самое в промозглый облачный день, находясь выше
шума облаков, то вы измерите FWHM верхней части или вообще шпиля башни. Того, что вы видите над облаками. Такой FWHM будет намного меньше реального (полученного в солнечный день) - случай плохого S/N, f/10.6
