Modificación del Telescopio de 35 cm del OALM - Santiago Roland - Alberto Ceretta Observatorio Astronomico Los Molinos Encuentro Anual de ...

Modificación del Telescopio de 35 cm del OALM

            Santiago Roland – Alberto Ceretta
           Observatorio Astronomico Los Molinos
           Encuentro Anual de Astronomia 2008

Todo depende del cristal con el que se mire…

Introducción


    Desde sus comienzos, el OALM contó con el Telescopio Broadhurst Clarckson
    & Fuller de 0.35m tipo Cassegrian f/13.7

    El telescopio inicialmente fue adaptado para astrometría con una reductora
    focal de calidad y origen desconocido.

Esquema Óptico Antiguo del 35

D=350mm |   F/D=4.6-6.4 |   Fc=1610-2275mm    |   Xob=0.37

                      Sistema Óptico Cassegrian

Performance Optica del Sistema Cassegrian

    Siempre fue notable la aberración de coma en los bordes de la imagen

    En observación visual se notaba aberración cromática, hecho que fue mas
    notorio cuando vino la rueda de filtros y se hicieron composiciones RGB.

Inspiracion de la Modificación

    Entre el ano 2005 y 2007 se hicieron algunos trabajos en el área de óptica y
    telescopios por parte del personal del OALM tanto observadores y técnicos

    Un inspiración inicial fue el análisis de la aberración de coma hecho con el
    modelo de la misma que propone el software ComaSim (Ceretta & Roland)

Inspiracion de la Modificación

    Bajo la hipótesis que el espejo primario no tuviera defectos importantes, la
    aberración de coma provocada por el mismo seria despreciable en los bordes

    Surgió la idea de eliminar el resto de las componentes ópticas y utilizar
    solamente el espejo primario para formar la imagen.

    Se tuvo que determinar la distancia focal del espejo primario, hasta el momento
    desconocida (valor inicial determinado F=1800 mm)

    Determinar si la estructura del telescopio es compatible con una modificación
    de este tipo

    Primera idea fue colocar la CCD en el foco primario, sistema óptico similar al
    telescopio Centurion 18 del programa BUSCA

    Esta idea fue descartada por la gran obstrucción secundaria que provocaría la
    CCD delante del espejo

    Para esto se hubiera necesitado una extensión física del tubo para lograr hacer
    foco con la CCD.

Primeros Cálculos

    Decidimos que el mejor sistema óptico para adoptar es el Newtoniano

    Se hicieron los primeros cálculos para saber ventajas y desventajas de la
    modificación (fines de 2005)

Presentacion del Proyecto de Modificación

    Hablamos de forma informal con el director del OALM, Gonzalo Tancredi y le
    propusimos hacer la modificación quien nos advirtió de la falta de fondos del
    OALM, hecho que se prolongo desde la crisis financiera que atravesó el país
    en 2002 que dejo al observatorio casi en la ruina.

    Se hizo un presupuesto de los gastos (todo sumaba menos de 800 dólares)

    Un ano mas tarde Tancredi nos informo de la probabilidad de que aparecieran
    fondos para invertir en instrumental de una suma de menos de 1000 dólares y
    que con eso pretendía avivar nuestra iniciativa de la modificación del 35.

    Se hicieron algunas pruebas mas (mediados de 2006)
    
        Determinación mejor de la distancia focal del espejo primario
    
        Construcción de una arana provisoria para testear la aberración de coma del
        espejo primario
    
        Determinación del campo, escala de placa, etc.

Un Sueño Hecho Realidad

    En el verano del 2007 llegaron los materiales para la modificación y unos
    meses mas tarde tuvimos luz verde para comenzar con la misma.

Portaocular U$419
Araña       U$118
Secundario U$199

Llame YA!! U$736

Un Sueño Hecho Realidad

    En el verano del 2007 llegaron los materiales para la modificación y unos
    meses mas tarde tuvimos luz verde para comenzar con la misma.

    Antes tuvimos que acondicionar un poco otras partes del observatorio y
    anticipar cosas como enhebrado de cables nuevos, etc.

Armando y Desarmando...

Armando y Desarmando...

