ISIS

Instalación del programa

El programa ISIS de Christian Buil, es un software gratuito, muy potente y especializado en el procesado de imágenes de espectros, en el cual esta integrado, el apilado de las distintas imágenes realizadas durante la observación, para su posterior calibración. Una vez hecho todo esto, la curva resultante, la podemos abrir en otro programa, (como por ejemplo Vspec) u otro similar, para su estudio (Temperatura, líneas identificativas etc…).

ISIS, nos permite apilar imágenes Light, Dark, Bias y Flat, así como incluir una imagen de lampara de calibración, si la tuviésemos, y realizar con ella, una calibración de primera aproximación de un solo punto. También nos permite, calibrar manualmente, hacer comparación con estrellas de la misma clase (su base de datos es extensa) y así poder obtener la respuesta instrumental, además de otras muchas funciones que facilitan el trabajo, ya que una vez que le damos todos los datos necesarios, lo hace casi todo automáticamente, casi…

Para un correcto procesado de los espectros, lo ideal seria realizar todas las tomas necesarias para poder hacer una limpieza del ruido de la misma, lo mas perfecta posible, ( Light, Dark, Bias y Flat ), no es obligatorio hacer de todos los tipos, pero si seria deseable. Aun así, solo con los Light y los Dark podríamos procesar imágenes igualmente.

ISIS trabaja con archivos de formato FIT o FITS únicamente, no podremos procesar imágenes que no estén en este formato.

Lo primero que debemos de hacer (como con todos los programas), es descargarlo de la pagina oficial del desarrollador:

http://www.astrosurf.com/buil/index.html

Es aconsejable tener instalado Microsoft .NET Framework 4, si no fuese así o no sabes si tu PC lo tiene, lo puede descargar en la misma pagina de ISIS e instalarlo. Una vez hecho esto, procederemos a descargar el archivo ZIP del programa y también la base de datos, ISIS database, las cuales guardaremos en el directorio que nosotros escojamos.

Interface y configuraciones básicas

Una vez instalado, al abrirlo, nos encontraremos un interface similar o como la de la Imagen -1-. Esto dependerá de la pestaña que hay seleccionada cuando abramos el programa.

Para empezar a configurar el programa, escogeremos primeramente la pestaña – Setting – y se nos mostrara lo que hay dentro de ella. Aquí podemos ver varios campos, en algunos, deberemos introducir la información básica necesaria, para que ISIS pueda empezar a trabajar, otros podemos dejarlos como vienen por defecto. Veámoslos uno por uno.

Empezaremos escogiendo el modelo de espectrógrafo – Spectrograph model – con el que trabajamos, fijaros que entre los que nos ofrece, aparece el Star Analizer,

Aparte de este ultimo, aparecen mas modelos, si por casualidad nuestro espectrógrafo no figurara, se podría usar el más similar. En mi caso, uso o bien el Star Analizer, o uno hecho siguiendo las instrucciones de Christian Buil, como no aparece en el listado… utilizo el Modelo LISA y puedo procesar las imágenes perfectamente sin problemas.

En principio, el escoger, uno u otro, nos cambia el numero de datos, que podemos utilizar para la calibración automática, observar que por ejemplo, el ALPY 600… (modelo muy usado por los aficionados y que consta de varios módulos que se pueden adquirir por separado), nos permite escoger con o sin modulo de calibración. En caso de disponer de Modulo, se podrá automatizar más la calibración, en caso contrario… será más manual.

Una vez escogido el modelo de espectrógrafo, deberemos indicar al programa, cual será el directorio de trabajo que se usara – Working directory –.

Y esto es importante hacerlo todas y cada una de las veces que trabajemos con un espectro diferente, ya que lo guardaremos para diferenciarlo en una carpeta diferente cada vez. Deberemos tener un directorio ya preparado, en el cual se encontraran los archivos necesarios para que ISIS, pueda ir a buscarlos, identificarlos y tratarlos (Light, Dark, Bias, Flat e imágenes de calibración si tuviésemos, y aquí será también, donde ISIS guarde los archivos que genere, para realizar el tratamiento, tanto temporales como finales.

Es aconsejable tener una forma estándar a la hora de nombrar a todos estos diferentes archivos, de esta manera nos será mas sencillo con la practica preparar los diferentes archivos, antes de empezar a indicarle a ISIS cuales son y donde están, esto nos evitara errores el hacerlo siempre igual como hacerlo lo veremos un poco más adelante.

En el ejemplo y como veis, el directorio de trabajo (para este espectro) estará en el Desktop y se llamara sol_tuto. Sera un espectro de media resolución que abarcara entre los 5000 y 6000 Armstrong más o menos, en la zona visible del verde… por lo que no veremos la curva completa del espectro, solo una parte de ella. A diferencia de uno de baja resolución como el Star Analizer, que si nos muestra el espectro completo. Aunque el método de trabajo, será casi idéntico en ambos casos.

Ahora le indicaremos al programa, En que dirección guardamos la base de datos de estrellas de ISIS, así cuando le pidamos hacer una comparación con una estrella de la base de datos… sabrá a donde ir a buscarla (Imagen -4-).

