Departamento de Astrofísica y Ciencias de la AtmósferaDepartamento de Astrofísica y Ciencias de la Atmósfera

TRABAJO ACADÉMICAMENTE DIRIGIDOCurso 2003 - 2004

Constantes Fotométricas del Observatorio de la Universidad Complutense de Madrid

Dirigido por Jaime Zamorano y Jesús Gallego

Introducción y objetivos

Dos partes: Calculo de las constantes fotométricas del sistema formado

por el telescopio Meade LX200 y el fotómetro fotoeléctrico. Medidas de la luminosidad de fondo de cielo mediante

MeCO (Medidor de Cielo Oscuro).

Este trabajo es la continuación de otros dos realizados durante el curso 2000-2001:

Constantes Fotométricas del Observatorio de la UCM. Francisco Javier Sánchez Muñoz.

Medida de la Luminosidad de Fondo de Cielo del Observatorio de la UCM. Luis Alejandro Ramírez González.

Introducción y Objetivos

Posible evolución en los coeficientes de extinción. Diferencias entre las constantes instrumentales

provocadas por el cambio de telescopio en el sistema fotométrico.

Posibles discrepancias entre nuestros resultados obtenidos con MeCO y los del 2001.

Evolución del brillo de cielo en Madrid y Yebes.

Instrumentación: Telescopio

Meade LX200 Schmidt-Cassegrain

12 pulgadas (30.5 cm), f/10

Montura ecuatorial, motor de seguimiento y sistema de apuntado automático

Instrumentación: Fotómetro

Optec, Inc. SSP-3

Detector de estado sólido con fotodiodo de silicio.

Gran rango dinámico: linealidad entre 106 y 1.

Juego de filtros B y V.

Instrumentación: MeCO

MeCO: Medidor de Cielo Oscuro.

Basado en el artículo de Sky&Telescope “A Simple Dark-sky Meter”.

Poca precisión, pero de manejo simple, observaciones rápidas y facilmente transportable.

Fotometría absoluta

A través de observaciones de estrellas de magnitud bien conocida pueden calcularse las constantes fotométricas.

Mediante medidas del flujo fotométrico y la altura de cada estrella representamos la recta de Bouger para cada noche.

Se necesitan noches de observación fotométricas: sin nubes, con gran transparencia y estabilidad durante toda la noche.

Fotometría absoluta – Extinción

Se utiliza un modelo de capas planoparalelas para la atmósfera.

Intensidad perdida al atravesar la atmósfera:

Definiendo la profundidad óptica como:

se obtiene para la intensidad medida en tierra:

Utilizando la ley de Pogson:

Fotometría absoluta – Detección

Recta de Bouger. Ordenada en el origen: C; pendiente: K.

La luz llega al detector, mostrandonos una lectura en cuentas proporcional al flujo recibido:

Igualando con la ecuación de la extinción:

Fotometría absoluta – Estrellas

Estrellas de magnitud B y V bien conocidas.

No variables.

Seleccionar para cada noche de observación estrellas a diferentes alturas, de modo que se obtengan medidas a diferentes valores de “sec z”.

Fondo de Cielo con MeCO

Se apunta en una dirección y se regula el brillo del led hasta que coincida con el del fondo. Se obtiene una lectura de corriente.

Hay que transformar el valor de corriente en magnitudes:

Fotometría absoluta – Observaciones

Alineación del telescopio con estrellas de referencia.

Centrado de la estrella en la zona de máxima sensibilidad del fotómetro (descentrada del retículo).

Selección del tiempo de exposición y ganancia

Anotación de los resultados (cuentas de la estrella y cielo en cada filtro).

Fotometría absoluta – Observaciones

Para agilizar el proceso y reducir la componente subjetiva, se utilizó una grabadora para registrar las medidas.

Las observaciones se dividieron en dos tandas (Junio y Septiembre) para comprobar si se producía algún cambio en las constantes.

Se pretendían realizar más observaciones antes de Junio, pero las malas condiciones climatológicas y las prácticas de los alumnos de astrofísica lo hicieron imposible.

Fotometría absoluta – Observaciones (2)

23 de Junio de 2004

CV = 8.23 ± 0.09KV = 0.22 ± 0.07

CB = 8.27 ± 0.11 KB = 0.53 ± 0.16

Fotometría absoluta – Observaciones (3)

CV = 8.3 ± 0.3KV = 0.38 ± 0.17

CB = 8.4 ± 0.3KB = 0.71 ± 0.17

24 de Junio de 2004

Fotometría absoluta – Observaciones (4)

CV = 9.9 ± 0.3 KV = 1.7 ± 0.3

CB = 9.5 ± 0.4KB = 1.8 ± 0.4

15 de Septiembre de 2004

¡¡¡Erroneo!!!¡¡¡Erroneo!!!

Fotometría absoluta – Observaciones (5)

CV = 8.4 ± 0.1 KV = 0.27 ± 0.09

CB = 7.85 ± 0.08KB = 0.20 ± 0.06

17 de Septiembre de 2004

Corrección de color:y = C - Ksec z - D(B-V)

CB = 8.02 ± 0.09 KB = 0.32 ± 0.08

Fotometría absoluta – Observaciones (6)

CV = 8.24 ± 0.09KV = 0.21 ± 0.07

CB = 7.82 ± 0.10 KB = 0.21 ± 0.09

20 de Septiembre de 2004

Corrección color:

CB = 7.87 ± 0.11 KB = 0.33 ± 0.10

Fotometría absoluta - Resumen

Descartando los resultados del 15 de Septiembre, los valores mediosde las constantes fotométricas son:

CV= 8.29 ± 0.09 CB = 8.15± 0.09 KV= 0.27 ± 0.05 KB = 0.47 ± 0.06

Las obtenidas en 2001 fueron: C'V= 8.27 ± 0.04 C'B = 7.98 ± 0.04

K'V= 0.22 ± 0.12 K'B = 0.479 ± 0.020

Brillo de cielo – Mapas

Se realizan medidas a diferentes alturas y azimut para obtener un registro completo del cielo:

altura 10º, azimut cada 30º altura 30º, azimut cada 45º altura 60º, azimut cada 90º una medida en el cenit

Se procesan los datos mediante script de Matlab para crear mapas de luminosidad.

Brillo de cielo – Mapas (2)

Brillo de cielo – Mapas (3)

Brillo de cielo – Mapas (4)

Brillo de cielo – Fotómetro

Seleccionamos una muestra de las estrellas observadas ycalculamos el brillo de cielo que hemos medido para ellas:

Brillo de cielo – Evolución al Atardecer

18 de Mayo (MeCO hacia el norte)

Brillo de cielo – Evolución al Atardecer

2 de Junio (MeCO hacia el oeste)

Conclusiones

Constantes instrumentales practicamente iguales a las obtenidas con el Celestron 11 en 2001. Determinadas principalmente por el fotómetro.

Entre observaciones de Junio y Septiembre no hay evolución de KV. Si se aprecia un cambio en KB.

Comparando los valores medios, no existe evolución entre los coeficientes de extinción actuales y los medidos en 2001.

Si se observan estrellas con indices de color muy diferentes, debe aplicarse la corrección de color.

Conclusiones (2)

Diferentes usuarios de MeCO pueden obtener resultados cualitativamente iguales.

Aumento del brillo promedio del cielo de Madrid Aumento del área de cielo de Yebes afectada por la

contaminación lumínica de Madrid. Discrepancia notable entre MeCO y fotómetro para el

brillo de cielo. Interesante realizar una nueva calibración de MeCO.