FaintFuzzies im 12Zöller + EMCCD

Hallo Astrobegeisterte,
am letzten Wochenende, genauer am 12.04.2016, habe ich eine Reihe NGCs und 2 Ms am mondlosen Südhimmel jeweils mit 2000Bildern a 0,5s abgelichtet, also 1000s Belichtungszeit. Aufnahmeinstrument war ein Meade 12ACF mit 3000mm Brennweite und Andor IXON897D EMCCD. Die Bildgröße ist etwa 10min im Quadrat. Nur ein Astronomik Luminanzfilter kam zum Einsatz, also alles schön Schwarzweiss.

M74 - eine hübsche und bekannte Spirale

M77 - Balkenspirale mit aktivem Kern, Rechts gestretcht mit schwachen Gezeitenarmen

NGC157 - eine kleine Spirale

NGC210 - eine weitere Balkenspirale

NGC274 + NGC275 - ein eng umschlungenes Pärchen

NGC474 (Links) + NGC470 (Rechts), NGC474 weist schwache Gezeitenarme auf, rechtes gestrechtes Bild

NGC520 - eine "Irreguläre"

NGC660 - eine Weitere

NGC772 - im Jahr 2003 zwei fast gleichzeitige Supernovae

NGC7743 - eine weitere kleine Spirale

NGC7479 - eine Balkenspirale/Seyfertgalaxie/Liner

Viele Grüße
Tino

Hallo Andreas,
danke für deine Rückmeldung. Ich habe an diesem Wochenende noch zwei längere Projekte belichtet, einmal die NGC891 mit 20000 Bildern a 0,5s, also insgesamt etwa 2,8h, und den Krebsnebel M1 mit 40000 Bildern a 0,5s, also 5,6h. Zusätzlich habe ich mich auch am Einsteinkreuz versucht, aber erfolglos, was nicht so ganz verwunderlich ist. Ich habe aber die Daten noch nicht ganz fertig.
Die Schnappschüsse der obigen Objekte sind eigentlich nur als Test gedacht, um zu schauen, wie weit man mit 17min Belichtungszeit kommt und ob die Auflösung auch für tiefstehende Objekte noch passt. Ich habe die älteren DSS-Bilder als Maßstab genutzt und nach 17min Belichtung ergibt sich eine Grenzgröße von etwa 20mag, bei 2,5arcsec FWHM. Eigentlich schon ziemlich gut und nicht viel schlechter als die DSS (an das neuere SDSS komme ich natürlich nicht ran). Auch die tiefstehenden Objekte sind eigentlich ganz ordentlich geworden. Die Auflösung sollte sich noch steigern lassen, aber da das Sampling bei 1,1arcsec/Pixel liegt (16um große Pixel), ist nicht viel mehr drin. Werde wohl das nächste mal ein 2x-Televue-Barlow ausprobieren. Die Bilder sind übrigens fürs Stacking auf 0,55arcsec/Pixel leer hochskaliert, da dann noch ein bisschen mehr Auflösung herauskommt. Leider sind die Bilder dadurch fürs genüßliche Betrachten etwas groß und weich geraten, sorry.
Geschärft habe ich nicht, da eigentlich zu wenig Signal vorhanden ist. Der Hintergrund wirkt so schon gequält, da ich versucht habe alles rauszuquetschen. Der Dynamikumfang ist bei 2000Bildern schon ziemlich groß und im Originalbild ist nichts ausgebrannt. Ist halt log-gestretched und zusätzlich mit Gamma 0,05. Die Bilder sind nicht Flatkorrigiert, daher die Donuts und der wellige Untergrund (Polierspuren der Backilluminated-CCD). Die Flatkorrektur ist bei den kurzbelichteten Bildern mit kaum Signal etwas problematisch. Habe ich noch keine richtige Lösung gefunden. Die Pixelfehler unten links und der schwarze Strich sind jeweils einzelne Charge-Traps (Ladungsfallen - ein Anteil Elektronen werden einfach im Substrat verschluckt), welche durch das unzureichende Polar-Alignment zu Strichen werden. Lassen sich nicht wirklich korrigieren, sind halt gemeiner als Hotpixel. Bei der EM-CCD zählt halt jedes Elektron. Hotpixel gibts übrigens fast keine bei -80°C Kühlung. Alles in allem ziemlich effektiv die Aufnahmetechnik, kann man bsp. schon einige Galaxien pro Aufnahmesession nach Supernovae abklappern.
Viele Grüße Tino

