Bedeutet dieses CHEOPS-Erstlichtbild eine schlechte Astronomie?

@KeithMcClarys Kommentar unter lausigem Spiegel, korrigiert durch Software- Links zu Bad Astronomys First Light für die Exoplanet Hunter Mission CHEOPS Goes Tetrahedral, das das Bild unten zeigt.

Ich verstehe, dass man das Licht kontrolliert über mehrere Pixel verteilen möchte, um mit einem pixeligen Sensor Präzisionsphotometrie durchzuführen, aber ist diese spezielle PSF das Ergebnis einer sorgfältigen Optimierung, eines Problems mit der Figur eines der Elemente des Teleskops (oh nein, ich hoffe, es ist nicht wieder 1990!) oder nur weil es vorläufig ist und sie etwas optimieren werden, um es symmetrischer zu machen?

Wenn es so bleibt, wird es die Leistung von CHEOPS beeinträchtigen?

CHEOPS startete am 18. Dezember 2019 und nahm am 7. Februar 2020 sein allererstes Bild eines Sterns auf! Das gewählte Ziel war HD 70843, ein etwa 155 Lichtjahre entfernter Stern, der etwas heißer und heller als die Sonne ist.

Das Bild, das von Astronomen traditionell First Light genannt wird, ist selbst … überraschend.

CHEOPS erstes Licht in Bad Astronomy

Dies IST wirklich das Cheops PSF, wie in einer Antwort unten erwähnt.
@AtmosphericPrisonEscape und die obige Frage sagt nicht, dass dies nicht der Fall ist. Aber warum sieht es so komisch aus, dass Phil Plait einen ganzen Blogpost darüber geschrieben hat, wie komisch es aussieht? Wer baut absichtlich ein Teleskop mit einer PSF, die wie ein gestauchter Tetraeder aussieht?
Die genaue Form der PSF ist für die Wissenschaft, die sie betreiben wollen, irrelevant . Die tatsächlichen Messungen sind die integrierten Zählungen innerhalb einer großen Apertur, die das defokussierte PSF-Bild enthält. Dies ist kein abbildendes Teleskop!
Dies ist ein 2-seitiges PDF, das CHEOPS beschreibt, das 2018 hergestellt wurde. Auf der zweiten Seite sehen Sie ein Bild des im Labor gemessenen PSF, das eine ähnlich gekrümmte, dreiseitige Struktur zeigt. Es sieht also so aus, wie sie es erwartet haben.
@PeterErwin Ich muss dann vielleicht eine Folgefrage stellen, um zu veranschaulichen, warum mich das, was ich hier besprochen habe, so sehr beunruhigt. Wenn die PSF Hotspots hat, die kleiner als ein Pixel sind, dann würde man eine andere integrierte Intensität sehen, wenn der Hotspot auf ein Pixel fällt, als wenn er in den Totraum zwischen zwei Pixeln fällt. Bin ich naiv zu glauben, dass man für die Präzisionsphotometrie eine sanft variierende PSF anstelle einer mit einer so intensiven Feinstruktur haben möchte?
@uhoh Beachten Sie, dass die "Hot Spots" nur etwa um den Faktor 2 heller sind als die schwachen Regionen (Abbildung des PSF in der Datei, mit der ich verlinkt habe). Das unterscheidet sich stark von der Variation um mehrere Größenordnungen, die Sie in einem unverschwommenen PSF erhalten (zwischen beispielsweise dem Kern und dem ersten Airy-Ring). Die tatsächliche Variation der integrierten Intensität wird also ziemlich gering sein.
Beachten Sie auch diesen Kommentar von Magrin et al. (2014; „Shaping the PSF to near top-hat profile: CHEOPS Laboratory Results“), in dem es um das Experimentieren mit Methoden zur Herstellung glatterer unscharfer PSFs ging [Fortsetzung im nächsten Kommentar]
„Am Ende wurde für die CHEOPS-Mission entschieden, jegliche Art von PSF-Shaper-Gerät zu vermeiden, da durch Simulationen gezeigt wurde, dass die Form des PSF einen viel geringeren Einfluss auf andere Rauschquellen hat. Im Gegenteil, Die PSF-Stabilität und der Streulichthintergrund sind dominante Rauschfaktoren, und die Einführung eines zusätzlichen optischen Elements in der Zwischenpupille könnte eine Quelle der Verschlechterung für sie sein.
@PeterErwin danke, dass Sie sich die Zeit genommen haben, dies weiter zu diskutieren. Ich habe eine aktuelle "Stack Exchange ToDo-Liste und es wird Spaß machen, zu lesen, wie CHEOPS funktioniert und verarbeitet / filtert / integriert, um eine gute Photometrie zu erhalten. Jetzt, da Sie so viel geschrieben haben, könnte es vielleicht einfach kopiert / in eine Ergänzung eingefügt werden antworten, wo zukünftige Leser es eher sehen werden?

