L’émeute, ou la confrontation des représentations

As imagens geradas utilizando detectores CCD registram caracter´ısticas que n˜ao est˜ao associadas ao objeto observado. Estas caracter´ısticas est˜ao associadas naturalmente ao instrumento utilizado, e definem o perfil instrumental registrado em todas as imagens geradas com estes detectores. O objetivo do processamento das imagens ´e remover esta influˆencia da instrumenta¸c˜ao nas imagens, de maneira que estas caracter´ısticas inerentes ao processo de medida n˜ao interfiram nas quantidades astrof´ısicas obtidas com o imagea- mento. Existem duas caracter´ısticas instrumentais principais que precisam ser corrigidas: • Bias: um processo inerente ao funcionamento do detector CCD ´e introduzir em cada pixel um n´ıvel m´ınimo de tens˜ao. O objetivo deste procedimento ´e evitar que os pixels registrem contagens negativas, atrav´es da adi¸c˜ao de uma contagem m´ınima mesmo na ausˆencia de sinal. Este “sinal” eletrˆonico, conhecido como overscan (ou pre-scan), ´e aproximadamente o mesmo para cada pixel, e consiste no n´ıvel zero de todas as imagens geradas com o CCD.

Um outro processo que adiciona um n´ıvel de contagens ao CCD est´a associado `a leitura dos pixels ap´os cada exposi¸c˜ao. O processo de leitura ´e realizado sequencial- mente de um lado do chip do CCD at´e o outro, sendo que as cargas acumuladas s˜ao transferidas entre pixels adjacentes neste processo. Este procedimento faz com que seja introduzido um ru´ıdo n˜ao uniforme sobre a imagem, sendo que de um lado da imagem o n´ıvel ser´a maior que do outro. Dessa maneira o padr˜ao bidimensional as- sociado a este processo consiste em uma imagem com uma aparˆencia de um “plano inclinado”.

A imagem de bias consiste na superposi¸c˜ao destes dois processos (overscan e sinal do processo de leitura). Uma imagem deste tipo ´e obtida realizando exposi¸c˜oes curtas (tempo de 1s) com o obturador fechado, detectando ent˜ao uma imagem de n´ıvel zero (Figura 4.7). A imagem de bias deve ser subtra´ıda em todas as imagens geradas com o CCD.

• Flat Field (Campo Plano): A sensibilidade de um CCD `a radia¸c˜ao n˜ao ´e a mesma para todos os pixels. Isso significa que se a mesma radia¸c˜ao com a mesma intensidade incidir sobre um conjunto de pixels do detector, cada um poder´a regis- trar uma contagem diferente, ou seja, existem varia¸c˜oes da resposta do CCD pixel a pixel. Uma maneira de minimizar este efeito ´e incidir uma radia¸c˜ao uniforme sobre o CCD e registrar a imagem (neste caso utilizamos uma tela branca iluminada por uma lˆampada uniforme). O resultado ´e uma imagem de flat field, na qual as pe- quenas varia¸c˜oes de sensibilidade dos pixels s˜ao evidenciadas (Figura 4.7). Todas as imagens de objetos astronˆomicos geradas com o CCD ser˜ao influenciadas por estas varia¸c˜oes pixel a pixel, por isso ´e preciso corrig´ı-las. A corre¸c˜ao consiste em dividir todas as imagens por uma imagem de flat field normalizada (j´a corrigida do bias). Dessa maneira, os pixels que apresentam uma baixa resposta (registrando contagens menores que a m´edia) ter˜ao seu valor de contagem aumentado e o inverso ocorre com pixels que apresentam uma resposta mais elevada.

Figura 4.7: Esquerda: Imagem combinada de Bias usando o CCD106 para as observa¸c˜oes da noite 07/03/2008. O contraste da imagem foi modificado de maneira a evidenciar o desn´ıvel entre a extremidade superior e inferior da imagem gerado pelo processo de leitura. Direita: Imagem combinada de Flat no filtro V, para a mesma noite observacional. As pequenas manchas evidenciam regi˜oes de pixels com sensibilidades diferentes.

