Lichtkurven

In der Astronomie ist eine Lichtkurve ein Diagramm der Lichtintensität eines Himmelsobjekts in Abhängigkeit von der Zeit, typischerweise mit der Magnitude des empfangenen Lichts auf der y-Achse und der Zeit auf der x-Achse. Siril ist in der Lage, solche Kurven bei der Analyse von Sternen zu erstellen.

Es gibt nun zwei Möglichkeiten, die veränderlichen Sterne und die Referenzsterne (auch Vergleichssterne genannt) auszuwählen: manuell oder mit Hilfe einer Liste von Sternen, die vom N.I.N.A.-Exoplaneten-Plugin erhalten wurde.

Manuelle Sternwahl

Wechseln Sie zunächst in den Photometrie-Modus (klicken Sie auf ).

Wählen Sie (Rechtsklick) den veränderlichen Stern aus, gefolgt von den gewünschten Vergleichssternen, wie hier erklärt.

Ein Stern ist der Veränderliche (violett mit einem V) und die 5 anderen dienen als Referenz.

Warnung

Achten Sie darauf, dass Sie keine veränderlichen Sterne als Referenz auswählen. Wenn die Astrometrie auf Ihrem Bild durchgeführt wird, zögern Sie nicht, die SIMBAD Anfrage zu verwenden, um mehr über die Sterne zu erfahren.

Eine praktische Möglichkeit, Ihren Vergleichsstern zu überprüfen, besteht darin, die drei Variablenkataloge für veränderliche Sterne anzuzeigen: GCVS, AAVSO-VSX und GAIA-varisum.

Sie müssen Ihren eigenen Parameter (Grenzgröße) festlegen, aber als Beispiel sind hier die Befehle:

conesearch 18.0 -cat=gcvs
conesearch 18.0 -cat=aavso_chart
conesearch 18.0 -cat=varisum

Tipp

Es ist vorzuziehen, Referenzen zu wählen, deren Magnitude nahe an der des Variablen Sterns liegt, wie später hier erläutert.

Sobald dies geschehen ist, lädt Siril automatisch die Registerkarte "Grafischer Plot", wie in der Abbildung unten dargestellt. Hier werden die FWHM-Kurven als Funktion der Bildnummer dargestellt.

Die Registerkarte "Grafischer Plot" wird direkt nach der Schnellphotometrie der Sequenz angezeigt.

Was uns in diesem Teil interessiert, ist die Darstellung der Magnitudenkurven. Gehen Sie einfach zum Dropdown-Menü und ändern Sie FHWM in Magnitude. Anschließend werden die Magnitudenkurven jedes analysierten Sterns angezeigt. Die Untermenüs in Photometrie des Werkzeug-Menüs sind ebenfalls aktiv.

Ausgewählte Vergleichssterne speichern

Wenn Sie mit den eingestellten Vergleichssternen zufrieden sind, können Sie diese für die zukünftige Verwendung in einem Automatische Lichtkurve-Prozess speichern oder einfach eine Liste zur weiteren Dokumentation aufbewahren.

Wählen Sie im Extras-Menü :menuselection:`Photometrie --> Vergleichssterndatei erstellen...“.

Die Standardeinstellung Sterne im aktuell geladenen Bild verwenden ist ausgewählt.

Die manuell ausgewählten Sterne in einer .csv-Datei speichern.

Der Standardname der Ausgabedatei lautet V_SirilstarList_user.csv, Sie können ihn jedoch nach Bedarf ändern.

Nachdem Sie auf OK geklickt haben, wird die Datei erstellt und in Ihrem aktuellen Arbeitsverzeichnis gespeichert.

Lichtkurve (ETD-Format)

Die Schaltfläche Lichtkurve (ETD-Format) im Menü Extras ‣ Photometrie‣ Ausgabe erstellen ist für Exoplanetentransitdaten bestimmt und erzeugt eine Datei in dem von der ETD-Website <http://var2.astro.cz/ETD>`_ verwalteten Format.

Beim Umschalten auf die Magnitudenansicht wird die Schaltfläche Photometrische Ausgabe aktiv.

