Turbulensi Atmosfer dalam Pengamatan Astronomi: scintillation, kenampakan (seeing), dan profil bintang Kuliah AS3100 Laboratorium Astronomi Dasar I Prodi Astronomi 2006/2007

Gangguan atmosfer Bumi terhadap Pengamatan Atmosfer bumi  mengubah iradiasi dan arah radiasi elektromagnetik yang melewatinya. –Atenuasi radiasi: Ekstingsi atmosfer –Defleksi radiasi: Refraksi –Variasi cepat berupa fluktuasi acak: scintillation dan seeing  Turbulensi atmosfer Gerak turbulen: terjadi dalam rentang spasial dan temporal yang sangat luas  Gerak turbulen skala kecil di troposfer dan stratosfer-rendah penting dlm fotometri

Efek turbulensi atmosfer pada kualitas pencitraan Perbandingan respon teleskop besar dan kecil terhadap turbulensi atmosfer

Peran turbulensi atmosfer dalam degradasi citra sumber titik 1.Konvergensi dan divergensi lokal muka gelombang (wavefront): menambah/mengurangi iradiasi  kelap-kelip (twinkling) sumber titik, khususnya yang terang: Scintillation D: diameter teleskop (cm), h: tinggi tempat (m), t int : waktu integrasi (detik) Ref.: Young, A.T in Methods in Experimental Physics, vol 12A, Academic Press, NY

Massa udara Diameter Tel Diameter Teleskop (cm) Kasus teleskop Takahashi 10.2 cm

2.Variasi acak arah lokal berkas radiasi (normal terhadap muka gelombang) menghasilkan gerak acak citra: Seeing “Menari” (dancing)-nya citra memiliki amplitudo  detik busur sekitar posisi menengah. –Derajat menarinya bintang menurun dengan semakin besarnya bukaan –Luas piringan seeing hampir sebanding dengan massa udara. Ref.: Young, A.T. 1974, ApJ, 189, p. 587

 =1.5  Konvolusi  =2.0   =2.5  Obs. bintang ganda dalam kondisi seeing=1.0  Ukuran citra yang diamati

Faktor seeing dan profil trail bintang Teknik trail: pengambilan jejak bintang (tanpa atau dgn filter) dengan cara mematikan motor tracking teleskop. Critical sampling detektor CCD: 2-3 pix 83 Leo (double star) di GAO, Japan Observasi Hip di Bosscha

Analisis penentuan seeing Tujuan: Melakukan penelusuran citra trail dan menentukan posisi (dalam arah- y) yang bertautan dengan intensitas maksimum citra trail. Arah trail adalah arah-x. Posisi y max ditentukan dengan quadratic fitting dan sebagai masukan diperlukan informasi 2 piksel tetangga (sebelum dan sesudah) y max selanjutnya disimpan dalam variable indeks untuk nantinya dipergunakan dalam polynomial fitting antara y max dan x. Algoritma Gochermann et al 1999, Experimental Astron.,9,15 a. For each pixel along the trail direction (x) a.1. Find peak intensity in the perpendicular direction (y) a.2. Locate pixel in y-direction which coincides with the peak intensity. a.3. Do quadratic fitting using three points: two neighbouring pixels before and after pixel that associates with peak intensity. The result of quadratic fitting is y max b. Store (x,y max ) in a table c. Make polynomial (parabolic) fitting to the relation between x and y max. The standard deviation of fitting, sigma, should be used later for deriving seeing and FWHM parameters

Analisis tanpa & dengan quadratic fitting Tanpa fitting kuadratik: Efek diskrit dalam posisi puncak Polinom orde 2-3 Quadratic fitting

Model Fitting Kuadratik y maks = y 2 y maks  y 2 (!) 11 22 33 11 22 33

Hal yang penting untuk diperhatikan: S/N data