Forum der Vereinigung der Sternfreunde

Unter https://www.youtube.com/watch?v=GymdewIYJEY habe ich einen interessanten Clip über den BACHES Echelle-Spektrografen entdeckt (ab 20:08 Minuten). Bernd Koch von Baader Planetarium sagt dort sehr überzeugend u.a., dass eine Messgenauigkeit für Radialgeschwindigkeiten von 1/1000 Angström möglich sei (ab 23:39). Das wären dann etwa 45 Meter pro Sekunde bei Halpha. In den „Kundenreferenzen“ seiner Webseite verweist Baader explizit auf einen Artikel von Kozlowski at al. 2014 (MNRAS, 443, 158), um die Leistungsfähigkeit des Baches zu bewerben. Doch genau dessen Ergebnisse widersprechen drastisch Baaders Behauptungen. Im Detail haben Kozlowski at al. eine rund 25mal schlechtere maximale Genauigkeit für das Gerät ermittelt und es wurde auch festgestellt, dass die Verwindungssteifigkeit um den Faktor 3 schlechter ist als von Baader behauptet (siehe auch mein Artikel in SPEKTRUM Nr. 50). Es empfiehlt sich also eine gewisse Vorsicht gegenüber den Werbeaussagen der Firma.
Gruß, Thomas

Hi Thomas,

That is indeed a very surprising claim. I would like to see some evidence. BACHES is a telescope mounted slit spectrograph right? Even if the spectrograph was perfectly stable, the effect of any small asymmetry in the flux across the slit due to the position of the star would likely be greater than this. I think you would at least need a fibre feed to scramble the signal to get near this level of precision. Has anyone even been able to repeat Christian Buil's measurements at a similar level of precision with the eShel ?

EDIT: Just to be clear. I believe that Christian made the exoplanet measurements of course. But even with a fibre fed spectrograph capable of that level of precision you still need a very good operator.

Robin

Hi Robin,

as you perhaps know, I use this shelyak eShel.

I don't know at moment the mesurements from Buil. But the shelyak eShel is rather stabil. I found a variation of about one pixel (6,4 mü) over 4 weeks. I have to write the position of one line of the ThAr spektrum in isis. A shift of only one pixel has no effect I could realize of the calibration accuracy. But eShel has a R of about 10.000 - 11.000, the Baches nearly 20.000! But I think this is not usable caused by the instability of the Baches

If you have any suggest how I should proceed to test my eShel you could tell it me.......

Cheers
Berthold

Hallo,
mir scheint, daß solche Vergleiche wenig aussagekräftig sind, solange nicht angegeben wird, welche Kamera am Batches verwendet wurde. Schließlich ist deren Gewicht entscheidend für die Größe der Scherkräfte.
Viele Grüße
Christian

Hi Robin, I believe there is no evidence. 45 m/s are impossible to reach with Baches. As you can see from my text in SPEKTRUM No. 50, there is a paper by Pribula et al. who reached 250 m/s with eShel. Five times better with Baches is nonsenseI call the statment "dishonest competition" which is an element of an offence in Germany.

Christian, the camera at Baches for the tests by Kozlowski et al. was a ST-8XMEI of 0.9kg. I fear it is difficult to find a significantly lighter detector.

Cheers, Thomas

Hello Berthold, Thomas

Here is the proof that the eShel can measure to 50m/s
http://www.astrosurf.com/buil/extrasolar/exo1.png
from this page
http://www.astrosurf.com/buil/extrasolar/exo1.png

If someone repeats these measurements with a BACHES, I will believe the advertising but I think we will have a long wait

The resolution of the BACHES is high enough but the problem with the BACHES for high precision radial velocity measurement is not only the stability. Using a slit instead of a fibre will also limit the precision due to the varying flux profile across the slit.

Cheers
Robin

Hi Robin, what do you mean with limited precision because of a varying flux profile across the slit? Cheers, Thomas

If anyone is interested in the potential errors in RV due to the position of the star on the slit, Tim Lester ran some interesting experiments with his R ~9000 spectrograph on the ARAS forum here.
http://spectro-aras.com/forum/viewtopic ... 5692#p5637
He found a 2km/s error if you move the position of the star by 20% of the slit width

Using a fibre avoids this problem but even then you might still need to use a fibre shaker to get high precision.
Christian Buil used one with his fibre fed VHIRES spectrograph to reach 20m/s precision (As good as the original Queloz measurement of 51Peg but with a 280mm telescope !)
http://www.astrosurf.com/buil/exoplanet2/51peg.htm

Robin

Hi Thomas
If the star is not exactly centred on the slit, the line profiles are distorted slightly due to the gradient of flux across the slit. The effect of this becomes significant when you are trying to measure the position of the line to <1/200 of the width of the slit. This limits the RV precision of slit spectrographs. Fibres do not have this problem as the flux at the output is scrambled compared with the input. (They have different problems instead ! Reaching 50m/s precision is not easy. There are many things which need to be considered, not just spectrograph stability)

Cheers
Robin

Hi all,
I have serious doubts whether a precision of some tens m /s is realistic with the spectrographs in question. Please remember the fate of the 'planet' of alpha Centauri.
Cheers
Christian

Thank you, Robin! The principle is clear to me. Do you have any refereed paper including the optical fundamentals for this effect available? Cheers, Thomas

Hi Thomas,

this is since a few years also a hot topic also in Earth Observation, since the slit illumination effect is one of the limiting factors of spectral quality for space-born spectrographs (google "heterogeneous scenes" or "non-homogeneous scenes").
The principle is very simple: the spectral profile (spectral response function) can (simply stated) be seen as a convolution of the optical abberations with the slit illumination profile and with the [spatial] pixel response function.