Sobald die Analyse mit einer Anzahl mindestens 4 oder 5 Referenzsternen abgeschlossen ist (je höher die Zahl, desto genauer das Ergebnis. Es sind jedoch maximal 19 Sterne zulässig). Siril fragt nach einem Dateinamen, um die Daten im „csv“-Format zu speichern, dann wird die Lichtkurve in einem neuen Fenster angezeigt.

#JD_UT (+ 2457403)
# JD_UT V-C err
2457403.260428 -1.01054 0.00468598
2457403.261956 -1.00321 0.0046727
2457403.263461 -1.00132 0.00540513
2457403.264977 -0.994067 0.00505492
2457403.266481 -1.00397 0.00465623
2457403.267998 -1.00532 0.00467666
...

Dies ist eine Datei mit 3-Spalten. Die ersten beiden Zeilen beginnen mit einem „#“ und sind Kommentare. Dann gibt die erste Spalte den genauen Zeitpunkt der Beobachtung im Julianischen Datumsformat an. Die zweite Spalte ist die Helligkeit des Variablen (\(V\)), von der die Summe der instrumentellen Helligkeiten der Vergleichssterne abgezogen wurde. Die dritte Spalte stellt die Größenunsicherheit dar.

Theorie

\(V\) wird durch die folgende Formel berechnet:

(1)\[ V=(V_\text{ins}-C_\text{ins}),\]

mit

(2)\[ C_\text{ins}=-2.5\log_{10}\left(\frac{1}{N}\sum 10^{-0.4C_\text{ins},i} \right).\]

\(N\) ist die Gesamtzahl der Vergleichssterne und \(C_\text{ins},i\) ist die instrumentelle Größe des i-ten Sterns im Ensemble.

Lichtkurve eines Exoplaneten-Transits.

Tipp

Die Lichtkurve wird mit dem internen Plottool von Siril gezeichnet. Ausführlichere Anweisungen zur Verwendung finden Sie in der Dokumentation.

Erweitertes AAVSO-Dateiformat

Die Schaltfläche AAVSO-Dateiformat befindet sich im Menü Extras ‣ Photometrie ‣ Ausgabe erstellen und ist dem erweiterten AAVSO-Dateiformat für veränderliche Sterne gewidmet. Dadurch wird ein neuer Dialog geöffnet, der nach Abschluss eine CSV-Datei exportiert, die auf die entsprechende Website hochgeladen werden kann.

AAVSO-Parameter-Sialog. Dieser Dialog wird zum Füllen der erweiterten AAVSO-Datei verwendet. Weitere Informationen finden Sie auf der „AAVSO-Website <https://www.aavso.org/aavso-extended-file-format>“

Theorie

In Siril verwendet das exportierte AAVSO-Dateiformat die standardisierte Magnitude, die wie folgt definiert ist:

(3)\[ V_\text{std}=(V_\text{ins}-C_\text{ins})+C_\text{std}\]

wobei \(V_\text{ins}\) und \(C_\text{ins}\) die instrumentelle Magnitude des Veränderlichen bzw. der Vergleichssterne, und \(C_\text{std}\) die Diagramm-Magnitude für den Vergleich sind. Sie können den Wert für \(C_\text{std}\) im AAVSO-Parameter-Dialog vor dem Export angeben.

Ein Beispiel für die Photometrie ist unten mit dem Stern Rx And angegeben. Dieser Stern weist eine große Variabilität auf: Seine Helligkeit variiert zwischen 10,2 und 15,1 mit einer Periodizität von etwa 13 Tagen. Nach der Verarbeitung in Siril, Festlegung eines Vergleichssterns und eines Prüfsterns erhalten wir nach dem Hochladen der Daten die folgende AAVSO-Kurve. Die neuen Daten befinden sich ganz rechts (aufgenommen am 24. und 25. November 2023) und werden grün dargestellt.

Ein konkretes Beispiel für die Photometrie variabler Sterne (mit freundlicher Genehmigung von H. Meunier).

