Animation Pulsar du Crabe (PSR B0531+21)

[joko 97]

Bonjour,

Je ne suis pas l'auteur mais je partage cette animation du Pulsar du Crabe (PSR B0531+21) faite il y a quelques jours en Allemagne par Martin Fiedler avec un oculaire OVNI-M (destiné à l'observation visuelle).

Sur son Dobson de 600mm F/3,3 il a imagé avec une caméra QHY174M GPS.

Animation, photo et détails ci-dessous.

 

 

Les conditions étant loin d'être parfaites. 

 

Le montage réalisé.

 

« After many cloudy weeks a usable starry sky showed up here in Radebeul (Germany) again, I used the opportunity and started another attempt to finally resolve the pulsar in M1 temporally and spatially. After the first experiments some weeks before it was clear that this faint part cannot be resolved directly in time even with a night vision device (OVNI-M), at least not with our astronomical conditions and with the for such a thing rather "small" 24" Dobsonian. But then I had an idea to crack the thing after all. According to my research on the pulsar, it has two maxima in the 33.5ms of its period, one bright and one fainter, both lasting about 5ms. This results in the minimum necessary exposure time (5ms). In addition, the pulsar is very close to another star and must be spatially resolved accordingly. So I extended the focal length, which also helps to recognize the pulsar, because the high background brightness due to the nebula is reduced.

 

On a 5ms frame you can't recognize stars with 15 or 16 mag even with a cooled CMOS camera + NVD, for that the noise too high. The only option, as is often the case, is to stack enough images to get the faint pulsar out of the noise. That's when I had the idea to use our QHY-174M-GPS camera, which is actually there to measure star occultations by asteroids and can set an accurate GPS time stamp. With this, one could assign to each frame its exact location in the period of the pulsar, and then stack them precisely. For this purpose I equipped the telescope with the Baader-FFC, the OVNI-M NVD without lens/eyepiece and the QHY camera with a 50mm f/1.4 lens. But this construction was too much for the focuser and I had to fight with image field tilts. But in the end I accepted it, there is no other way. The NVD was running at maximum gain and also the camera was at the limit with the gain but cooled down to -40°C.
 

I made many video sequences and tried a little bit, here is an example video: https://www.dropbox...._Video.avi?dl=0 The video has 3035 frames and was recorded for about 15s. Unfortunately the tracking is already so inaccurate in this short time that you need a star for stacking, so I took the brighter star at the bottom still in the field of view. If you look at the video, you can see just three stars in total. But the recording was the easier part in the end.

Then I had to get the timestamp from the single images, rounded appropriately, into the file name. For this I searched for a long time for a useful OCR software. It would be easier if the SharpCap would do it right away (somehow I couldn't manage that). Then I built an Excel table and took the timestamp of the first image as the beginning of the period. Then you need the exact period of the pulsar (0,033781965), which changes every year, I didn't know that before. Now I always add the full frequency to the first timestamp for the complete recording period. This resulted in the end in a column with nearly 500 values (times) in my case. Then you have to do the same for the remaining 33ms of the period (each new column +1ms). Then I built a program to find the frames matching the period time and copy them into the corresponding folders. In the end I had 34 folders with about 80 frames in each. I stacked them all manually in Fitswork, the flashing of the NVD makes an automatic detection of even the brightest star impossible. Since the star was also not clearly visible everywhere, I could usually only really use 50-60 images.
 

The chance that this really works out I had rather classified as low, it was completely unclear whether the time stamp of the camera is accurate enough and whether the OVNI-M can even resolve 5ms in time. But it really worked and in the animation you can see the main and the secondary maxima cleanly separated. The image quality is grotty but it worked With a bigger telescope, better seeing and less noise I'm sure it would work without stacking, but I don't have it. Nevertheless I am very satisfied and happy with the results The image with the arrow is a average image from all frames of the animation. By the averaging the pulsar is clearly fainter than the near comparison star even if it is actually brighter in the maximum.
 

Best

Martin »

[JB Gayet 1 593]

rho la vache !

[Haltea 1 271]

Super 

[penn 20 252]

Bonjour, 

 

Cette expérience est très intéressante.

Je ne suis pas toujours très à l'aise avec l'anglais, du coup je me suis permise de passer le texte dans le traducteur google.

Je le poste ici si cela peut faciliter la compréhension du fil pour ceux qui comme moi ne comprennent pas tous les termes.