Let's for simplicity say that the optical abberations give a gaussian blur and that the pixel resolution can be neglected.
Then the spectral response function is the convolution of this gaussian with the slit illumination profile.

Under homogeneous illumination, this slit profile is a rectangle. The spectral profile is then a symmetrical function with [approximately] gaussian wings.
But if the illumination has a gradient across the slit width, one side of the spectral profile will be higher than the other side. If you take the centre-of-gravity, then this will be shifted compared to the symmetrical function you had under homogeneous illumination.

In practice, the optical blur is often asymmetrical. But this is OK as long as the shape is always the same. The calibration spectrum then has the same centre-of-gravity shift as the measured spectrum.
Problems occur when the measured spectrum has another spectral response function than the calibration [lamp] spectrum.

Cheers, Sander

Thank you, Sander, now I am back in business again. My question mark arised from Robin's "across the slit" which I interpreted as "along the slit". I was then thinking about collapsing procedures during data reduction. But that is nonsense, of course. Indeed, accurate illumination "across" the slit is essential for accurate RV measurements. I am with you all again.
Cheers, Thomas

Hallo,

in dem Video wird der BACHES als High-End und Profigerät bezeichnet...

Also ein Profigerät ist es ja bei weitem nicht und High-End?? Da gehört bei mir mindestens eine Faser und ein thermisch stabilisiertes Gehäuse dazu um es als High-End zu bezeichnen! High-End bedeutet doch auch im 21. Jahrhundert noch, dass man die besten und up-to-date technischen Mittel verwendet hat. Ausnahmslos alle auf dem Markt erhältlichen Astrospektrographen sind weder Profigeräte noch High-End.

Und im Video: "[...] hier hinten drin sitzt dies' geheimnisvolle Èchellegitter." Ui ui ui, die geheimnisvolle High-End-Technologie...

LG,
Daniel

_________________
Daniel P. Sablowski

https://www.kunstmann.de/buch/axel_hack ... 42000/t-2/
https://dpsablowski.wordpress.com
https://github.com/DPSablowski
https://www.aip.de/mitglieder/dsablowski/

Donnerwetter, "mA" da steckt sicher eine Menge Mathe dahinter!
Daniel, wozu habt ihr dann für PEPSI diese aufwendige Thermokammer gebaut.

Gruß
Siegfried

Olivier Garde keeps his eShel in a wine cooler
http://spectro-aras.com/forum/viewtopic.php?f=8&t=1141
but he has been looking for something better
http://www.spectro-aras.com/forum/viewt ... =33&t=1413


Robin

Ja, auf Millikelvin und auch noch druckstabilisiert. Wir hätten Baader fragen sollen!

LG,
Dani

_________________
Daniel P. Sablowski

https://www.kunstmann.de/buch/axel_hack ... 42000/t-2/
https://dpsablowski.wordpress.com
https://github.com/DPSablowski
https://www.aip.de/mitglieder/dsablowski/

Natürlich muss ich aber sagen, dass, nach eigener Erfahrung, der BACHES ein wirklich guter Spektrograph ist.

LG,
Daniel

_________________
Daniel P. Sablowski

https://www.kunstmann.de/buch/axel_hack ... 42000/t-2/
https://dpsablowski.wordpress.com
https://github.com/DPSablowski
https://www.aip.de/mitglieder/dsablowski/

Baader wird dann behaupten, dass er auch das im Griff hat.

Übrigens soll das "Gesetz gegen den unlauteren Wettbewerb" (ich zitiere aus Wikipedia) "...Mitbewerber, die Verbraucher und die Allgemeinheit (Dreigliedrigkeit des Schutzzwecks) vor einer unfairen Wettbewerbsverzerrung, beispielsweise durch irreführende Werbung... schützen. Auf dem ATT will Bernd Koch DADOS und BACHES in einem längeren Vortrag vorstellen. Vielleicht gehe ich mal hin und weise ihn ganz vorsichtig auf die potentielle Relevanz seiner nachprüfbaren Behauptungen hin.

Auch hier passiert wieder genau das, was ich im letzten VdS-Jornal geschrieben habe (siehe Anhang). Gegen Chuzpe hilft nur Sachkenntnis!