Automatische Sternauswahl

Automatische Lichtkurve

Um den Prozess der Transitanalyse von Exoplaneten zu automatisieren, können Listen von Referenzsternen, auch Vergleichssterne genannt, aus Sternkatalogen entnommen werden, mit den entsprechenden Kriterien: ähnliche Helligkeit/Magnitude, ähnliche Farbe (damit sich ihre relative Helligkeit nicht durch die atmosphärische Extinktion in verschiedenen Höhenlagen ändert), räumliche Nähe.

Die Aufnahmesoftware N.I.N.A verfügt über ein Exoplaneten-Plugin, das solche Sterne anzeigt und die Speicherung der Liste in einer CSV-Datei ermöglicht, z. B. csv-Datei:

Type,Name,HFR,xPos,yPos,AvgBright,MaxBright,Background,Ra,Dec
Target,HD 189733 b,2.6035068712769851,1992,1446,1640.3703703703704,39440,1917.0601851851852,300.18333333333328,22.709722222222222
Var,SW Vul,2.8626145609282911,2972,276,26.14,2012,1905.445,300.02171,22.93517
Var,DQ Vul,2.372369130017419,3006,1040,28.180555555555557,2048,1906.9027777777778,300.01254,22.78103
Var,HQ Vul,3.8351043206620834,157,1690,49.393939393939391,2104,1905.7454545454545,300.55808,22.64067
...
Comp1,ATO J300.3222+22.7056,2.4268101078425852,1367,1465,352,4496,1913.9504132231405,300.32229415181337,22.705681453738887
Comp1,HD 189657,2.5343988482845927,2527,2808,23.814814814814813,2012,1906.5061728395062,300.08714683055996,22.4400393728
...
Comp2,000-BJP-946,2.2738807043120195,1832,750,29.962962962962962,2024,1910.0648148148148,300.23741666666666,22.846999999999998
Comp2,000-BJP-942,2.0977710589704297,2760,1572,31.083333333333332,2096,1908.6527777777778,300.025875,22.704777777777778
...

Im Werkzeug-Menü kann Siril diese Datei über die Schaltfläche Automatische Lichtkurve... laden. Um dies nutzen zu können, müssen einige Voraussetzungen erfüllt sein:

• die Sequenz der kalibrierten Bilder muss bereits geladen sein

• das Referenzbild der Sequenz muss astrometrisch gelöst werden, um sicherzustellen, dass wir die richtigen Sterne anhand ihrer äquatorialen J2000-Koordinaten identifizieren

Von da an läuft alles automatisch ab und zeigt am Ende des Prozesses die Lichtkurve für die ausgewählten Vergleichssterne.

In diesem Fenster werden auch die verwendeten Blenden- und Hintergrundbereiche angezeigt.

Fenster "Automatische Photometrie".

Das folgende Video zeigt eine automatische Verarbeitung der Lichtkurve mit der Vergleichssternliste von NINA:

Lichtkurve durch Befehl

Es ist auch möglich, die Lichtkurve mit dem Befehl light_curve zu automatisieren oder remote zu erstellen. Da der Blindbetrieb so weit wie möglich automatisiert werden muss, kann die Konfiguration der Radien des Hintergrundringes mit dem Argument -autoring automatisiert werden: Es wird eine Sternsuche im Referenzbild durchgeführt und die mittlere FWHM mit einem konfigurierbaren Faktor multipliziert, um die inneren und äußeren Radien zu erhalten, die mit der Sequenz funktionieren sollten.

Siril Kommandozeile

light_curve sequencename channel [-autoring] { -at=x,y | -wcs=ra,dec } { -refat=x,y | -refwcs=ra,dec } ...
light_curve sequencename channel [-autoring] -ninastars=file

Analysiert mehrere Sterne mit der Aperturphotometrie in einer Bildsequenz und erstellt eine Lichtkurve für einen Stern, die durch die anderen kalibriert wird. Die ersten Koordinaten, in Pixeln, wenn -at= verwendet wird, oder in Grad, wenn -wcs= verwendet wird, sind für den Stern, dessen Licht aufgezeichnet werden soll, die anderen für die Vergleichssterne.

