Der DADOS Spaltspektrograf
Dies ist das Tutorial zum Kennenlernen und Einsatz des DADOS-Spaltspektrografen in der Astrospektroskopie.
Zum Wechseln des Gitters ist es nötig, einen der beiden Würfel zu öffnen. Die kleinen madenschrauben gehen schnell verloren, so dass ich empfehler, diese durch diese Rändelschrauben zu ersetzen:
Mit Hilfe der Software SimSpec ist es möglich, verschiedene Parameter des DADOS zu berechnen. Das Excel-Blatt wurde von Christian Buil entwickelt und Ken Harrison erweitert. Ich meinerseits habe hier die geschätzten Daten des DADOS eingetragen.
Der vordere technische Teil des DADOS-Tutorials ist nachwievor aktuell, da sich an der Konstruktion des Spektrografen inzwischen nichts geändert hat. Der hintere Teil des Tutorials beschreibt die Kalibrierung mit Hilfe der Software VisualSpec, die in meinen Kursen aber seit zwei Jahren nicht mehr zum Einsatz kommt.
Nun ist es Ansichtssache, welche Software „die Beste“ ist. Außer VisualSpec gibt es auch noch RSpec, IRIS, MIDAS, IRAF usw. Ich verwende die Software BASS, die in den auf dieser Seite vorgestellten Tutorials zum Einsatz kommt.
Die Tutorials zur Kalibrierung und Auswertung von Spektren sind speziell auf die Software BASS (Basic Astronomical Spectroscopy Software) von John Paraskeva zugeschnitten. Die Anleitung gibt Auskunft über das Leistungsvermögen von BASS:
BASS ist meines Erachtens die derzeit beste Windows-Software zur Spektrenverarbeitung, deren 32-Bit- und 64-Bit-Versionen problemlos – und absturzfrei! – unter Windows 10 laufen.
BASS ist anders als andere: Angefangen bei der Vorbereitung von Spektren (u.a. Crop, Dark, Flat, Bias, Stacking), über die Kalibrierung und Vermessung (Äquivalentbreite EW, Radialgeschwindigkeit RV) bis hin zu Beschriftung und Ausgabe, können Spektren in einem Workflow vollständig mit BASS bearbeitet werden. Diese Bearbeitungsschritte werden gemeinsam in einem sogenannten „BASS-Projekt“ gespeichert. Ruft man ein gespeichertes Projekt auf, sind die meisten Bearbeitungsschritte nachträglich überprüfbar und veränderbar. BASS kann Spektren aber auch als FITS/DAT-Files kompatibel zur Weiterverarbeitung mit anderen Spektroskopie-Programmen wie VisualSpec und MIDAS speichern. Somit steht Ihnen die Welt für zusätzliche Anwendungen offen, die in BASS noch nicht implementiert oder ausgetestet sind. BASS erscheint mir zukunftsfähig, die Software wird ständig weiterentwickelt. Dazu tragen insbesondere die zahlreichen Anregungen und Tests der User bei, die sich im Forum mit ihren Ergebnissen austauschen.
Die vorgestellten Tutorials werden zusammen mit jeweiligen Musterdatensätzen zum Download bereitgestellt. Der Grundordner ist immer c:/astrobodger. In diesem Ordner erstellen Sie bitte die in dem jeweiligen Tutorial angegebenen Ordner mit den Musterdatensätzen. Selbstverständlich können Sie auch eigene Ordnernamen wählen, aber im Tutorial beziehe ich mich auf diesen hier vorgegebenen.
Editiert wurden Referenzdateien, welche die chemischen Elemente und die zugehörigen Ruhewellenlängen enthalten. Neu sind Dateien zu Referenzlampen und Label-Sets, die zur Beschriftung dieser Spektren eigens erstellt wurden. Zusammengefasst sind alle neuen oder veränderten Dateien in den Ordner Reference zu kopieren. Denken Sie daran, Kopien von Dateien desselben Namens anzufertigen, bevor sie überschrieben werden.
Die hier vorliegenden Tutorials beziehen sich auf niedrig- und mittel-aufgelöste Spektren mit den Gittern 200 Linien/mm und 1200 Linien/mm. Sinnvoll ist, mit dem einfachsten aller Fälle, der Kalibrierung des Tageslichtspektrums zu beginnen. Die weiteren Tutorials behandeln schwerpunktmäßig die Kalibrierung von Sternspektren mit Hilfe von unterschiedlichen Referenzlampen.
Die Tutorials finden Anwendung im Rahmen meiner DADOS-Workshops zur Sternspektroskopie.
Falls Sie Anregungen haben oder Ihnen Fehler auffallen, teilen Sie mir diese bitte mit, herzlichen Dank!
Überarbeitete bzw. ergänzte Referenzdateien zur Wellenlängenkalibrierung mit der Software BASS
Zur vereinfachten Wellenlängenkalibrierung greift BASS im Ordner /reference auf Wellenlängentabellen zurück. Zusätzlich werden fertige Labelsets zur Verfügung gestellt. Diese liegen hier in überarbeiteter Form vor. Kopieren Sie die Dateien mit der Endung .dat in den Ordner c:/astrobodger/reference.
Die Labelset-Vorlagen können für die bereitgestellten Musterdatensätze verwendet werden.