Pasaje al Sistema Newtoniano

D=350mm |   F/D=5 |   Fc=1750mm     |   Xob=0.29

                                3 pasajes de la luz

                      Pasaje al Sistema Newtoniano

Pasaje al Sistema Newtoniano

D=350mm |    F/D=5 |      Fc=1750mm     |   Xob=0.29

                                      2 pasajes de la luz

 Sistema de ventilación

                          Pasaje al Sistema Newtoniano

Resumen de la Modificación

    Se elimino la reductora focal (absorción de luz del ~8%, aberración de coma,
    aberración cromática)

    El camino óptico de los rayos dentro del tubo se redujo a ~2/3 del original

    Se redujo la obstrucción secundaria de 37% a 29% en diámetro.

    Se cambio el secundario Cassegrian (reflectividad estimada ~85%) por uno
    plano de mayor reflectividad (~92%) y de calidad óptica conocida (L/15) y
    eliminamos coma proveniente de la figura del secundario parabólico

    El sistema de enfoque antiguo (movimiento del secundario) se sustituyo por
    uno mejor que no atenta contra la colimación óptica (movimiento de la CCD)

    La distancia focal del sistema es la del espejo primario, la cual es fija. Antes la
    distancia focal efectiva era variable según la configuración óptica (rueda de
    filtros, distintas cámaras CCD)

    Todo esto simplifica tareas de colimación y mantenimiento del sistema optico

Optimizando un Poco...

    Aprovechando el agujero central del espejo primario y antiguo porta-ocular, se
    implemento la ventilación forzada del espejo primario para equilibrar mas
    rápidamente este con la temperatura del ambiente

    Al reducir el camino óptico de los rayos dentro del tubo y forzando la ventilación
    del tubo y espejo, esperamos reducir al máximo las distorsiones de la imagen
    debidas a las turbulencias térmicas dentro del telescopio

    Esto ayudaría a reducir el seeing atmosférico excesivamente grande registrado
    siempre en el OALM

    Pensamos que las turbulencias dentro del tubo son un factor importante en el
    seeing registrado

Optimizando un Poco...

                 Es necesario implementar una
                 trampa      de    luz   para   que
                 justamente no entre luz que vaya
                 directamente al espejo secundario
                 y se refleje hacia la cámara CCD

Dio Resultado todo esto ?

Dio Resultado todo esto ?

Imagenes de M20 con iguales características, tomadas antes y después de la modificación...

Analizando las imágenes...

Analizando las imágenes...

                             6.5”

                             2.9”

Analizando las imágenes...

    Hecho esto para varias estrellas en varias imágenes, tanto en el centro del
    campo como los bordes

                                                       Seeing en la imagen
                                               8


    Esto nos hace pensar seriamente en         7
                                                          Antes
                                                          Despues
    el seeing atmosférico que tenemos en
    el observatorio                            6

                                               5

    El seeing en la imagen fue disminuido
    un ~50%, lo cual nos deja                  4

    profundamente asombrados
                                               3


    Una parte importante del seeing en         2

    las imágenes antiguas era generado
    solamente por el sistema óptico            1

                                               0
                                                        Centro           Bordes

Analizando las imágenes...

                   Que paso con las astrometrias?

Analizando las imágenes...

    La mejor calidad de imagen y la ausencia de aberraciones de campo tiene
    también un impacto en los residuos astrometricos de los reportes del OALM

                                                                   Residuos Astrometricos Promedio
                                                                   0.35


    Notamos una disminución del ~20%                                0.3

    aunque esto depende mucho de la
    zona de estrellas y otros factores.                            0.25

                                                                                               Antes

                                                Segundos de Arco
                                                                    0.2
                                                                                               Ahora

    Es prematuro cuantificar esta mejora
    pero creemos que se mantendrá la                               0.15

    tendencia
                                                                    0.1


    Queda pendiente una determinación                              0.05

    de la magnitud limite, la cual
    estimamos que rondara la mag ~19.                                0

Problemas que Surgieron


    La modificación alargo los cables de alimentación y transferencia de datos de la
    CCD en una longitud equivalente a la del tubo del telescopio


    Esto ocasiono la aparición de interferencia en las imágenes cuando el peltier de
    la CCD esta funcionando con gran intensidad (hoy solucionado)


    La nueva posición de la CCD afecta el centro de masa del telescopio y la
    distribución NO simétrica del peso y la tarea de contrapesado es mas
    dificultosa (hoy solucionado)


    La nueva posición de la CCD la hace propensa a desalineamientos por presión
    de la lona que cubre al telescopio (futura solución, jaula)

En que estamos pensando ahora...