Hallo Thomas,
ich verstehe nicht ganz, warum diese Frage so wichtig ist. Auch bei einem Echelle ist doch die Verformung verschmerzbar, wenn in nicht allzugroßen zeitlichen Abständen Kalibrationsaufnahmen gemacht werden. Oder liege ich da völlig daneben?
Mit der Kamera hast Du recht. Die leichteste mit Vollformat, die ich kenne, ist die Atik 383L+ mit ca. 800 g. Die 100 g mehr bei der ST-8XMEI dürften nicht so entscheidend sein.
Viele Grüße
Christian

Ja, Christian, das hatte ich zunächst auch so gedacht. Bis mir dann in dem Kozlowski-Paper die beiligende Abbildung auffiel. Zwei Kalibrationsaufnahmen des BACHES können bis zu 6 km/s auseinanderliegen, obwohl sie direkt vor und nach der Datenaufnahme gewonnen wurden. Kozlowski et al. sagen auch, dass globale Verschiebungen durch Kalibrationsaufnahmen aufgefangen werden können. Sie sagen dabei aber weder, was dabei herauskommt noch gehen Sie auf ihre eigene Abbildung weiter ein. Und ihre maximale Genauigkeit von 1.2 km/s definiert sich auch nur aus der Standardabweichung von einem Fit anderer Profimessungen. Ich wollte in meinem Vergleich nicht zu dramatisch auftreten, doch es ist durchaus nicht ausgeschlossen, dass RV-Messungen von BACHES nicht 1.2 km/s als Maximalwert liefern sondern noch schlechter sind. Das weiß ich angesichts des Papers aber nicht und ich habe mich da zurückgehalten.
Gruß, Thomas

Hello Thomas,

There are ways to minimise the effects of instability. I measured the RV of Deneb using a LHIRES III for the BRITE campaign using a method which completely eliminates the thermal and flexure effects. (The LHIRES is well known for having poor stability). I mounted a calibration lamp over the aperture and measured star and lamp at the same time in the same exposure. The long term RV precision was still no better than 500 m/s standard deviation though (measured on Vega). This is 0.01A or ~1/10 pixel. The next limit on precision is probably the effect of the star position on the slit so I do not believe I can improve much further without moving to a fibre.


Cheers
Robin

Hi all! I found some time to check Buil's observations of 51 Peg with his VHIRES at a C11 at http://www.astrosurf.com/buil/exoplanet2/51peg.htm . Very impressive detection. At the end of the article he says that "we can hope to achieve an accuracy of about 10 m/s on stars brighter than magnitude 4." However, we should realize that all these bright stars are basically already checked by professionals. According to some dicussions with professional colleagues new discoveries probably require 4m class telescopes. I guess this is the reason why Buil says that "amateurs can become credible players to confirm number of extrasolar planets revealed by the occultation method...". In addition, his efforts are amateur state-of-the measurements. I do not know if he has a daily job but one should keep in mind the amount of work required which one can only invest as full-time observer/developer or as a professional. The more delicate the measurements are, the smaller is the number of observers.
Cheers, Thomas

Hallo

nur kurz, weil ich mich diesmal nicht zurückhalten kann,
ein direkt gekoppelter Echelle Spektrograph wird bei einigen Kilometern Messfehler liegen und
eignet sich meiner bescheidenen Meinung nach nicht für Exoplanetenmessungen.

...und ein hochauflösender Echelle auf einer Aluminiumkonstruktion unter dem Schreibtisch
mit x Wärmequellen in der nähe und laufenden Ventilatoren (Fibrationen) in nicht Temperaturstabiliesierter Umgebung
der die Messgenauigkeit von Elidie erreicht finde ich nicht glaubhaft, obwohl ich die beteiligten
Personen eigentlich sehr schätze...

Elodie hat eine Konstruktion auf einer Granitplatte mit ca. 15cm Dicke und befand sich
bei der Messung in einer höchst kontrollierten Umgebung!

aber ja, amüsant finde ich die Diskussionen trotzdem.

Beste Grüsse

Martin

Hallo,
Christian Buil sagt nichts über das Material, aus dem die optische Bank besteht. Außerdem wird der Focus nicht durch Längenänderung der optischen Bank beeinflusst.
Viele Grüße
Christian

Hallo zusammen!
Heute waren Christian, Rainer und ich auf der Baader-Werbeverkaufsveranstaltung auf dem ATT zu DADOS und BACHES. Wir haben da mal vorsichtig angefragt, wie Bernd Koch den Widerspruch zwischen seinen 1/1000 Angström Genauigkeit und den Profiergebnissen von Kozlowski et al. erklären kann. Er meinte, es wären eher 1/100 Angström (sic!). Das ist zwar immer noch um den Faktor 2.5 übertrieben, aber immerhin… Er meinte auch, dass BACHES zugunsten der Effizienz ohne Fiber gebaut wurde und in dieser Hinsicht der Konkurrenz überlegen sei (was gar nicht sicher ist). Er hatte tatsächlich versucht, eine Diskussion zu stoppen („Lassen wir das mal beiseite!“). Rainer meinte sehr schön: Warum ist diese Firma nicht in der Lage, einfach die Stärken hervorzuheben (simultane Linienprofilanalyse über den gesamten Wellenlängenbereich), aber auch die Grenzen des Geräts anzusprechen (mangelhafte Stabilität in RV). Sowas schafft Vertrauen!
Gruß, Thomas