Bien entendu je peux ôter ce texte sans problème  . 

Bravo et merci pour cette passionnante animation du pulsar. 

 

"Après de nombreuses semaines nuageuses, voilà un ciel découvert ici à Radebeul (Allemagne), j'ai profité de l'occasion et commencé une autre tentative pour enfin résoudre le pulsar de M1 temporellement et spatialement. Après les premières expériences quelques semaines auparavant, il était clair que cette faible partie ne pouvait pas être résolue directement dans le temps même avec un appareil de vision nocturne (OVNI-M), du moins pas avec nos conditions astronomiques et avec le 24 "Dobsonian.

 

Mais j'ai eu une idée :  d'après mes recherches sur le pulsar, il a deux maxima dans les 33,5 ms de sa période, un brillant et un plus faible, tous deux d'une durée d'environ 5 ms. dans le temps d'exposition minimum nécessaire (5 ms). De plus, le pulsar est très proche d'une autre étoile et doit être résolu spatialement en conséquence. J'ai donc prolongé la distance focale, ce qui aide également à reconnaître le pulsar, car la luminosité de fond élevée due à la nébuleuse est réduite.

 

Sur une pose de 5 ms, vous ne pouvez pas reconnaître les étoiles magnitude 15 ou 16 même avec une caméra CMOS refroidie + NVD, pour cela le bruit est trop élevé. La seule option, comme c'est souvent le cas, est d'empiler suffisamment d'images pour extraire le faible pulsar du bruit. C'est alors que j'ai eu l'idée d'utiliser notre caméra GPS QHY-174M, qui est en fait là pour mesurer les occultations d'étoiles par des astéroïdes et peut définir un horodatage GPS précis. Avec cela,  on pourrait attribuer à chaque pose son emplacement exact dans la période du pulsar, puis les empiler précisément.

Pour cela, j'ai équipé le télescope du Baader-FFC, de l'OVNI-M NVD sans objectif / oculaire et de la caméra QHY avec un objectif 50 mm f / 1.4.

Mais cette construction était trop lourde pour le porte-oculaire et j'ai dû me battre avec le tilt. Mais à la fin je l'ai accepté, il n'y avait pas d'autre moyen. Le NVD fonctionnait au gain maximum et la caméra était également à la limite du gain mais refroidie à -40 ° C.

 

J'ai fait de nombreuses séquences vidéo et essayé un peu, voici un exemple de vidéo: https: //www.dropbox...._Video.avi? Dl = 0

La vidéo a 3035 images et a été enregistrée pendant environ 15s. Malheureusement, le suivi est déjà  si imprécis dans ce court laps de temps que vous avez besoin d'une étoile pour l'empilement, j'ai donc pris l'étoile la plus brillante en bas toujours dans le champ de vision. Si vous regardez la vidéo, vous ne voyez que trois étoiles au total. Mais l'enregistrement a été la partie la plus facile à la fin.

 

Ensuite, j'ai dû obtenir l'horodatage des images individuelles, arrondi de manière appropriée, dans le nom du fichier. Pour cela, j'ai cherché pendant longtemps un logiciel OCR utile.

Ce serait plus facile si le SharpCap le faisait tout de suite (je ne pouvais en quelque sorte pas gérer cela). Ensuite, j'ai construit un tableau Excel et pris l'horodatage de la première image comme début de période. Ensuite, vous avez besoin de la période exacte du pulsar (0,033781965), qui change chaque année, je ne le savais pas auparavant.

Maintenant, j'ajoute toujours la fréquence complète au premier horodatage pour la période d'enregistrement complète.

 

Au final on a une colonne avec près de 500 valeurs (fois) dans mon cas. Ensuite, vous devez faire de même pour les 33 ms restants de la période (chaque nouvelle colonne + 1 ms). Ensuite, j'ai construit un programme pour trouver les poses correspondant à la période et les copier dans les dossiers correspondants. En fin de compte, j'avais 34 dossiers avec environ 80 poses chacun. Je les ai tous empilés manuellement dans Fitswork, le clignotement du NVD rend impossible une détection automatique même de l'étoile la plus brillante. Puisque l'étoile n'était pas clairement visible partout, je ne pouvais généralement utiliser que 50 à 60 images.

 

Il y avait peu de chances pour que cela fonctionne, il n'était pas du tout clair que l'horodatage de la caméra soit suffisamment précis et que l'OVNI-M puisse même résoudre 5 ms dans le temps.