En mi caso, como podéis ver, lo tengo guardado en la misma carpeta de ISIS, con el nombre -base datos isis-

El siguiente campo, (GNUPLOT software directory) es para indicar en que dirección se encuentra el programa GNUPLOT, el cual sirve para presentar la curva una vez terminada… Desgraciadamente, en las ultimas versiones de ISIS, GNUPLOT no funciona, por lo que no será necesario rellenar este campo… se dejara vacío. Quizás en versiones posteriores, se consiga volver a hacer que funcione integrado en ISIS. Existe otras opciones a GNUPLOT, como por ejemplo PlotSpectra de Tim Lester. Aunque no esta integrado tampoco, si permite abrir la curva final calibrada como archivo FIT. y poder presentarla de una forma elegante y similar a GNUPLOT. Fácil de usar y muy intuitivo, os aconsejo echarle un vistazo.

El campo -Observatory- no es obligatorio, Pero nunca esta de más, tener esta información por si la necesitásemos para algún estudio.

Pondremos la Latitud, la Longitud y la Altura desde donde se han hecho las tomas.

-Display- en este campo, escogeremos el segmento de imagen en Armstrong que podremos ver, una vez ISIS trate los diversos archivos Light y calibración, convirtiéndolos en curva de intensidades y en una imagen final (ver pestaña -Image-), -Lambda 1- será el principio y -Lambda 2- el final, yo dejo por defecto los valores que salen..

Si las imágenes, se realizan con cámara monocromo, obtendremos una imagen final monocromo como es lógico, pero el programa da la opción de obtener una imagen final con colores sintéticos, para ello deberemos seleccionar la opción -Rainbow-

El resto de los campos, los podemos dejar en su mayoría como salen por defecto.

Quizás únicamente nos podría interesar cambiar el idioma (ISIS solo esta disponible en Ingles o Frances) y como queremos que sea la extensión de los archivos finales ya procesados .FIT o .FITS.

La única opción que deberíamos comprobar, pero que tampoco es obligatorio cambiar, es la de – Erase intermediate files –, si esta seleccionado – yes – nos borrara automáticamente todos los archivos intermedios que se generan durante el procesados, de no ser así, guardara todos en el directorio de trabajo… y os aseguro que son muchos archivos

Una vez tengamos configurada la pestaña – Settings –, podremos pasar a configurar la pestaña – General – y la pantalla que nos aparecerá será la de la imagen de abajo.

En esta, también nos encontraremos varios campos para configurar, empezaremos por los que usaremos para nombrar los distintos archivos de imágenes, que hemos tomado en la sesión.

Hagamos una pausa aquí un momento, antes de continuar. He de deciros que una vez tomadas las diferentes tipos de imágenes, lo primero que debemos hacer, es darles un nombre y un numero que ISIS pueda reconocer sin problema. Por ejemplo… si realizamos 10 imágenes Light y nuestra cámara las ha nombrado con una numeración consecutiva (1…2…3…4…5…etc.) les cambiaremos el nombre y les asignaremos uno que ISIS reconozca. Lo mejor será ponerles un nombre raíz seguido de un guion bajo (este ultimo guion bajo es importante) y el numero de imagen que es de la secuencia hecha. Para este tutorial, yo las he renombrado de la siguiente manera sol_tuto_1 / sol_tuto_2 / sol_tuto_3… etc. La razón de usar el guion bajo es por dos razones, la primera es que ISIS no nos dará error con este símbolo en el nombre y la segunda que ISIS buscara en el directorio de trabajo todas las imágenes que tengan el nombre raíz igual (Root name) y que terminen en guion bajo, que en nuestro caso es sol_tuto_ y tendrá en cuenta todas y cada una de ellas para el procesado.

Se ha de realizar lo anterior para todos los tipos de imágenes (darks, bias y flats) hechas durante la sesión, si se hubiesen hecho.

Esto resulta un poco tedioso, ya que muchas veces realizamos muchas tomas y en muchos casos nuestra cámara no nos permite nombrarlas como nosotros quisiéramos, y tendremos que realizarlo de una en una, así que ISIS tiene una opción muy interesante, que nos facilitara la tarea y nos ahorra un buen trabajo. Esta opción se encuentra en la pestaña – Misc – sub-pestaña – Rename – . Como podéis ver en la imagen de abajo, solo nos lo permitirá hacer con archivos de imagen tipo FITS o FIT… que son los usados normalmente para astronomía y los que ISIS admite…

Seguir los pasos indicados en la imagen superior y enseguida los tendréis renombrados. Recordar poner un nombre raíz de salida diferente para cada uno de los distintos archivos que tengamos (bias_ / flat_ / dark_)

Una vez hecho, en la carpeta de trabajo, tendremos duplicadas las imágenes, unas con el nombre antiguo y otras con el nuevo, podremos borrar las antiguas sin problema, ya que no se ha tocado nada en ellas, salvo el nombre.

Una vez renombrados todos los diferentes archivos y borrados los antiguos, nos quedara algo similar a la imagen de la derecha y ahora podemos empezar a decir a ISIS como se llama cada cosa.