    Así como implementamos exitosamente la ventilación forzada dentro del tubo,
    tenemos planes para hacerlo en la cúpula

    Esto va de la mano con la instalación de 4 termistores (espejo primario, tubo,
    cúpula, exterior) para monitorear las posibles turbulencias y convecciones
    térmicas que deterioren la imagen.

    Tenemos intención de realizar un estudio termográfico del observatorio e
    instrumento para verificar las propiedades térmicas del mismo, utilizando una
    cámara IR

En que estamos pensando ahora...


    Re-acondicionamiento de la cúpula y estar del telescopio (sellado de la cúpula
    para evitar polvo, impermeabilización de la cúpula para evitar agua, pintura de
    la cúpula para oscurecer el estar del telescopio)


    Accesorios absolutamente necesarios (pantalla de Flats)


    Jaula para la CCD y buscador para evitar desalineamientos por la lona que
    cubre el telescopio


    Cambio de los motores de AR y DEC del telescopio por mas potentes y
    precisos para mejorar el apuntamiento y ahorrar tiempo de observación


    Volver a implementar sistema de encoders de posición, con nuevos encoders
    pero esta vez solidarios con ambos ejes de movimiento del telescopio

Planes a Futuro...

    Automatización de la cúpula (tenemos un programa escrito en MatLab que
    calcula la corrección por paralaje del acimut de la cúpula debido a la montura
    ecuatorial alemana del telescopio)


    Se implementarían encoders de
    parking y motores nuevos de
    movimiento

Conclusiones y Cosas Positivas


    La modificación fue iniciativa de técnicos y observadores quienes conocemos
    realmente el instrumento y sentimos que fuimos muy bien escuchados por
    parte de la dirección del OALM.

    Eso reafirma la confianza y futuras iniciativas en pro del observatorio

    El haber modificado el 35 nos hace ver de otra manera el observatorio y mas
    pensando en la crisis de recursos que tuvimos que pasar desde el 2002

    El intercambio generado entre observadores y técnicos fue invalorable así
    como también las cosas aprendidas en el camino

    En cuanto a los resultados cuantificables, vemos que fue un éxito la
    modificación y el resultado mas impactante es la reducción del seeing en las
    imágenes de un 50% con respecto al que se tenia

    Vemos que las fuentes de distorsiones de la imagen deben ser separadas y se
    deben tomar medidas para disminuir las que se puedan, y así mejorar la
    calidad de los datos que se obtengan

Una forma de estrenarlo....

Observando el 2008 TC3


    Catalina Sky Survey descubrió el objeto 2008 TC3 un dia antes que impactara
    sobre el norte de Sudan, el Martes 7 de Octubre a las 0:46 LT

                                                           Es la primera vez en la
                                                           historia que el hombre
                                                           predice un impacto hacia la
                                                           Tierra

Observando el 2008 TC3


    Había casualmente 2 observadores (uno mas que se costumbre) en el OALM

    Se hicieron efemérides inmediatamente y se vio que era observable el
    fenómeno

    Se observo desde las ~21 hasta las ~23:30

    Se tomaron 313 imágenes de 15 y 10 segundos de exposición

    El objeto es visible en forma de traza en unas 20

    Todavía las imágenes no se han procesado

Observando el 2008 TC3

Observando el 2008 TC3

Observando el 2008 TC3


    En los próximos días veremos que tipo de procesamiento le daremos a las
    imágenes y que resultado científico se puede obtener con ellas

    Posiblemente estimaciones de brillo para comparar con las predicciones

    También velocidad y posición en el cielo (astrometría)

    Pero requiere un procesamiento mas fino ya que el objeto aparece movido, o
    en forma de traza

Gracias