Um procedimento que ´e normalmente realizado ´e a obten¸c˜ao de v´arias imagens de flat (para cada filtro), e v´arias imagens de bias. A princ´ıpio, apenas uma imagem de cada tipo j´a seria suficiente para realizar a corre¸c˜ao das imagens dos objetos. No entanto, durante uma exposi¸c˜ao, varia¸c˜oes aleat´orias associadas `a parte eletrˆonica do sistema ou mesmo varia¸c˜oes t´ermicas podem comprometer as imagens de bias ou de flat. Por isso, para cada noite observacional medimos um conjunto de 25 imagens de bias e 25 imagens de flat (para cada filtro). A id´eia ´e combinar as imagens de maneira a obter uma imagem m´edia que possa suavizar poss´ıveis varia¸c˜oes aleat´orias individuais de cada imagem. Esse

procedimento tende a diminuir bastante o desvio padr˜ao associado `as contagens sobre as imagens de bias e flat.

A tarefa utilizada para realizar a combina¸c˜ao das imagens ´e a combine. Em particular as tarefas zerocombine e flatcombine utilizam das ferramentas da combine para realizar esta opera¸c˜ao para imagens de bias e flat, respectivamente. Entre os parˆametros de entrada da combine, ´e preciso prestar aten¸c˜ao especial a dois deles: o algoritmo utilizado para combina¸c˜ao (parˆametro combine.combine), e o algoritmo utilizado para rejei¸c˜ao de pixels (parˆametro combine.reject). No caso do algoritmo de combina¸c˜ao, para as imagens de bias usamos a op¸c˜ao “average”(m´edia), j´a que as varia¸c˜oes poss´ıveis nas exposi¸c˜oes destas imagens s˜ao puramente de natureza aleat´oria. No entanto, para as imagens de flat, usamos a op¸c˜ao “median”(mediana), j´a que neste caso devem predominar as varia¸c˜oes sistem´aticas associadas as diferen¸cas de sensibilidade dos pixels. O algoritmo de rejei¸c˜ao consiste em um procedimento realizado para desconsiderar valores muito discrepantes na combina¸c˜ao de um determinado pixel. Isso ´e importante por exemplo, para rejeitar a utiliza¸c˜ao de pontos nas imagens sobre os quais incidiram raios c´osmicos, variando assim muito o valor de contagem daquele ponto em rela¸c˜ao `aquele mesmo ponto nas outras imagens. O algoritmo escolhido tanto para a combina¸c˜ao das imagens de bias quanto de flat foi o “ccdclip”, que rejeita pixels com valores acima (ou abaixo) de uma determinada faixa de espalhamento aceit´avel, deduzida com base no ganho e ru´ıdo de leitura.

Outro parˆametro importante no caso da combina¸c˜ao das imagens de flat consiste no escalonamento (parˆametro flatcombine.scale). Antes de realizar a combina¸c˜ao das ima- gens, ´e preciso que todas elas apresentem um n´ıvel m´edio comum. No entanto, varia¸c˜oes na intensidade da lˆampada utilizada para iluminar a tela branca de flat field podem fazer com que algumas imagens tenham um n´ıvel de contagens m´edio menor. Isso pode ser corrigido usando um escalonamento pela “moda”, corrigindo as imagens que n˜ao tenham um n´ıvel m´edio de contagens igual ao valor mais frequente.

Assim, para realizar as combina¸c˜oes fazemos:

cl> zerocombine bias0*.fits output="biascomb" combine=average \ >>> reject=ccdclip

cl> flatcombine flat*.fits output="flatcomb_" combine=median \ >>> reject=ccdclip scale=mode subsets+

Note que a ativa¸c˜ao do parˆametro flatcombine.subsets faz com que a combina¸c˜ao das imagens de flat de diferentes filtros seja feita automaticamente. A utiliza¸c˜ao destas tarefas produzir´a as imagens combinadas de nome biascomb.fits e flatcomb filtro.fits. Um exemplo destas imagens ´e mostrado na Figura 4.7.

Caso seja necess´ario, pode-se utilizar a tarefa imstat para analisar os valores m´edios e desvios padr˜oes dos valores de pixel das imagens combinadas e das imagens de flat. Imagens com valores muito alto dos desvios padr˜oes e/ou valores m´edios de contagem muito discrepantes do restante das imagens forma removidas do conjunto, para evitar a contamina¸c˜ao da imagem combinada.