Hinweis: Die beiden von BASS original installierte Datei LamdaData.dat wurde ergänzt und ist identisch mit LambdaData.dat
Übersicht über die bisherigen BASS-Tutorials
Die Fraunhoferlinien im Sonnenspektrum
- Tageslichtspektrum (kein Teleskop nötig!)
- DADOS mit Gitter 200 L/mm
- Spalt: 25 Mikrometer
- CCD-Kamera STF-8300M
- Datensatz: Ein vorbereitetes Tageslichtspektrum
- Wellenlängenkalibrierung anhand der Fraunhofer-Linien
- Normierung
- Flusskalibrierung anhand eines Referenzspektrums G2 V
- Anpassung einer Planckschen Strahlungskurve
- Software: BASS
Das Linienspektrum des A1-Sterns Sirius
- Sternspektrum mit Celestron 11 EdgeHD aufgenommen
- DADOS mit Gitter 200 L/mm
- Spalt: 25 Mikrometer
- CCD-Kamera STF-8300M
- Datensatz: 10 Siriusspektren, ein Referenzspektrum
- Wellenlängenkalibrierung mit einer Energiesparlampe als Referenzlampe vor dem Teleskop
- Normierung
- Flusskalibrierung anhand eines Referenzspektrums A1 V
- Anpassung einer Planckschen Strahlungskurve
- Software: BASS
10 Einzelspektren des Sterns Sirius und ein Referenzspektrum der Energiesparlampe ESL Ormalight. DADOS, 200 L/mm.
Gepackte Datei: Sirius_ESL.7z
Das Emissionslinienspektrum des Be-Sterns gamma Cas
- Sternspektrum mit Celestron 11 EdgeHD aufgenommen
- DADOS mit Gitter 200 L/mm
- Spalt: 25 Mikrometer
- CCD-Kamera STF-8300M
- Datensatz: acht Spektren von gamma Cas, ein Referenzspektrum
- Wellenlängenkalibrierung mit einer Neon/Xenon-Plasmaröhre als Referenzlampe vor dem Teleskop
- Normierung
- Flusskalibrierung anhand eines Referenzspektrums A1 V
- Anpassung einer Planckschen Strahlungskurve
- Software: BASS
Acht Einzelspektren von gamma Cas und ein Referenzspektrum der Neon/Xenon-Plasmaröhre. DADOS, Gitter 200 L/mm
Das spektroskopische Doppsternsystem VV Cephei
- DADOS mit Gitter 1200 L/mm
- Spalt: 25 Mikrometer
- CCD-Kamera STF-8300M
- Datensatz: vier Spektren von VV Cep, ein Referenzspektrum, ein Flatfield
- Wellenlängenkalibrierung mit dem Relco SC480 NeArH-Starter
- Normierung
- Software: BASS
Hinweis zum Tutorial: Die hier vorgestellte Interpretation zur Physik des Doppelsternsystems ist nicht auf dem aktuellen Stand. Das Verfahrung zur Kalibrierung und Auswertung des Spektrums hinsichtlich der Parameter ist jedoch gültig.
Vier Einzelspektren, ein Referenzspektrum des RelcoSC480-Starters mit NeArH-REferenzlinien und ein Flatfield
in der gepackten Datei VV_Cep.7z
Untersuchung des H-alpha-Linie des Be-Sterns zeta Tauri
- DADOS mit Gitter 1200 L/mm
- Spalt: 25 Mikrometer
- CCD-Kamera ST-8300M
- Datensatz: Spektren von zeta Tau, Referenzspektren, Darks
- Wellenlängenkalibrierung mit Baader Neonlampe
- Normierung
- Messwerte bei H-alpha: Äquivalentbreite EW, Fluss V-Peak, Fluss R-Peak, Lage der zentralen Absorption CA, heliozentrisch korrigierte Lage der zentrallen Absorption HRV-CA
- Software: BASS
Diese gepackte Datei Zeta_Tau_kalibriert.7z enthält bereits das Summenspektrum zeta Tau 8x120s.fit, in dem acht Einzelspektren zu je 120s Belichtungszeit nach Abzug eines Master-Darks gemittelt wurden. Referenz ist das Neonspektrum.
Der vollständige Datensatz zeta_Tau.7z (132 MB) mit allen Einzelspektren ist über diesen Link zu erreichen: http://www.astrofoto.de/cfg/zeta_Tau.7z
Referenzlampen für die Spektroskopie mit dem DADOS-Spaltspektrografen
Der DADOS-Spaltspektrograf verfügt leider nicht über eine interne oder eine einfach einspiegelbare Referenzlampe. Ich rate davon ab, den Spektrografen vor und nach einer Spektralaufnahme eines Himmelsobjekts vom Teleskop abzunehmen und eine Lampe davorzuhalten. Das kann zu Ungenauigkeiten bei der Wellenlängenkalibrierung führen. Auch führt eine schiefwinklige Einspiegelung der Lampe vor der Teleskopeintrittsöffnung zu einer Verschiebung der Wellenlängenachse.
Im nachfolgenden Bild stelle ich eine praktikable und relativ preiswerte Methode vor, wie man eine beliebige Referenzlichtquelle einspiegeln kann. Einzelheiten sind hier nachzulesen:
Hinweis: Die Plasmaröhre der Firma Conrad Electronic ist nicht mehr im Lieferprogramm der Firma.