Lo primero que deberemos hacer es especificar a ISIS, el nombre que usaremos como raíz de las imágenes – Root name – que coincidirá con el del – Object –, pero este ultimo sin guion bajo final, – Object – será la forma con la que ISIS nombrara los archivos finales, los cuales nos entregara en formato .TIF para la imagen y en formato .DAT para las curvas de intensidades.

El siguiente campo a rellenar, será – Generic name – este es exactamente el mismo que el puesto en – Root Name – y le sirve al programa, para buscar todos los archivos que empiecen por este nombre y que terminan en guion bajo, seguidos por la numeración que tengan. Para que los localice, a la derecha del campo – Number – hay un botón, tendremos que pulsar en el, y nos aparecerá el numero de archivos que ISIS localiza en el directorio de trabajo.

En nuestro ejemplo podemos ver que ha localizado 20 archivos que coinciden con el nombre raíz dentro de nuestra carpeta de trabajo… señal de que lo estamos haciendo bien 😁

Bien, Ahora le toca el turno a – Calibration –. Aquí pondremos el nombre que le dimos al archivo de imagen de calibración… si lo hubiésemos realizado. No es obligatorio usar este campo, si no necesitamos que nos calibre automáticamente, bien porque no hemos realizado estas imágenes o porque queremos calibrar nosotros.

En mi caso, termino calibrando manualmente, con varias líneas sacadas de la imagen de la luz de Neón (Ne) o Mercurio (Hg), las cuales realizo durante la sesión, esto quiere decir que le asigno yo manualmente, en que pixel cae cada una de las líneas de la imagen de Ne o Hg y a que Longitud de onda corresponden. Si hubiésemos realizado estas imágenes de calibración y deseamos usarlas en automático, necesitaremos seleccionar el tic que queda a la izquierda de – Spectral calibration –. Lo veremos mas adelante, cuando empecemos a hacer el tratamiento de las imágenes.

Por ultimo, nos queda poner los nombres con los que queremos que guarde ISIS los archivos finales de los offset, dark, y flats una vez sumadas y tratadas todas las imágenes de estos archivos por el programa. Yo los suelo llamar masterbias, masterdark y masterflat… pero esto es a gusto del consumidor.

Lo siguiente que debemos hacer es ir al campo – General parameters – aquí pondremos el tamaño del Pixel que tenga nuestra cámara en Micrómetros y el nombre que tendrá el archivo de cosmética, que ISIS necesita para el procesado y que nosotros obtendremos mas adelante como veremos. En – Cosmetic file –. en mi caso, lo suelo nombrar cosmetic a secas.

Por ultimo el campo de – Instr. responsivity – lo pondremos mas adelante, cuando ya tengamos hallada la respuesta instrumental y nombrada la curva de la misma, es entonces cuando pongamos el nombre en este campo. Esto es obligatorio si preferimos que lo haga el programa automáticamente, como yo suelo hacer este paso manualmente, no lo relleno, ya que me obligaría a repetir el paso completo de tratamiento de nuevo, pero esta es una elección vuestra…

El resto de los campos, los podemos dejar como vienen por defecto.

El siguiente campos a escoger será – Spectral calibration – aquí podremos escoger entre – Predefinided mode – el cual nos da varias opciones dependiendo del equipo que usemos (ver el desplegable), – Predefined dispersion equation – esta usara para calibrar, los puntos de calibración definidos por nosotros manualmente (el que yo uso cuando lo hago en automatico, pero me obliga como dije antes a pedirle a ISIS que procese todo de nuevo) o – file mode – que usara el archivo que hemos guardado, con los puntos que definimos anteriormente, este archivo cuando lo generamos se guardara con formato .lst.

En – Output – pondremos los datos del instrumento, observatorio y observador. Aquí es interesante el campo – R –, el cual nos dará el valor de resolución que nos ha salido en el procesado, una vez realizado. La resolución, es la capacidad que tiene el equipo de separar dos diferentes picos muy cercanos uno de otro, cuanto mas alto el valor… mas resolución, no confundir con la dispersión, que son el numero de Armstrong que corresponde a cada pixel de nuestro sensor de imagen.

Y por ultimo, en – Files name preffix and suffix – pondremos el guion bajo, para que ISIS sepa como terminan los nombres de nuestros archivos, si nos acostumbramos a finalizar así dichos nombres… no lo tendremos que cambiar nunca.

Bueno, una vez configurado todo, ya podemos empezar a tratar nuestra imágenes. Como veis algunos campos de lo anteriormente explicado, no los volveremos a cambiar… otros como la dirección de la carpeta de trabajo, o los nombres de las imágenes de los espectros, tendremos que poner el que corresponda a cada espectro.

Procesando un espectro

Bueno, vamos a realizar nuestro primer espectro con ISIS, para ello he escogido un espectro de la luz solar que ilumina las nubes, he usando para ello una rendija fija construida por mi. Dada la cantidad de luz que el Sol nos brinda… este espectro saldrá bastante definido y con poco ruido, ya que se necesitan tiempos de exposición muy cortos… no será así en el caso de espectros de estrellas con equipos de poca apertura, los tiempos aumentaran y con ellos los problemas, por lo menos en mi caso… pero el tuto es para el uso del ISIS y me centrare en ello… por ahora.