Hallo Ralf,
habe halt alles was etwas größer erschien, knapp hinterm Meridiandurchgang wegfotografiert. Sind ein paar interessante Objekte dabei, aber alle recht klein. Kann man sich vermutlich Jahre dran austoben. Die Sterne sind ordentlich rund geworden, ich denke hier war die Atmosphäre noch nicht maßgebend. Die hellen Sterne haben allesamt eine "Fahne", da die Frametransfer-CCD das belichtete Bild in 0,5us in einen abgedunkelten Bereich schiebt. Bei 0,5s Belichtungszeit ist die 0,5us Transferzeit halt schon zu sehen. Dafür brauch man aber keinen mechanischen Verschluss. Die CCD hat im VIS (400-700nm) durchschnittlich 80% QE, mit minimal 52% bei 400nm und >90% bei 500-650nm.
Gruß Tino

Edit: Wenn man die EM-CCD aber mit EM-Verstärkung betreibt, wird die QE quasi halbiert. Ein veritables Problem, deshalb ist die EM-Verstärkung nur bis ~5s Belichtungszeit sinnvoll. Ab dann ists besser die IXON im konventionellen CCD-Modus zu betreiben. SCMOS haben das Problem übrigens nicht, aber dafür andere.

Hallo,
da ja doch einige Fragen im Raum stehen und für einen sinnvollen Vergleich, möchte ich am Beispiel der NGC7479 nochmal zeigen, wie ich die Daten aufbereitet habe.
Die belichteten Rohbilder mit jeweils 0,5s Belichtungszeit sehen wie folgt aus:
Links: Fullscale 0-16384; Rechts: Linear gestretcht 0-200

Der helle Stern unten hat 11,2mag und ist knapp an der Sättigungsgrenze, die Grenzgröße beträgt etwa 16mag. Ein bisschen von der Galaxie ist schon nach 0,5s zu erkennen.

Die Bilder wurden dann Registriert, Aligned und nach Qualität sortiert und von den 2000Einzelbildern wurden jeweils Substacks von 200 Bildern aufsummiert, also entsprechen dann 100s Belichtungszeit.
Links: Fullscale 0-2035000; Rechts: Linear gestretcht 0-40000

Der helle Stern unten hat 11,2mag und ist knapp an der Sättigungsgrenze, die Grenzgröße beträgt jetzt etwa 18,5mag.

Die 10 Substacks (200Bilder) sind qualitativ geordnet und werden jetzt per Median gestackt. Median deshalb, weil das einfache Summieren keine Bildfehler, wie Cosmics usw. aussortiert. Wenn alle Substacks Mediangestackt werden, ergibt sich folgendes Endresultat:
Links: Fullscale 0-2035000; Rechts: Linear gestretcht 0-40000

Die Grenzgröße beträgt jetzt etwa 20mag. Das 32bit-Tiff hat jetzt einen Dynamikbereich von etwa 9mag, oder linear 1:4000. Es ist somit im Originalbild nichts ausgebrannt, die Frage ist nur wie man dieses mit 8bit vernünftig darstellt. Abschließen ist das Bild logarithmisch gestretcht, um die Darstellung zu ermöglichen.

Viele Grüße
Tino

Hallo Ralf,
ich habe nochmal nachgemessen und die Grenzgröße für SN=1 beträgt doch etwa 17,2mag im Einzelbild (zwei Sterne mit 15,3-15,5mag haben ein SN~6). Der 200er Stack liegt dann bei knappen 20mag (SN=1) und nach den 17min ergibt sich eine GG von 21mag (SN=1) oder knapp 19,8mag für SN=3.
Gruß Tino

Hallo Martin,
soweit ich weis, haben Cmos, wie auch sCmos, eine zusätzliche nicht so richtig gaussförmige Rauschquelle, hauptsächlich durch die Active Pixel(Sensel)Matrix verursacht, den RTN (random telegraph noise). Außerdem lässt sich der Dunkelstrom durch Tiefkühlung nicht so konsequent minimieren, wie bei den CCDs, ab -20 bis -30°C sinkt der Dunkelstrom anscheinend nicht mehr. Warum eigentlich? Wie relevant das bei Kurzzeitbelichtungen ist, ist außerdem fraglich. Aber wenn man viele Aufnahmen stackt, sollte der erhöhte Dunkelstrom schon sichtbar werden. Perspektivisch ist aber ganz klar der sCmos die zukunftsträchtigere Variante. Derzeit überleben EM-CCDs nur, weil sie noch ein kleines Quentchen empfindlicher sind.
Gruß Tino