Mais cela a vraiment fonctionné et dans l'animation, vous pouvez voir les maxima principale et secondaire bien séparées.

La qualité d'image est médiocre mais cela a fonctionné.  Avec un plus gros télescope, une meilleure vue et moins de bruit, je suis sûr que cela fonctionnerait sans empilement, mais je ne l'ai pas. Néanmoins je suis très satisfait et content des résultats. L'image avec la flèche est une image moyenne de toutes les images de l'animation.

En faisant la moyenne, le pulsar est clairement plus faible que l'étoile de comparaison proche, même s'il est en fait plus brillant au maximum."

 

[ALAING 58 805]

Fabuleux

Et merci à Anne pour la traduction

Bonne soirée,

AG

[Christophe H 6 378]

Intéressant, merci.

[danielo 5 772]

trop fort !

[polo0258 38 353]

 bravo et merci pour le partage !

polo

[COM423 13 048]

15 hours ago, joko said:

But it really worked and in the animation you can see the main and the secondary maxima cleanly separated

Incroyable comme manip, je ne pensais pas qu'on pouvait atteindre une telle résoluion temporelle.

Bravo au concepteur et à l'observateur !

[christian_d 3 150]

Super, on le voit bien clignoter 

 

Bon boulot !

 

 

Christian

[messier63 5 102]

Excellent.

jérôme

[Jacques VAN DER MEER 3 815]

Très intéressant, merci pour partager cette observation !

 

Je n'ai pas très compris l'histoire de "time-stamp" et l'empilage phasé des images, mais ça incite à une recherche sur le sujet

 

Bonne journée,

Jacques

[joko 97]

Le 29/01/2021 à 14:51, Jacques VAN DER MEER a dit :

Je n'ai pas très compris l'histoire de "time-stamp" et l'empilage phasé des images, mais ça incite à une recherche sur le sujet

Cela concerne la reconstitution spatiale et temporelle pour le marquage des images. La rotation du Pulsar étant de 33 millisecondes avec deux faisceaux de 5 millisecondes chacun. Il faut donc être très précis car 30 tours à la seconde. 

Modifié 30 janvier 2021 par joko

[Lonelystar78 2 975]

Bluffant, il fallait oser.

 

Le miracle de la technologie moderne...... C'est fou

 

merci Martin pour ce partage

 

Bon ciel

Patrick

[Optrolight 840]

Oui bravo à lui pour sa ténacité. Il faut en vouloir pour sortir ce résultat!

[Roch 1 898]

Très très Impressionnant

J'avais tenté la même chose au T250 à la QHY290 il y a 3 ans, mais sans datation suffisamment précise cela n'a malheureusement rien donné.
Je réessayerai certainement un jour

Romain

[JB Gayet 1 593]

Il y a 2 heures, Roch a dit :

Je réessayerai certainement un jour

 

Visiblement, il doit tout de même interposer un OVNI-M (sont fameux "NVD" dans le texte)  pour arriver à en sortir qq chose... chaud comme manip... 

[Roch 1 898]

A vrai dire, je ne sais pas trop ce que l'ovni-m vient aider à accomplir... mais je suppose qu'amplifier le signal reçu du ciel permet de diminuer le temps de pose de manière significative, atténuant ainsi l'importance du bruit de la caméra ?

 

Lors de mes essais, j'ai pu empiler suffisamment d'images pour faire ressortir le pulsar en poses unitaires de 16.66ms, ce qui me semblait suffisamment court pour discriminer au moins une variation après un empilement en deux séquences. ( la période du pulsar étant proche du double ) 
Le seeing était très bon, ça a aidé, c'était la même nuit ou j'ai fait cette image :

 

https://www.astrobin.com/394019/?nc=user

 

( du coup c'était il y a 2 ans et pas 3 ans  )

Cependant avec la qhy290M qui n'a pas d'option GPS avec horodatage précis, je pensais m'appuyer sur le framerate pour avoir quelque chose. Après quelques tests réalisés au préalable, j'avais estimé que le framerate de la caméra était suffisamment précis pour obtenir une datation à partir ça. En gros, ben la 2ème image d'une série réalisée à 100fps serait à T0+0.01s, la cent-unième à T0+1.00s, etc.