Lo primero que tendremos que hacer, será obtener los archivos masterbias, masterdark, masterflat y cosmetic, para ello debemos ir a la pestaña – Masters – y nos encontraremos todo lo necesario para hallar estos archivos, como podemos ver en la imagen de abajo.

En el primer campo señalado como – Compute an offset image – deberemos poner el nombre raíz de las imágenes bias, seguido de guion bajo, recordar que ISIS buscara todas las que empiecen por el y terminen en ese guion bajo. Al dar al botón de – image number – veremos el numero de imágenes que ha localizado en total (20 en nuestro ejemplo). En – Result –, ponemos el nombre del archivo de salida, el que queremos que el programa, una vez computado nos ponga, debe ser igual al que pusimos en la pestaña – General – y ya podemos dar al botón – Go –, ISIS guardar un archivo en la carpeta de trabajo con el nombre masterbias.

El siguiente paso será hallar el masterdark, se procederá igual que en el apartado anterior, pero esta vez incluiremos ya el masterbias que obtuvimos en el paso anterior.

La salsa del asunto de este campo, esta en – Dark coef. – si no ponemos nada en este campo, ISIS hallara un masterdark de un tiempo de exposición total, equivalente a la suma de todos los tiempos individuales de cada imagen dark_ y lo usara con cada imagen light (sol_tuto_) individual y los tiempos no serán los mismos, así que toca sacar papel y lápiz.

Por ejemplo, en nuestro caso, tenemos 20 imágenes dark, con un tiempo de exposición cada una de 1.7s, esto suma en total 34s y de este tiempo total se realizara el masterdark, pero nuestras imágenes light son de 1.7s así que para que obtengamos un masterdark, con el tiempo correcto, deberemos dividir el tiempo de un light individual entre el tiempo total de la suma de todos los dark (1.7/1.7*20= 0.05) y este será el coeficiente que pondremos en – dark coef – , si no lo hacemos la imagen final saldrá degradada… ya podemos dar a – Go – y obtener nuestro – masterdark –.

Pero esto no termino aun, necesitaremos también un masterdark para hallar el masterflat…🤪… y como los tiempo de exposición de los flat no serán iguales que los de los light… toca hallar un coeficiente para ellos, a este masterdark, lo debemos llamar de otra manera, así que en – Result – pondremos el nombre de masterdark_flat por ejemplo, para no confundirlos… es un poco de lio al principio, pero enseguida lo cogemos, aunque nos parezca que tengamos más masters que los del universo o los de master chef.

Así que como los tiempos de exposición individuales de los flats, fueron de 18.86ms o 0.01886s deberemos dividir este valor en segundos, por el total de la suma de todos los dark (0.01886/1.7*20= 0.0005547) y este será el nuevo coeficiente para los masterdark_flat. 😵. calma, calma que ya paso todo… 😅

Una vez que tengamos los dos masterdark necesarios, podemos pasar a – Compute cosmetic –

Afortunadamente, en – Compute a cosmetic file –, solo usaremos el masterdark que ya tenemos y poner el nombre del archivo de salida – cosmetic – y darle al – Go –

El siguiente campo – Compute a flat field image – se rellenara de una manera similar, a como hicimos en los demás campos, nombre raíz de archivo con guion bajo (flat_), en – dark image – en este caso, pondremos el masterdark_flat calculado anteriormente y en – offset image – el mastebias que también tenemos realizado, en – result –, que nos lo guarde como masterflat, vuelvo a recordaros, que son los nombres que especificamos en la pestaña – General –, y podemos dar de nuevo al – Go –

Una vez hecho todo lo anterior, iremos ahora a la pestaña – Calibration –

Aquí, como podemos ver, también hay varios campos… veámoslos de uno en uno.

En este primer campo, nos aparecerá en – Image to process – el nombre de la primera imagen de el grupo light, si no apareciese, lo tendríamos que poner nosotros. Podremos escoger la que prefiramos de entre todas ellas, sirve para visualizar el espectro, en el área de la imagen e indicarle a ISIS algunas cosas, antes de permitirle que comience con el apilado de imágenes.

– Calibration image – en nuestro caso, no nos permitirá modificar nada, esto es por no haber activado en la pestaña – General – el campo – Spectral calibration –. Si lo tuviésemos activado, deberíamos indicarle el nombre de la imagen de calibración, que en este caso aparece la que tenemos (neón). Si no pusiese el programa el nombre, lo deberemos de hacer nosotros, esto nos permitiría verla en el área de imagen y seleccionar una sola línea de entre todas las que salgan, para realizar una calibración de aproximación, que hará automáticamente solo con este punto. Yo prefiero no tenerlo seleccionado y como dije antes, calibrar manualmente y guardar un archivo con los puntos de calibración.

