Fotometría de alta precisión desde AstroPilar

Inspirados en el trabajo fotométrico de Fernando Tifner presentado en la Star Party del Sur Mendocino el 25 de abril de 2009, acerca de la detección del tránsito del exoplaneta Wasp-15b, decidimos incursionar en el campo de la fotometría en el marco de una reunión del grupo Próxima Sur.

Siguiendo los consejos de Fernando, conseguimos el programa gratuito FotoDif para fotometría y nos preparamos para la noche del 1 de mayo, una forma de festejar el Día del Trabajador.

Antes de comenzar el trabajo de campo, teníamos que elegir un objeto de estudio.

Dado que no sabíamos aún si obtendríamos resultados válidos en esta primer prueba, decidimos elegir una estrella que reuniera tres condiciones: 1) poseer un período de variación muy corto para ser capaces de registrar un ciclo entero de variación; 2) estar situada cerca del cenit durante el tiempo de observación para no sufrir problemas severos de extinción atmosférica y 3) poseer un brillo que se adecuara al instrumental a utilizar.

Para hacer la elección se utilizó una copia en Excel del catálogo de variables de ASAS-3 (ACVS), que contiene más de 50.000 estrellas con sus magnitudes, amplitudes, períodos y clasificaciones provisionales.

En primer lugar se ordenó a las estrellas por tipo de variabilidad, ya que para satisfacer el punto 1) de nuestra búsqueda, debíamos buscar estrellas de la clase delta Scuti (DSCT), pulsantes con períodos entre 0,01 y 0,22 días. Una vez encontradas las DSCT, se las ordenó por período para encontrar a las de variación más rápida para luego elegir a las candidatas finales en base a su posición y brillo.

Es así que de 5 posibles targets terminamos eligiendo una estrella con una amplitud de 0,1 magnitudes y un período de 0,07 días situada en la constelación de Hydra. Si bien había una delta Scuti de gran amplitud (HADS) entre las posibles estrellas a estudiar, si los resultados obtenidos eran positivos, debíamos ser capaces de detectar una diferencia de una décima de magnitud, por lo que mantuvimos a ASAS 115336-2905.9 (= GSC 6678-0579), una estrella de magnitud V= 10.8, como el objeto de nuestro experimento.

Finalmente, en el marco de una jornada de deportes, astrofotografía y fotometría de Próxima Sur realizada en el recientemente inaugurado Observatorio AstroPilar de Ezequiel Bellocchio, comenzó el trabajo.

Las expectativas no eran muy buenas ya que la noche comenzó con una cobertura irregular de cirrus y una capa de polvo y bruma iluminaban el cielo a bajas alturas. Asimismo, la Luna en cuarto creciente blanqueaba bastante el cielo. Sin embargo, había buen seeing.

Disponíamos de una cámara CCD SBIG ST-10XME acoplada a un telescopio Meade LX200-ACF 10" F8. Utilizamos el filtro clear (fotometría sin filtro).

Tras la alineación del telescopio, procedimos a ubicar la estrella en el Sky Map para luego elegir el campo a fotografiar. Para obtener mayor campo con el objetivo de incluir estrellas de comparación y chequeo útiles dentro del mismo y disminuir el tiempo de exposición, utilizamos un reductor focal 0,8, que nos dio un campo de 25,6' x 17,2' de arco.

El campo elegido puede verse en la Fig.1 con las estrellas elegidas como estrellas de control (check) y de comparación (CAL)

Fig.1 - Campo elegido para la toma de imágenes con las estrellas útiles de control y comparación elegidas para las reducciones. El círculo que se observa en el centro de la imagen es un residuo del reductor focal utilizado pero no afecta la fotometría.

Una vez elegido el campo, tomamos algunas imágenes de prueba para establecer el tiempo de exposición necesario para obtener el número de cuentas apropiado en cada estrella para que la respuesta de la cámara sea lineal (es decir que si se dobla el tiempo de exposición se duplique también el número de cuentas). El número ideal se sitúa entre 20.000 y 30.000 cuentas. Tras estos testeos determinamos que para llegar a magnitud 11 y que la noche nos rindiera y poder obtener al menos 3 horas de imágenes, sería necesario utilizar la cámara en modo binning 2x2. Esto nos permitiría mejorar la sensibilidad y disminuir el tiempo de exposición. Finalmente, tomamos 300 imágenes de 38 segundos cada una. Sumando el tiempo de bajada de cada imagen, en total fueron 3h 44m de cobertura temporal de nuestra variable, lo cual, sin haberlo hecho premeditadamente, equivaldría a dos ciclos completos de variación.

Al promediar la sesión, Ezequiel notó que había una pequeña deriva en las imágenes por lo que interrumpimos el proceso para recentrar el campo y continuar. Por suerte, el programa de reducción de la fotometría da cuenta de esto. El hecho de que sea así nos dio la tranquilidad de que no era producto de la incompetencia nuestra...

Una vez concluída la toma de imágenes, procedimos a realizar los flats, darks y biases correspondientes y con las imágenes ya calibradas con el programa ImagesPlus 3.5, realizamos el análisis fotométrico con Fotodif. Elegimos la estrella de magnitud más parecida como estrella de chequeo (control) y varias otras como estrellas de comparación (calibración). Y finalmente, llegó el momento de ver los resultados. En la foto pueden ver nuestro asombro una vez graficada la curva de la estrella estudiada.

Sebastián Otero (izquierda) y Ezequiel Bellocchio (derecha) en el momento preciso de obtener el primer resultado fotométrico desde el Observatorio AstroPilar.

El resultado superó ampliamente nuestras expectativas. La curva de ASAS 115336-2905.9 mostraba una precisión mayor a la centésima de magnitud. La estrella sólo varía 0,1 mag. y el gráfico prácticamente no mostraba dispersión. En un primer momento, la sorpresa fue mayor pues la estrella de control utilizada en el primer análisis parecía mostrar el comienzo de un eclipse al final de la serie de observaciones. Pero la doble-exaltación duró solo el tiempo necesario para descubrir que nuestra estrella había comenzado a quedar fuera del campo de visión de la CCD debido a la pequeña deriva. Tras hacer varios análisis y elegir las mejores estrellas de control y calibración, la curva resultante puede verse en la figura 2.

Fig.2 - Curva de luz de ASAS 115336-2905.9 mostrando dos ciclos de su variación tipo DSCT de 0,1 mag. de amplitud.

Gracias a que la estrella se mantuvo cerca del cenit durante toda la sesión prácticamente no hay efectos de extinción atmosférica y la curva es típica de una delta Scuti de amplitud algo mayor al promedio. La precisión puede verse en la baja dispersión de las mediciones. La diferencia de 0,01 mag. entre los máximos que puede verse en la curva es real, debido a que muchas de estas estrellas son multiperiódicas.

La experiencia fue un incentivo para continuar haciendo fotometría de variables, e incluso intentar con algún exoplaneta, y ya saber que cuando haya algún objeto interesante que observar contamos con la posibilidad de hacerlo por nuestros propios medios.