Antworten (1)

Wie der Artikel, auf den Sie verweisen, deutlich macht, ist die Defokussierung beabsichtigt. Es verteilt das Licht heller Sterne (die Hauptziele für CHEOPS) über mehr Pixel und mildert somit Sättigungs- und Nichtlinearitätsprobleme in den Detektoren.

Die ersten Lichtbilder sehen simulierten Vorflugbildern sehr ähnlich (z. B. Hoyer et al. 2020 ; Futyan et al. 2020 ). Die ersten Lichtbilder entsprechen den Erwartungen. Es gibt daher kein unerwartetes Problem mit dem Teleskop oder der Optik, wie es bei HST der Fall war, und daher keine unerwarteten Kompromisse bei der Missionsempfindlichkeit oder den Zielen.

Von Hoyer et al.

Die Fokusebene ist defokussiert, um eine große PSF mit einem Radius von 12 Pixeln zu liefern, der 90 % des Flusses umgibt. Als Ergebnis der Kombination des Ritchey-Chrétien-Designs und anderer spezifischer Merkmale des Teleskopbaus weist das PSF scharfe und spitze Merkmale auf Subpixelebene auf.

Die Gründe für die seltsame defokussierte PSF-Form werden in Abschnitt 11.1 von Benz et al. diskutiert. (2020) . Das dreieckige Muster wird durch eine Belastung des Hauptspiegels durch einen Dreipunkt-Befestigungsmechanismus verursacht. Dieser Befestigungsmechanismus wurde hinzugefügt, um sicherzustellen, dass er während des Starts nicht aus der Ausrichtung geschüttelt wird. Tatsächlich haben Benz et al. sagen, dass die gemessene PSF (in Schwerelosigkeit) etwas symmetrischer, breiter und glatter ist als bei den Laborkalibrierungstests. Infolgedessen gibt es einige Vorteile für die Beobachtung heller Sterne - die Verringerung der Möglichkeit einer Bildsättigung, aber die Situation ist bei schwächeren Sternen etwas schlechter, da die breitere PSF mehr Hintergrundsignal in die Photometrieblende einführt.

Ich habe in der Frage erwähnt, dass ich verstehe, dass Phil Plait erklärt, dass "man das Licht kontrolliert über mehrere Pixel verteilen möchte", aber sehen leicht defokussierte Punkte von guten Teleskopen wirklich so unregelmäßig aus? Das Papier erwähnt "die erweiterte unregelmäßige Punktverteilungsfunktion", daher denke ich, dass dies mehr als eine absichtliche Defokussierung ist , die tendenziell etwas regelmäßiger und vielleicht Donut-artig aussehen würde .
Ich werde es morgen noch einmal durchlesen, um zu sehen, ob ich herausfinden kann, was diese "anderen spezifischen Merkmale des Baus des Teleskops" sein könnten. Ich würde denken, dass "scharfe und spitze Merkmale auf Subpixelebene" das absolut Letzte sind, was man auf seinen Pixeln haben möchte, wenn seine Daseinsberechtigung Präzisionsfotometrie wäre . Mit anderen Worten, für mich sieht es nach einem erheblichen Problem aus.
Abschnitt 4.3 von Erwartete Leistungen des Charakterisierenden Exoplaneten-Satelliten (CHEOPS) I. Photometrische Leistungen aus der bodengestützten Kalibrierung : „Darüber hinaus ist die Anzahl der Photoelektronen in der photometrischen Apertur durch die Tatsache begrenzt , dass der Fluss wie der Wert von angepasst wird stärkste Spitze der PSF in einem Pixel erreicht niemals die Sättigung des Detektors." Während die "scharfen und spitzen Funktionen" eine "existenzielle" Einschränkung sein können, beeinträchtigen sie möglicherweise nicht die erforderliche Leistung. Wenn ja, würde es das nicht sagen
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