En este campo, los valores correspondientes a – Tilt angle –, – Smile Y – y – Radius – no necesitaremos rellenarlos, se pondrán ellos automáticamente más adelante, cuando le indiquemos a ISIS que los calcule. Tilt corresponde al ángulo de inclinación que suelen tener las líneas del espectro, ya que no suelen salir perfectamente verticales. Smile, es lo que se conoce como sonrisa y es la forma de arco, que tienen también suelen las líneas, sobre todo con algunos equipos, radius, es el radio que tendría una circunferencia con dicho arco (en pixeles)

Por ultimo en – x coordinate of line at wavelenght – seria donde deberemos poner el valor de la longitud de onda, en Armstrong, de la línea de calibración del neón o de Mercurio, la línea que hayamos escogido de entre todas las posibles, y usada para la calibración automática de un solo punto, (en la imagen figura el valor 6506.528 A), después debemos poner a que pixel corresponde ese valor, (aquí podemos ver que corresponde al pixel 2144). ¿Como encontrar el nº de pixel?… veremos luego como podemos saberlo.

En el campo – 3 -, podemos escoger en – Vertical coordinate – la altura de la línea (en el eje Y), a partir de la cual podremos seleccionar el área inferior y superior, que se usara para realizar el Binning o procesado de intensidades luminosas de la curva final, en este caso esta altura esta situada en la el pixel 563. Lo que hace es agrupar todos los pixeles en vertical, para sacar la intensidad media de todos ellos.

Si pasamos el ratón por encima de la imagen del espectro, vemos que hay una crucecita (+), esta nos indica el lugar donde estamos situados en la misma, pero también nos da los valores de las coordenadas en pixeles de los ejes X e Y, esto lo podemos visualizar en los campos de la zona inferior derecha de la imagen. Es aquí donde podremos ver también el numero de pixel del eje X, aquel que necesitábamos para indicar a que longitud de onda corresponde para la calibración de un solo punto…lo que vimos en – x coordinate of line at wavelenght –

También podremos escoger la altura de la zona de Binning, solo pondremos la cruz donde nos interese del eje – Y –, pulsamos dos veces seguidas el botón izquierdo del ratón y esa será la posición, en la que se colocara la línea central del área de Binning y a la vez colocara el valor del pixel en el campo – Vertical coordinate – que vimos anteriormente.

Si pinchamos en el botón – Binning zone adjustment – se nos abrirá la ventana para definir los diferentes valores de las áreas de trabajo. En – Ysup1 e Ysub2 – podremos escoger la altura del área que ISIS, usara para quitar el error que puede dar el resplandor del cielo, en este espectro no lo necesitamos, pues no tenemos camo celeste en él, y aunque tenemos escogido un área para ello, ISIS no lo tendrá en cuenta, ya que… si miráis la imagen de la pestaña – General – hay seleccionado que no lo tenga en cuenta , buscar – Sky not removed – y lo veréis. En el caso de que vuestro espectro si tenga cielo rodeando el espectro, deseleccionarlo para que el programa pueda calcularlo y restarlo de la curva del espectro final.

– Y0 – es la línea central, esa línea roja horizontal, es donde deberemos ponerse el espectro. – Binning height – es la anchura que tendrá la zona de – binning area –, esa de la que hablamos antes para realizar los cálculos, con agrupamiento de Pixeles y bla, bla, bla….🤐

– Predefinided values – son valores para los anteriores parámetros y que el programa tiene definidos por defecto, podemos escoger entre los cuatro posibles que ofrece, si nos sirvieran, no necesitaríamos meter los valores manualmente, para usarlos, necesitaremos seleccionar esta opción.

Por ultimo, en el campo Nº 4, nos encontraremos los botones – Tilt – y – Smile –. El primero, si seleccionamos una de las líneas del espectro en vertical con la cruz cursor del ratón, y lo pulsamos, nos calculara el ángulo de inclinación que tiene la línea seleccionada, poniendo ese valor en la casilla – Tilt angle – lo mismo para – Smile – que pondrá automáticamente el valor de – Smile Y – y de – Radius – en la casilla correspondiente, campo Nº2 anteriormente visto . Estos valores son importantes, ya que se tendrán en cuenta cuando se haga los cálculos para el procesado.

A la derecha podemos ver, la línea seleccionada para el calculo de – Tilt – y – Smile –. Existe otro botón también interesante e importante, en este ejemplo tampoco esta activo, es el que corresponde al ángulo de – Slant – con el se calcula la inclinación del espectro en horizontal, por lo que la selección deberemos hacerla en ese sentido, en vez de vertical… como la que tenemos en la imagen de la derecha. Se usa con espectros del tipo Star Analyzer y que nos salen en horizontal. Similar al que podemos ver abajo, fijaros en la inclinación que tiene, – Slant – nos la corregirá.

Bien, llegados a este punto… ya podemos procesar, ya tenemos todo configurado… Archivo de trabajo, nombres raíz, masterdark, masterbias, masterflat, Tilt, Smile, Slant si fuese el caso, etc… llega el momento ansiado de procesar… pues pasemos a la pestaña – Go – 😎

Y… esta es de las mas difíciles… ¡¡Dale al !! – Go – . Si todo esta bien…. ISIS empezara a hacer su trabajo, apilado, restado de masters etc… todo lo que va haciendo lo podemos ver en el campo blanco de la imagen superior, si no hay error, al finalizar podremos ver nuestra imagen tratada en – Display image – o nuestra curva de intensidades en – Display profile –.