Alternativ kann eine Liste von Ziel- und Referenzsternen im Format der Sternliste des NINA Exoplaneten-Plugins mit der Option -ninastars= übergeben werden. Siril prüft, ob alle Referenzsterne verwendet werden können, bevor es sie tatsächlich verwendet. Es wird eine Datendatei im aktuellen Verzeichnis mit dem Namen light_curve.dat erstellt, Siril zeichnet das Ergebnis in ein PNG-Bild, falls verfügbar

Die Ringradien für den Ring können entweder in den Einstellungen konfiguriert werden oder auf einen Faktor der FWHM des Referenzbildes gesetzt werden, wenn -autoring übergeben wird. Diese Autoring-Größen sind das 4,2-fache und das 6,3-fache der FWHM für den inneren bzw. äußeren Radius.

Siehe auch den Befehl setphot, um auf die gleiche Weise die Größe des Blendenradius einzustellen.

Siehe auch SEQPSF für Operationen an einem einzelnen Stern

Verweis: seqpsf

Generieren der Liste der Vergleichssterne

Wenn Sie kein NINA-Benutzer sind, aber die automatische Lichtkurvenfunktion verwenden möchten, können Sie seit Siril-1.3 mit dem neuen Siril-Tool eine Liste von Vergleichssternen erstellen.

Liste über die grafische Benutzeroberfläche

Auf diese Funktion kann über das Menü Extras, Photometrie ‣ Vergleichssterndatei erstellen... zugegriffen werden, sobald das aktuell angezeigte Bild der geladenen Sequenz astrometrisch gelöst wurde.

Die Funktion Vergleichssterndatei erstellen... im Extras-Menü.

Voraussetzung ist das Laden eines repräsentativen, astrometrisch gelösten Bildes der Sequenz.

Grundlegende Benutzeroberfläche für das Fenster „Vergleichssterne“.

• Die Vergleichssterne aus Katalog-Anfrage finden ist in diesem Anwendungsfall zwingend erforderlich.

• Das erste Feld muss der Name des veränderlichen Sterns sein, dessen Lichtkurve Sie erhalten möchten.

• Mit dem Kontrollkästchen Kleines Bildfeld können Sie einen Kreis mit der Mitte des Bildes auswählen.

• Das zweite Feld ist der delta_Vmag-Wert. Dies ist die maximale Abweichung vom Ziel V-Magnitude (0,0 < delta_Vmag < 6,0). Der Standardwert ist auf 3,0 eingestellt.

• Das dritte Feld ist der delta_BV-Wert. Dies ist die maximale Abweichung vom angestrebten BV-Index (0,0 < delta_BV < 0,7). Der Standardwert ist auf 0,5 eingestellt.

• Das vierte Feld ist der max_emag-Wert. Dies ist der maximal zulässige statistische Fehler bei Vamg (0,0 < max_emag < 0,1). Der Standardwert ist auf 0,03 eingestellt.

• Anschließend können Sie die Quelle der Vergleichssterne auswählen: aus dem APASS-Katalog oder dem NOMAD-Katalog.

  

Diese beiden Kriterien helfen Ihnen dabei, Vergleichssterne zu erhalten, die der Zielgröße und dem Farbindex entsprechen.

Die maximale Anzahl der Vergleichssterne ist intern auf 20 festgelegt.

Nachdem Sie auf OK geklickt haben, wird eine Anfrage an den entsprechenden Server gesendet.

Die Antwort ist eine Liste von Sternen, die aus dem ausgewählten Katalog stammen, Ihren Kriterien entsprechen, in Ihrem Bild rot angezeigt und als CSV-Datei gespeichert werden, die mit dem NINA-Exoplaneten-Prozess kompatibel ist.

Rendering-Beispiel nach einer APASS-Anfrage.

Rendering-Beispiel nach einer NOMAD-Anfrage.

Hinweis: Da die Sterne rot gekennzeichnet sind, gehören sie zu einem temporären Katalog, der geleert wird, nachdem die Schaltfläche „:guilabel:`Beschriftungen“ umgeschaltet wurde.