 

Mais j'avais oublié un facteur important : plus la cadence de la caméra est proche du maximum plus elle est instable, et à 60ips en mode 16 bits on est proche du maximum, même en fenêtré. Donc malgré l'empilement séquencé que j'ai pu réaliser ( un peu de la même manière que ce qu'a pu faire ce monsieur, mais sans aller jusqu'à créer un logiciel pour  ) le pulsar ne montrait aucune variation de luminosité entre les deux séquences.

 

Mais l'avantage d'utiliser un télescope plus gros, c'est qu'il faut moins d'images, donc travailler sur une période totale plus courte, donc potentiellement cette méthode pourrait s'avérer suffisamment précise.

 

Là ou j'ai des interrogations, c'est comme je le disais au début, sur l'utilité de l'ovni-m dans ce montage...

Sans cet outil, j'ai pu faire ressortir le pulsar en empilant environ 200 poses de 16ms, avec un tube de 250mm de diamètre. 

Ce monsieur a fait la même chose en empilant environ 80 poses de 5ms ( c'est bien ça ? ) avec son 600mm, mais avec l'ovni-m... 

Il y a match non ?

 

Bon il est vrai que la QHY174M qu'il utilise est bien moins adaptée à la réalisation de ce genre de chose que la QHY290M que j'utilise, à cause de son bruit de lecture bien plus élevé. Donc peut-être que le gain se situe ici.
 

Mais dans tous les cas,  je pensais que l'ovni-m était réservé au visuel, mais il semble qu'une utilisation en imagerie soit possible. Il faudrait caractériser précisément les bénéfices d'un tel bazar, mais s'il y a bien un domaine ou il peut avoir un intérêt, c'est le ciel profond en poses rapides... du coup ça m'intéresse beaucoup ! Si on pouvait imager n'importe quoi à 100 images par seconde, ça révolutionnerait pas mal de choses !

 

@joko qu'en penses tu ?

Modifié 31 janvier 2021 par Roch

[Bruno 17 850]

Alors ça ça m'épate !

Je ne pensais même pas cela possible en configuration 'amateur'... (bon, un T600 quand même !)

Chapeau ! 

[Roch 1 898]

Bon après un petit comparatif avec mes images, il s'avère que l'avantage est très nettement perceptible quand même, en faveur de l'utilisation de l'OVNI-M, même compte tenu de la différence de diamètre.

Si je résume, pour avoir une image aussi propre que les frames individuelles de l'animation présentée ici, avec mes images réalisées au T250, il faut que j'empile environ 1000 images de 16ms. ( et encore, c'est une estimation basse )
Si on tient compte de la différence de diamètre, on peut arguer que cela équivaudrait à 1000 images de 2.8ms avec un télescope de 600mm. En terme de rapport signal/bruit, c'est équivalent à environ 320 images à 5ms de pose unitaire.
Martin Fiedler n'a utilisé que 80 images de 5ms pour ses prises unitaires, donc c'est un résultat au moins 4 fois supérieur... et tout ça avec une caméra moins adaptée à la pose courte que la mienne.

L'autre manière de voir les choses, c'est qu'on observe la détection d'étoiles de magnitude 17 en seulement 400ms de pose cumulée... et en prises unitaires de 5ms ! Si un tel outil était facilement utilisable en astrophoto, on pourrait imager absolument n'importe quoi à 200fps, ce qui ouvrirait des portes certaines pour un "lucky imaging" très poussé... beaucoup plus qu'aujourd'hui !

Romain

[exaxe17 5 749]

il y a une heure, Roch a dit :

ce qui ouvrirait des portes certaines pour un "lucky imaging" très poussé

Salut Romain,

Très intéressant c'est sur! Mais il faudrait que les logiciels de captures fassent un peu le tri en même temps! déjà qu'a 100-200ms à 2k je remplis très vite un tera! Alors t'imagines 200im/s !

C'est une sacré manip en effet pour faire la difference entre les pulsations du pulsar!

[Roch 1 898]

il y a 6 minutes, exaxe17 a dit :

Très intéressant c'est sur! Mais il faudrait que les logiciels de captures fassent un peu le tri en même temps! déjà qu'a 100-200ms à 2k je remplis très vite un tera! Alors t'imagines 200im/s !

Oui, j'ai fait un petit calcul...
27To pour une nuit complète  ( 8h à 200ips en 2 Megapixels )

Ya du boulot.

[JB Gayet 1 593]

Le truc c'est qu'il faut regarder dans quelle longueur d'onde agit cet OVNI-M

[joko 97]

Bonjour,

Cette animation suscite beaucoup d’engouements, je l’ai vu circuler sur plusieurs forums internationaux.

