Fotografia astronomica con camera CCD

1. Fotografia astronomica con camera CCD Liceo Statale “Leonardo” – Liceo Scientifico e Linguistico - Giarre (CT) www.liceoleonardogiarre.it Classe 3a H indirizzo Brocca Scientifico Cassisi Carlo Cavallaro Flavia CavallaroMariarita Cucuccio Davide Leonardi Angelo Mauro Alessandro Miano Arianna Docente: Prof. Pietro Romano

2. Sommario delle attività PLS Astrofisica Bidimensionale – INAF OACT (Attività teorica e laboratoriale – 14 e 16 febbraio 2012 tot.: 6 ore); Incontro con l’astrofotografo Giovanni Benintende (conferenza del 27 gennaio 2012 presso il nostro Istituto); Realizzazione di foto con le attrezzature del Liceo Statale “Leonardo” di Giarre.

3. R 2 1 3 Istituto Nazionale Astrofisica - Osservatorio Astrofisico - Catania Progetto Lauree Scientifiche 2011-2012Astrofisica Bidimensionale14-16 febbraio 2012 Descrizione dei principi di funzionamento dei rivelatori bidimensionali di immagini basati sulla tecnologia CCD (ChargeCoupledDevice) - Sergio Billotta SW RD OD Elettronica di controllo – Massimiliano Belluso Reset Transistor Summing Well Output Node Output Transistor Caratterizzazione e calibrazione in laboratorio di rivelatori per strumentazione astronomica – Alessandro Grillo --end of serial register OS Le osservazioni astronomiche– Gabriella Caniglia Vout

4. Astrofotografia: la Scienza incontra l’ArteRelatore: Giovanni Benintende (http://www.astrogb.com/)27 gennaio 2012

5. Immagine Raw Il formato scientifico standard delle immagini prodotte da un CCD è denominato FITS (FlexibleImageTransport System). Questo standard supporta vari formati di dati (8, 32,64 bit). Le camere CCD amatoriali operano invece con un formato a 16 bit. Un sensore che adotta un formato dati a 16 bit può quindi memorizzare, in ogni suo pixel, un numero tra 0 e 65535. Questo numero è l’ A.D.U. o Analog to DigitalUnite rappresenta appunto l'unità di misura dell'intensità luminosa di un pixel. Gli elettroni catturati durante l'esposizione vengono convertiti in ADU dall'integrato ADC .

6. Immagine Dark Il segnale registrato su ogni pixel di un CCD può, in alcuni casi, avere una componente addizionale che non ha nulla a che fare con il numero di fotoni che colpiscono quel particolare pixel. Questo segnale è essenzialmente un rumore di tipo termico: il moto degli atomi (proporzionale alla loro temperatura) nel materiale semiconduttore che compone il CCD stesso, è la causa del deposito di cariche (elettroni) all'interno del pixel. Per minimizzare questo fenomeno, tutti i CCD utilizzati nelle immagini astronomiche vengono portati a bassissime temperature. Per rimuovere questo segnale termico dalle immagini, si deve acquisire un frame separato contenente soltanto il segnale termico e sottrarlo all'immagine da correggere. Questo si può ottenere riprendendo un'esposizione della stessa durata dell'immagine da correggere, ma tenendo l'otturatore chiuso cioè in condizioni di totale oscurità: il frame così ottenuto viene chiamato "dark frame".

7. Immagine Flat Un altro problema con le camere CCD è che la risposta del silicio alla luce può cambiare leggermente da pixel a pixel, dovuta alle variazioni di composizione chimica, alle dimensioni e alla forma degli elettrodi, all'effetto vignettatura delle ottiche o più semplicemente alla sporcizia e alla polvere che si accumula sulla finestra che protegge il sensore. Se queste variazioni non vengono corrette, porteranno inevitabilmente ad errori nella misura delle magnitudini delle stelle o di altre sorgenti celesti e comunque degraderanno la qualità dell’immagine. Si ovvia a questo problema effettuando una esposizione su uno sfondo uniformemente illuminato (Flat Field) e per un tempo tale da portare il valore medio ADU a circa il 60% del range dinamico del sensore. Molti astronomi riprendono il Flat field all’alba o al tramonto, su una zona di cielo che presenta luminosità uniforme. Un altro metodo consiste nell’utilizzare uno schermo bianco illuminato da una lampada all'interno della cupola. Noi abbiamo utilizzato una Flat box.

8. Calibrazione dell’immagine

9. Attrezzature (fondi Europei FESR) • Telescopio di ripresa: rifrattore Skywatcher ED120 (D: 120 mm, F:900 mm) su montatura equatoriale motorizzata CGEM • Telescopio guida: Skywatcher D70 F500 • Camera guida: Magzero MZ-5m • Camera CCD di ripresa: Magzero QHY8L a colori

10. M51 – Galassia Whirlpool (immagine Raw – 28 marzo 2012 – singola posa di 10 minuti)

11. M51 – Galassia Whirlpool Effetto vignettatura Aloni Punti scuri Sintesi colore su immagine Raw (Astroart)

12. M51 – Galassia Whirlpool Sintesi colore su immagine (Raw – dark)/ Flat (Astroart)

13. M42 – Grande nebulosa di Orione

14. IC434 – Nebulosa Testa di Cavallo 1888: Williamina Fleming Grazie per l’attenzione