Tipp

Weitere Informationen zur Auswahl der Vergleichssterne finden Sie im „DSLR Observing Manual – Version 1.4 <https://www.aavso.org/sites/default/files/publications_files/dslr_manual/AAVSO_DSLR_Observing_Manual_V1-4.pdf>_ Seite 67 der AAVSO.

Liste durch Befehl

Es gibt auch einen Befehl zum Ausführen des Prozesses „Vergleichssterne finden“. Dadurch können Sie Ihre Auswahl noch weiter verfeinern.

Siril Kommandozeile

findcompstars star_name [-narrow|-wide] [-catalog={nomad|apass}] [-dvmag=3] [-dbv=0.5] [-emag=0.03] [-out=nina_file.csv]

Findet automatisch Vergleichssterne im Feld des geladenen Bildes für die photometrische Analyse der Lichtkurve eines Sterne gemäß

- the provided name of the star

- the field of view of the image, reduced to a diameter of its height if -narrow is passed, avoiding stars in the corners

- the chosen catalog (APASS by default), can be changed with -catalog={NOMAD|APASS}

- the difference in visual magnitude from the variable star, in the range [0, 6] with a default of 3, changed with -dvmag=

- the difference in color with the variable star, in the range [0.0, 0.7] of their B-V indices with a default of 0.5, changed with -dbv=

- the maximum allowed error on Vmag in the range [0.0, 0.1] with a default of 0.03, changed with -emag=.

Die Liste kann optional als CSV-Datei gespeichert werden, die mit der NINA-Vergleichssternliste kompatibel ist, indem der Dateiname mit -out= angegeben wird. Ist der angegebene Name der spezielle Wert auto, wird er unter Verwendung der Eingabeparameter erzeugt

Siehe auch LIGHT_CURVE

Verweise: light_curve

• -narrow begrenzt das Suchfeld auf einen Kreis, der in Ihr Bild eingeschrieben und zentriert ist. Dadurch wird vermieden, dass Sterne in einem möglicherweise verzerrten Teil des Bildes ausgewählt werden.

  

  Ansicht des durch „-narrow“ eingeschränkten Suchfelds. (Der gelbe Kreis dient nur zur Veranschaulichung)

• Ohne die Option „-narrow“ wird nach Vergleichssternen im gesamten Bild gesucht. Dies kann bei einem Sichtfeld mit wenigen Sternen nützlich sein.

  

  Ansicht eines größeren Suchfeldes.

• Mit „[-catalog={nomad|apass}]“ können Sie zwischen dem NOMAD-Katalog (default) und dem APASS-Katalog wählen.

Tipp

Die angezeigten Namen werden auf einfache Zahlen reduziert und nach zunehmendem Abstand zur Bildmitte sortiert. Diese Beschriftungen dienen nur der Information.

• [-dvmag=3], [-dbv=0.5] und [-max_emag=0.03] stehen jeweils für die delta_Vmag, delta_BV und max_emag-Kriterien wie zuvor erläutert.

• [-out=nina_file.csv] setzt den Namen der CSV-Datei.

Tipp

APASS steht für AAVSO Photometric All Sky Survey. Weitere Informationen finden Sie hier.

Di rAAVSO Photometric All-Sky Survey (APASS DR9) liefert kalibrierte Helligkeiten im Bereich 7,0 < Vmag < 17,0 für den gesamten Himmel in den BVugriZsY Bändern.

Die Photometrie ist auf etwa 0,02 mag genau, und die Astrometrie ist auf etwa 0,15 Bogensekunden genau (siehe „Verwendung von APASS und 2GSS zur Untersuchung veränderlicher Sterne <https://www.researchgate.net/publication/319603237_Using_APASS_and_2GSS_for_studying_variable_stars/fulltext/59b4be50a6fdcc3f8895a420/U“) singen- APASS-and-2GSS-for-studying-variable-stars.pdf>`_).

