Inhalt:

• Datenreduktion
• SNR
  
• Reproduzierbarkeit und Konsistenz

a) REGISTAX

Eine einfache Auswertung kann mit REGISTAX [1], einem Freeware Programm erfolgen. Dieses Programm erlaubt sowohl eine automatische als auch eine manuelle Verarbeitung der Videos. Die Hauptaufgabe des Programms besteht in der Lagekorrektur des Objektes zwischen den Einzelbildern, die aufgrund des Seeings statistisch gegeneinander verschoben sind. Aufgrund des Seeings sind die Einzelbilder von sehr unterschiedlicher Qualität. Durch Vergleich der Einzelbilder mit einem vorgegebenen Muster im Frequenzbereich (FFT Analyse) ist in der Regel eine automatische Selektion und Weiterverarbeitung der besten Einzelbilder gegeben. Nach dem Zentrieren können die besten Bilder automatisch zu einem Summenbild gestackt werden ("shift und add" Verfahren). Mit einem weiteren Bildverarbeitungsprogramm lassen sich die Doppelsternabstände und Positionswinkel sofort auslesen. Die erzielbaren Genauigkeiten liegen dabei im Bereich von ± 1 Pixel.

b) REDUC

Das Programm REDUC [2] von Florent Losse erlaubt hingegen eine automatische Analyse der Einzelbilder und wurde speziell zur Auswertung von Doppelsternaufnahmen geschrieben. Die erzielbaren Genauigkeiten liegen dabei deutlich unter dem Auflösungsvermögen des Teleskops oder dem Abbildungsmaßstab der gewählten Konfiguration. Die Distanz von Xi UMa konnte mit REDUC bis auf eine Abweichung von 0,02'' genau gemessen werden.

Abbildung 4 : Oberfläche des Programms REDUC zur Auswertung von Doppelsternaufnahmen.

Für jedes Einzelbild werden in REDUC zunächst die x, y-Werte der Intensitätsmaxima beider Komponenten auf 1/1000 Pixel genau bestimmt. Daraus wird der Abstand und der Positionswinkel für jedes Einzelbild berechnet. Durch den Einfluss des Seeings variieren diese beiden Größen um einen statistischen Mittelwert. Sowohl der Mittelwert als auch der Einzelfehler wird ausgegeben. Einzelfehler, die größer als die Standardabweichung sind, werden entsprechend farblich gekennzeichnet und können individuell gelöscht werden. Auf diese Weise lassen sich Ausreißer schnell erkennen und eliminieren.

2. Signal-Rausch-Verhältnis (signal to noise ratio, SNR)

Sowohl mit Registax als auch REDUC können die Einzelbilder zu einem statistisch gemitteltem Summenbild aufbereitet werden. Dieses als „add and shift“ – bezeichnete Verfahren führt zu einem besseren Signal/Rausch Verhältnis, wobei das Rauschen proportional zur Wurzel der Anzahl der Bilder abnimmt:

Aufgrund eines verbesserten Signal-Rausch-Verhältnisses lässt sich die Empfindlichkeit der Webcam um ca. 0,5 bis 1 Magnitude verbessern, wobei Sterne bis ca. 11 Magnituden analysiert werden können. Zur Beseitigung von Störungen kann zusätzlich ein Dunkelbild erzeugt werden. Dieses wird vom Summenbild subtrahiert. Anhand der Umgebung von 61 Cygni lässt sich das „add and shift“ – Verfahren demonstrieren.

Abbildung 1: Verbesserung des Signal-Rausch Verhältnisses durch das "add and shift" Verfahren am Beispiel von 61 Cygni AB und Komponente H.
Zeile 1: Einzelbild, Zeile 2: Summenbild, Zeile 3: Summenbild - Dunkelbild, Spalte 1: Webcam Aufnahme, Spalte 2: Grauwerte-Histogramm, Spalte 3: Grauwerte einer Linie durch Komponente H

3. Reproduzierbarkeit und Konsistenz

a) Konsistenz verschiedener Systemkonfigurationen

Werden die Doppelsternbeobachtungen mit verschiedenen, bekannten Abbildungsmaßstäben durchgeführt, so sollten die unterschiedlichen Aufnahmen im Rahmen der statistischen Genauigkeit für ein Doppelsternsystem das gleiche Ergebnis liefern. Was sich zunächst so selbstverständlich anhört, erweißt sich in der Praxis aber schnell als Problem. Sollen die Doppelsterndistanzen bis auf wenige 1/100 Bogensekunden genau bestimmt werden, so müssen die Abbildungsmaßstäbe bis auf wenige 1/1000 Bogensekunden bekannt sein. Auch die Belichtungszeit hat einen Einfluss auf das Ergebnis. Bei längeren Belichtungszeiten werden die Beugungsscheibchen bzw. die Speckles größer dargestellt, wie bei kürzeren Belichtungen. Eine genaue Zentrierung wird dadurch erschwert. Eine Übersättigung der abgebildeten Komponenten durch zu lange Belichtungszeiten sollte daher vermieden werden. Dies gelingt jedoch nur, wenn beide Komponenten annähernd gleich hell sind.

b) Reproduzierbarkeit der Systemkonfiguration

c) Reproduzierbarkeit des Auswerteprogramms

Die Auswertung eines Datensatzes sollte unabhängig vom Initialbild im Rahmen der statistischen Streuung immer zum gleichen Ergebnis führen. Dies lässt sich relativ leicht überprüfen, indem man den gleichen Datensatz, z. B. die besten Bilder eines Videos mehrmals auswertet und jedes Mal mit einem anderen Einzelbild des Satzes beginnt.
Eine weitere Möglichkeit diese Forderung zu überprüfen besteht darin, mehrere Videos, die von einem Doppelstern direkt nacheinander aufgezeichnet wurden, auszuwerten. Die unterschiedlichen Datensätze sollten ebenfalls innerhalb der statistischen Streuung zum gleichen Ergebnis führen. Diese Forderung wird von REDUC sehr gut erfüllt.

[1] REGISTAX, http://registax.astronomy.net/
[2] Florent Losse, REDUC, http://www.astrosurf.com/hfosaf/uk/tdownload.htm

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