Calibrando la curva de intensidades

Si pulsamos el botón de – Display profile – nos llevara directamente a la pestaña – Profile – y podremos ver nuestra flamante curva sin calibrar (en este caso).

Antes de empezar a calibrarla, como siempre, veremos que es cada campo.

En el primer campo, podemos ver el nombre que ISIS le ha puesto al archivo de la curva – Profile name – siempre empiezan con @ más el nombre raíz, si le damos al botón – Display – nos mostrara la curva que esta escogida en el campo del nombre, que en este caso es la del tutorial. Si nos diese un error… mirar a ver si tenemos seleccionado archivo tipo DAT y no FIT, ya que el programa la guarda una vez tratada en ese tipo de archivos, si deseamos tenerla en FIT la deberemos guardar nosotros .

El campo Nº2 se, nos muestra el pixel en el que esa situada la línea de cursor, y que intensidad tiene. una vez calibrada la curva, ya no mostrara el pixel, si no la longitud de onda en el que esta situado el cursor – Wavelenght – y la intensidad que le corresponde – Intensity –, esto ultimo no cambia.

En el campo Nº3, podremos poner manualmente la escala de la curva en el eje Y con – Hight level – y – Low level – o dejar que el programa lo haga en automático manteniendo seleccionado – Automatic threshold – , yo aconsejo dejar que el programa lo haga…

Y ya llegamos a la chicha del asunto, el campo Nº4.

En primer lugar nos encontraremos el botón – Full – si lo pulsamos, aparecerá un desplegable en el cual podremos escoger por que factor multiplicaremos la escala correspondiente a la coordenada – X – para ampliarla (la de los Pixeles), es muy útil cuando estamos calibrando, ya que vemos muy claramente, en que sitio esta exactamente el punto al que queremos asignar una longitud de onda para calibrar.

El botón – Save – no creo que requiera explicación, solo comentar que cuando guardemos alguna curva, es conveniente guardarla en los dos formatos, tanto en .DAT como en .FIT ya que algunos programas externos, usan este ultimo formato y no el primero, como por ejemplo PlotSpectra.

– Header – nos permitirá editar la cabecera del archivo .FIT y poner los datos en ella que nos interesen.

– Database – este nos abrirá la base de datos de estrellas que ISIS tiene guardadas, recordáis la dirección que pusimos en la pestaña – Settings – al principio del tuto, pues era para entre otras cosas, esto. Al abrirla podremos escoger entre varias opciones de catálogos estelares. La ventana que se abrirá es como la de abajo. Al dar a – Display – en cualquiera de las posibles opciones, nos la presentara en pantalla y podremos ver si es la que nos interesa, para más adelante, poder usarla para comparar con la nuestra. Como recuperar de nuevo la nuestra en pantalla… pues dando al – Display – desde – Profile –.

– Dispersion – este será el botón que usaremos, para hacer la calibración. Nos abrirá una ventana, en la que se pondrán las longitudes de onda y el pixel al que se les relaciona, así como otros parámetros que veremos luego como se escogen.

– Response – como su nombre indica, la usaremos para encontrar la curva de respuesta y poder ajustar la nuestra a una estándar.

– Compare – compara nuestra curva, con la que escojamos de la base de datos, así podremos ver si la calibración realizada esta bien hecha o debemos volver a hacerla.

– Continuum – nos calculara automáticamente o lo podemos buscar nosotros, una curva suavizada, que sigue la tendencia de la que tengamos en pantalla en ese momento, esta una vez hecha nos servirá como curva de respuesta instrumental.

– Edit – te permite editar los valores de todos y cada uno de los pixeles o para cambiarles el valor de intensidad… nunca lo he usado… pero ahí esta.

– FWHM – valores a media altura de las líneas de emisión o absorción, tampoco lo he usado, pero también esta ahí, por algo será.

– Arithmetic – al pulsar sobre el, se nos abrirá una ventana, con distintas opciones matemáticas para realizar entre archivos de espectros, esta si es importante, ya que permite dividir un Profile entre otro o ente un valor numérico, multiplicarlos, sumarlos etc.. se usa bastante como ya veréis.

– H2O – nos servirá para restar las líneas Telúricas correspondientes al H2O Atmosférico, si deseamos quitarlas. Se realiza jugando con deslizadores hasta dar con el resultado que nos interese.

– Shift – podremos mover la posición de la curva a la izquierda o derecha tantos Angstroms o Km/h como especifiquemos. Tiene su valor, ya que debido a los diversos movimientos a los que estamos sometidos (rotación, traslación etc..) hay un efecto Doppler que suele mover todo el conjunto del espectro o bien a la derecha o bien a la izquierda… aquí se puede corregir o calcular esa velocidad.

– Normalize – Como indica su nombre, nos normalizara la curva a los valores que usan las curvas estándar, lo necesitaremos una vez calibrada, para poder comparar con otras, ya que pone las escalas a unas estándar.