 

J’insiste souvent sur le fait que l’OVNI-M est conçu pour l’observation visuelle toutefois il n’est pas incompatible avec l’astrophotographie.

Je parle d’observation visuelle puisqu’il s’agit de temps réel, comme avec un oculaire traditionnelle, il dispose d’un coulant 31,75mm et l’observation se fait à travers la partie en verre.

Les photons traversent la photocathode qui les transforme en électrons. Puis ces électrons sont multipliés par dizaines de milliers en traversant la plaque multi-canaux et ensuite ils sont à nouveaux transformés en photons au niveau de l’écran phosphor. On parle bien d’écran mais cela est sans comparaison avec un écran digital.

Cette traversée du tube intensificateur se fait en temps réel et dans l’alignement d’origine des photons. (cet alignement ne s’applique pas à l’OVNI-B puisqu'en bino il faut redresser l'image).

Ainsi les photons ne viennent pas frapper un capteur numérique, il n’y a aucun traitement ni stacking puisqu’un tube intensificateur ne prend pas de photos. Pas besoin de moteur sur le télescope, pas de câble, la taille est comparable à un oculaire traditionnel et la teinte du white phoshphor est neutre, très proche de la couleur grisâtre des objets observés avec un oculaire traditionnel (mais avec beaucoup beaucoup plus de détails avec l’OVNI-M).

Au niveau amateur, il est principalement utilisé par des astronomes utilisant des Dobson.

 

Pour en revenir à l’astrophotographie ce n’est donc pas du tout incompatible. Je travaille déjà avec des agences spatiales et des observatoires professionnels un peu partout dans le monde, et surtout il y a un grand nombre d’applications possible, en voici quelques exemples sur mon site : https://www.ovni-nightvision.com/fr/content/33-espacescience

Ce sont des projets professionnels, confidentiels pour certains et pour lesquels OVNI Night Vision réalise des produits sur mesure.

 

A ce jour je me focalise donc sur le développement pour l’astronomie visuelle et les clients professionnels mais il n’y aurai aucune difficulté à développer un produit pour l’astrophotographie amateur / semi-professionnelle.

Le bloc monoculaire de l’OVNI-M pouvant parfaitement s’adapter à tous besoins, voici une photo ci-dessous :

 

 

L'OVNI-M du haut et du bas sont en cours de fabrication, celui du centre est le mien que j'utilise pour les démos. Le câble visible est simplement un fil élastique attaché au cache de protection.

L’OVNI-M du haut, pour un montage au foyer avec un coulant 31,75mm , il agit alors comme un oculaire de 26mm de focale

L’OVNI-M du milieu, pour un montage en afocal avec avec sa lentille frontale (26mm F/1.2) et également pour l’utilisation tenu à la main (comme des jumelles)

L’OVNI-M du bas, pour un montage astrophotographie, comme utilisé par Martin Fiedler pour le Pulsar du Crabe. Il a ensuite réalisé son propre montage pour y adapter la caméra.

Sur le montage du bas, je pourrais proposer sans difficulté un adaptateur avec une sortie T2 par exemple pour y fixer tous types de caméra/appareils photos. Tout en conservant la possibilité de l’utiliser en observation visuelle.

 

Il faut bien prendre en compte qu’il y a 2 parties importantes à savoir le tube intensificateur et le bloc monoculaire de l’OVNI-M.

Ces 2 parties sont entièrement pensées et conçues de A à Z pour un usage astronomique. Et sont entièrement modulables selon l’utilisation.

 

Pour parler chiffre, en visuel, le gain stellaire est d’environ 4 magnitudes.

L’animation du pulsar du crabe fait référence à des prises unitaires de 5ms mais cela n’est pas une limite, rien n’interdit d’avoir des poses encore plus courtes à travers l’OVNI-M. Le bruit vu sur cette animation étant principalement dû à la caméra et non pas à l’OVNI-M.

Modifié 1 février 2021 par joko

[joko 97]

Et pour illustrer un peu plus mon message précédent, en matière de taille et de poids.

 

De gauche à droite : OVNI-B, OVNI-M (avec coulant 31,75mm), Zoom Baader Mark IV, OVNI-M (en montage astrophoto), Televue Plossl 55mm

 

Le poids de l'OVNI-M avec le tube intensificateur, en montage pour astrophoto.