Verwerfen potenzieller veränderlicher Sterne

Unter den von APASS oder NOMAD zurückgegebenen Sternen können einige als veränderliche Sterne identifiziert werden. Wenn einer (oder mehrere) dieser Sterne als Vergleichssterne ausgewählt werden, kann ihre Flussschwankung das Endergebnis für den untersuchten veränderlichen Stern beeinflussen.

Die Funktion zum automatischen Sternenlistenvergleich von Siril ist also in der Lage, diese Ausreißersterne zu finden und sie entsprechend zu verwerfen.

Zur Erkennung veränderlicher Sterne können drei Hauptkataloge verwendet werden:

• Der Allgemeine Katalog variabler Sterne (GCVS). Bietet mehr als 89.000 veränderliche Sterne.

• Der AAVSO VSX listet alle Sterne auf, die einen Eintrag im AAVSO International Variable Star Index haben.

• Das GAIA varisum GAIA varisum, eine Untertabelle von GAIA DR3, die „potenzielle variable Objekte“ auflistet.

Diese 3 Kataloge können während des Verwerfungsprozesses einzeln oder alle gleichzeitig verwendet werden. Allerdings muss man sich darüber im Klaren sein, dass jeder ausgewählte Katalog eine zusätzliche Online-Anfrage nach sich zieht.

Grundsätzlich wird nur das GAIA Varisum ausgewählt. Der Benutzer kann jedoch weiterhin seine eigene Wahl treffen.

Die verwendeten Kataloge werden mit einer Siril-Variablen photometry.discard_var_catalogues gemäß der folgenden Tabelle verwaltet:

Verwerfen Sie die Tabelle, um photometry.discard_var_catalogues richtig festzulegen.

Variablenwert	Binär	GCVS	AAVSO VSX	GAIA Varisum
0	0000
1	0001	✔
2	0010		✔
3	0011	✔	✔
4	0100			✔
5	0101	✔		✔
6	0110		✔	✔
7	0111	✔	✔	✔

(Aus der vorherigen Tabelle ist ersichtlich, dass die Variable im Binärformat geschrieben werden kann, mit „Bit#0“ als GCVS, „Bit#1“ als VSX und „Bit#2“ als GAIA- Varisum).

Diese Variable kann man mit dem folgenden Befehl lesen:

get photometry.discard_var_catalogues

Mit dem folgenden Befehl kann man der Variablen einen anderen Wert zuweisen:

set photometry.discard_var_catalogues=4

Als Beispiel mit dem Befehl:

set photometry.discard_var_catalogues=7

Sie haben die 3 Kataloge angekreuzt und in der Konsole wird angezeigt:

Contacting server
-> 5 variable stars found within the image from AAVSO Variable stars
Contacting server
-> 1 variable stars found within the image from GCVS
Contacting server
-> 8 variable stars found within the image from Gaia DR3 Variability

Struktur der Ausgabedatei

Wenn Sie den Befehl „findcompstars“ und den Parameter``-out=auto`` oder die GUI-Schaltfläche Comparison stars festlegen verwenden, erhalten Sie einen Dateinamen mit der folgenden Struktur:

[star_name]_SirilstarList_[delta_Vmag]_[delta_BV]_[max_emag]_[catalogue].csv

Zusätzliche Informationen sind im Datei-Header (als Kommentar) verfügbar:

# Sorted comparison stars for KELT-16 from APASS according to the following criteria
# Siril: 12 stars, dVmag 1.00, dBV 0.30, max e_mag 0.03
type,name,ra,dec,mag
Target,KELT-16,314.268494,31.661009,11.72
Comp1,1,314.256578,31.660406,12.307
Comp1,2,314.317434,31.754368,12.431
Comp1,3,314.305316,31.546814,11.682
Comp1,4,314.263680,31.541927,12.084
Comp1,5,314.465451,31.626255,12.084
Comp1,6,314.459388,31.596876,11.979
Comp1,7,314.452316,31.746360,11.504
Comp1,8,314.437181,31.827260,11.24
Comp1,9,314.314246,31.879192,12.313
Comp1,10,314.431752,31.839763,10.88
Comp1,11,314.006569,31.666214,11.896
Comp1,12,314.304606,31.925116,11.713