– Crop – nos servirá para cortar una parte de la curva.

– Filter – con el se puede aplicar un filtro gaussiano, a la curva que tengamos en pantalla. Interesante si queremos suavizarla.

Bien… pues ahora empecemos a calibrar. Lo primero que haremos para poder calibrar la curva mediante la luz de calibración, es pasar a formato .DAT esta ultima, ya que la tenemos en formato .FIT de imagen, hay que transformarla en datos para una curva.

Esto se hace de manera muy sencilla, en la pestaña – Tools – subpestaña – Spectra 2 – tenemos la forma de hacerlo, usaremos – Extract a raw spectral profile – y pondremos el nombre de la imagen a transformar; el nombre del Dark si lo tenemos, para este caso no se hizo, el nombre del offset que usaremos, y que si tenemos que será nuestro masterbias y el nombre que queremos que salga en el archivo .DAT, que será neon de nuevo. Solo nos queda… darle a – Go –

Una vez hecho esto, en nuestra carpeta de trabajo, ya tenemos un archivo neon.dat que podremos cargar como curva para la calibración.

Volvamos a la pestaña – profile –. Si ponemos ahora el nombre de neon en el campo – Profile name – y damos a – Display – (fijaros que tengamos escogido DAT) nos aparece la curva de la luz de neón y podremos ver las líneas de emisión para calibración. Sus longitudes de onda, son conocidas, y las usaremos para indicar a ISIS, a que longitud de onda corresponde el pixel donde se encuentran.

Bien, pues vamos a volver a cargar nuestra curva por calibrar, ponemos de nuevo el nombre de ella en el campo – Profile name – (@sol_tuto) y después – display –. Con ella cargada, lo que haremos será restarle la curva de neón, pero tenemos un problema… por lo menos en este ejemplo, las intensidades de cada una de ellas son muy distintas. Mientras que la del @sol_tuto tiene valores, muy… pero que muy altos, la de neón los tiene muy… pero que muy bajos, tendremos que igualarlos, si no al restarlas, ni se entera.

Esto se soluciona fácilmente… con la curva de @sol_tuto abierta, nos vamos a – Arithmetic – y en – Nomilize at maximal value – le damos a – Compute – y ya tenemos la curva con unos valores de intensidad con los que ya podemos trabajar, guardarla con el mismo nombre, así nos ahorraremos repetir este paso, cada vez que necesitemos llamarla de nuevo.

Ahora de nuevo desde – Arithmetic – usaremos la opción – Substract a profile – y restaremos el archivo de neón del de @sol_tuto

Hecho esto, nos aparece la siguiente curva. En ella se ven con claridad, donde están situadas las líneas del Ne y a la vez vemos el Triplete de Mg de la luz Solar, que también lo usaremos para la calibración. He puesto a que pertenece cada pico para la calibración y la longitud de onda a la que corresponde. El Neón tiene sus líneas de emisión hacia la parte roja del espectro, por eso salen todas a la derecha, hubiera sido conveniente en este caso, usar una luz de Hg también, ya que tiene líneas de emisión en la parte Izquierda del espectro y lo podríamos cubrir casi completo, aun así, el espectro solar tiene líneas de absorción muy conocidas y usaremos las del triplete de Mg para completar la calibración. En otras estrellas… deberemos usar las dos Hg y Ne o guiarnos por las líneas de Balmer si estuvieran reconocibles y no tuviéramos luces de calibración.

El siguiente paso será ir a – Dispersion –, e ir indicándole los diferentes puntos para calibrar.

Nos aparecerá una ventana como la de la izquierda, si algunos de los 13 campos llamados – Line# –, tuviera valores, daremos al – Reset – para limpiarlos. El campo de la izquierda de Line #1…13, es para la longitud de onda y el de la derecha, para el pixel al que corresponde.

Arriba a la derecha podremos elegir el algoritmo que se usara para la calibración, – 1st / 2nd / 3rd/ 4th Order – cuanto mas alto el orden, mas líneas de calibración necesitaremos. Cada orden tiene un mínimo que si no se cumple, ISIS nos dará un aviso y tendremos que bajar de orden.

Para meter los datos de las longitudes de onda, lo debemos hacer, si o si, manualmente, pero el Nº de pixel al que corresponda, lo podemos hacer de una manera manual o automática, para lo primero, debemos seleccionar – Manual edition – y esto nos permite introducir el Nº de pixel… o podemos dejarlo sin activar, meter solo la de longitud de onda y poniendo la línea del cursor encima del pixel que nos interesa, pulsar dos veces el botón izquierdo del ratón, y el programa rellenara automáticamente el campo del Nº de pixel…. Creo que en la imagen de abajo y se vera con mas claridad…

Debemos de hacerlo para todas las líneas de calibración que tengamos o que queramos usar, cuantas más, mejor. Es lo más tedioso… pero muy importante. Una vez tengamos los campos rellenados, pulsamos el botón – compute polynom – y si todo va bien, nos devolverá un resultado del calculo en el área informativa de la parte inferior. Si el valor – RMS – esta por debajo de 1 será una calibración bastante, digamos potable y la podemos usar. En el ejemplo se ha usado el orden 3 y se ha obtenido un valor de 0.137 para RMS. Guardaremos el listado de líneas – Save current line list – y el polinomio – Save current polynom –.

Como la que queremos calibrar es @sol_tuto, pues volvemos a cargarla de nuevo en – Profile – , para ello solo tendremos que pulsar el botón – Display – y en la ventana de – Dispersion – pulsar – Calibration –. Ahora fijaros que en el campo donde nos daba el Nº pixel (abajo izq. donde trae Wavelenght) ya nos da el valor en Angstroms… Veamos si nuestra calibración es aceptable, vamos a compararla con otra y de paso sacar la respuesta instrumental. Pero antes salvaremos la curva calibrada con el nombre sol_calibrada, hay que guardarla en formato .DAT

El Sol es una estrella de clase G3V, busquemos una en la base de datos igual o lo más similar posible y comparémoslas.

Para ello, nos dirigiremos a – Response – y pulsamos el botón – Selec a reference spectrum –, y entre todas las librerías que hay en la ventanas que se nos abrirá (que es muy similar a – Database –), buscaremos una igual o lo más cercana posible al tipo de espectro que buscamos.

He escogido la librería – Miles – y en el desplegable, busque una estrella de la misma clase estelar que el Sol, tipo G3V. Pulsaremos – Select (all) – una vez seleccionada, solo hay que dar a – Response – y nos mostrara la curva seleccionada (roja), la nuestra (azul) y otra que corresponderá a la división entre la nuestra y la escogida en la base de datos (verde). Los campos – Threshold up y down – nos servirán, para cambiar la escala de la coordenada – Y –. El valor de – Shift – nos permitirá mover el conjunto de nuestra curva, tantos Angstrom como le pongamos, un valor positivo lo moverá hacia la derecha y uno negativo a la izquierda, muy útil si nuestro espectro sale movido en su conjunto, en referencia a la curva de comparación (G3V).

Yo no cambiare nada, aunque la calibración no ha sido perfecta, nos servirá para el tuto.

Si nos parece que se corresponden bien, podemos pulsar – Response – y nos quedara sola la división (ahora en color azul).

Con ella, se podra encontrar la respuesta instrumental. Para esto, deberemos suavizarla, asi que iremos al botón – Continnum – y se nos abrirá una nueva ventana.

Podremos buscar nosotros la escala mas adecuada, o dejar que el programa lo haga automáticamente mediante – Automatic #1 y #2 –, mi preferencia es manualmente, ajustas mejor la forma de la curva, pero esto es al gusto de cada uno.

Después de varios intentos, la dejado como la podéis ver mas abajo. la deberemos de salvar también como archivo .DAT con el nombre que queramos… curva_respuesta por ejemplo o como queráis.

Una vez guardada, volvemos a abrir el archivo sol_calibrado y en – Arithmetic – escogeremos la opción – Divide by a profile – y pondremos el nombre que le hemos dado a nuestra curva de respuesta – curva_respuesta –. Solo nos falta pulsar, – Compute –

Y Voalá… ya tenemos nuestro espectro calibrado y normalizado, y como siempre, la debemos de salvar con el nombre que nos apetezca… yo he puesto sol_final.

Como podemos ver, los extremos, son inutilizables, así que los cortaremos, para ello usaremos la opción – Crop – al pulsar el botón, nos aparece una ventana en la cual podremos poner la longitud de onda de inicio y de final del corte, la cual podemos saber con la línea cursora….

ahora, toca guardar, la salvaremos como DAT y FIT, y podremos abrirla en otros programas, más dedicados para búsqueda de líneas identificativas de elementos, temperaturas, etc… Un programa muy adecuado y del que ya se ha realizado un tuto es VisualSpec (Vspev)…

Y con esto, doy por finalizado el tuto. El programa tiene muchas mas opciones, que o bien no uso o bien desconozco su utilidad… por ahora. Seguramente habrá otras formas de calibrar, y ajustar las curvas, para dejarlas usables para la búsqueda de elementos y compuestos, este es una de ellas y os servirá como comienzo, para buscar vuestro método.

Os dejo también unos ejemplos, para que podáis ver como quedan el espectro en PlotSpectra, esta dividido en 3 partes, eso permite ver con mas claridad, la multitud de líneas de absorción que tiene nuestra querida estrella en la zona del espectro que se ha obtenido.

Se que el tuto ha sido denso, pero ISIS es un programa muy completo, de hecho daría para escribir un tutorial como el Quijote, pero por ahora con esto… vamos sobrados 😅

En el libro » Observacion espectroscopica» de Miguel Rodriguez Marco (Astromarcombo), se puede encontrar, otro método mas sencillo para procesar nuestras imágenes de espectros, os aconsejo que no dejéis de echarle un vistazo.

Otro lugar interesante y que es casi obligatorio visitar, la pagina oficial de Christian Buil, esta se aloja en Astrosurf.com y su link es el siguiente. No dejéis de visitarlo, merece la pena.

http://www.astrosurf.com/buil/index.html

Y como siempre… Un saludo y buenos cielos.

Desde