ほしぞloveログ

天体観測始めました。

タグ:太陽望遠鏡

CP+で話した太陽トークの内容で、まだ一部記事にしてないことがいくつかあります。
順に記事にしていこうと思います。今回は1のヘリオスターのエタロンについてです。


これまでの結果

これまでに、PST、フェニックスと、手持ちの太陽望遠鏡のエタロンの特性を測定してきました。





PSTに比べて、フェニックスが圧倒的に性能が良くなっているという結果でした。

具体的には、鏡間の距離が0.3mmから0.2mm程度に短くなってFSRが1.5倍広がったために、両隣のピークの影響がすくなくなったこと、FSRが広がってピークの太さは太くなるはずなのに、鏡の反射率を70%程度から90%程度に上げて、FWHMを捕捉してよりHα線をコントラストよく補足するようになっていることがわかりました。

今回はそれに加えて、CP+セミナーのためにお借りしていたヘリをスター100Hαについても同様の測定をしてみます。公称値ではフェニックスが0.6Å以下、ヘリオスターが0.5Å以下となっていて、差がついています。特にこの差が有意なのかどうか、フェニックスのエタロンに比べて違いがあるのかどうかに注目です。


ヘリオスター100Hαの測定

測定方法はフェニックスの時とほぼ同じです。測定日は2月8日、LEDライトを使って測定しています。確度依存性をなくすために鏡筒を使い、対物レンズ側からLEDライトを入射します。

IMG_2532

分光器はSHG700を使い、カメラはG3M678M。画像としては
  1. 分光器のみで鏡筒をつけないフランホーファー線
  2. 鏡筒からBF(ブロッキングフィルター)を外した状態(エタロンの測定)
  3. 鏡筒のノーマルの状態(エタロンあり、BF無し)で太陽望遠鏡としての測定
  4. BFのみ分光器に取り付けた場合
の4つを撮影しています。この中で今回は1、2、4を使っています。

1枚の分光画像の撮影は、10秒露光で10スタックの計100秒間撮影しています。ゲインは3200(=ZWOだと300に相当)で、オフセットをSharpCapの値で2000加えています。


測定結果

波長のキャリブレーションはこれまで同様に、フラウンホーファー線を撮影し、参照データ(PEPSI)にフィッティングしています。
Figure_1
エタロンの透過特性の測定値とフィッティングです。
fit_result
  • 鏡の強度反射率、強度透過率: R = r^2 = 0.909, T = t^2 = 0.091
  • キャビティーの鋭さを表すFinesse = π r/(1-R) = 33.1
  • エタロンを構成する鏡と鏡の間の距離 = 0.208 [mm]
  • 周期の幅を表すFSR (Free Spectrul Range) = 10.34 [Å]
  • エタロンの性能を表すFWHM = FSR/Finesse=0.31 [Å]
  • 光の折り返し回数: Finesse x 2/π = 21.1 [回 (片道)]
という結果になりました。

フェニックスのFWHMが0.37Åでヘリオスター100Hαが0.31Åと、約2割違うことがわかります。公称値も0.6Å以下と0.5Å以下で2割の差があるで、ちょうどその違いを説明できています。今回測定したFWHMの絶対値がまだどこまで信頼できるかはわかりませんが、少なくとも同様の方法で測定しているので相対的な違いはある程度正確に評価できていると考えると、公称値の違いも含めてこの差は有意であると考えて良さそうです。これは推測ですが、今回FSRの値はほぼ一緒の0.2mmなので、おそらくエタロンと作っている会社は同じではないかと思います。その上で、公称値に差をつけているということは、鏡の反射率を実際に変えてFWHMに差をつけていると考えると素直な気がします。

続いて、BFも考慮した場合の透過曲線です。エタロンの測定値とBFの測定値を掛け合わせています。BFは両隣のピークからの漏れをカットする役目がありますが、グラフを見る限り十分カットしていることがわかります。
all

さらに、太陽光を掛け合わせたものです。太陽光を掛け合わせると、両隣のピークの影響が少し出てくることがわかりますが、積分した総光量に対する量としてはごく僅かで、大した影響はなさそうなことがわかります。
all_sun_multi

ここまで見ても、相当性能の良いエタロンだということがわかります。


エタロン透過曲線のフィッティングについて

少し考察します。エタロンのフィッティング曲線をPST、フェニックス、ヘリオスターを並べてみます。

fit_result

fit_result_ok

fit_result
よく見ると、どのグラフもピークの裾の部分が、実測とフィッティングがずれしまっているように見えます。いずれも実測よりもフィッティングの方が大きく出てしまっています。

もし、裾野部分のフィッティングが実測に合うように重みづけをして改めてフィットしたりすると、おそらくフィッティングしたピークはもっと細くなって、FWHMはさらに小さくいい値になってしまうでしょう。今でもPST、フェニックス、ヘリオスターの公称値

1.0Å以下、0.6Å以下、0.5Å以下

に対して、私が実測した値は
0.71Å、0.37Å、0.32Å
と公称値よりかなりいい値になっています。これに、裾の影響を補正するとさらにいい値になってしまうのは、方向性として果たして正しいのでしょうか?

そもそも、なぜ実測とフィティングでズレが起きるのか考えてみます。光キャビティーは一般的にはh状に素直な応答を示し、かなり理論的に説明できるものです。今回のずれは光キャビティーそのものというよりは、その測定方法に問題があると考える方が素直です。

では何が問題なのでしょうか?一つ考えられることは、測定時間が10秒x10スタック=100秒と長過ぎたことかと思われます。今回の応答はフィネスを見てもわかるように、そこそこ鋭いものになっています。実際、ヘリオスターはその鋭いピークゆえに実測点はわずか5-7点ほどです。ピーク周りに至っては3点ほどでピークを跨いで測定してしまっています。1つの測定はカメラの1ピクセルに相当します。ピクセルサイズを考えるとわずか2μmです。測定時間の間、カメラに入る光が全くずれなければいいのですが、地面や望遠鏡を載せている机が揺れるため、100秒の長い間には、例えばLEDライトと望遠鏡が相対的に僅かにズレることはあり得るでしょう。

もしピークのところがずれたとすると、どちら方向にずれても値は小さく読み取られます。値が小さくなる傾向はピークに近いところほど顕著で、裾に行くに従って緩和されます。すなわち、ピークが低い値で測定され、ピークに近いところではその分太るので、本来のピークよりも頭でっかちなものとして測定されていると考えられます。その頭でっかちなところを合わせるようにフィットすると、裾の部分でズレが大きくなり、本来のFWHMよりも大きな、性能の悪いものと結果が出てしまいます。

この推測が正しい、もしくは他の理由で裾がズレるとしても、いずれにせよ裾の方が測定点が多く、本来の値からのズレは少ないと考え、ピーク部分のずれが本来の値から大きくズレると考えると、実際のFWHMはもっと小さいと考えて良さそうです。

ただし、今回は撮影画像の上に凸の曲線の真ん中の部分だけを使っているので、エタロンの中心部のみを測定していることになります。もしかしたら端の方はもっと透過幅が大きくて、その平均を取るとメーカー値に近づくのかもしれません。ここら辺は今後の課題としたいと思います。

どこをどう測定するかで値は変わってきそうですし、一番いい最小値か、平均値か、最低限の保証をするために最大値を採用するかなどは、メーカーによっても方針が違うかもしれません。やはりきちんと比較するためには、同じ方法で、同じ基準で比較すべきで、そういった意味では手元に持って実測して相対値を比較するのが一番確実だと思われます。少なくとも、今回まででPSTとフェニックスとヘリオスター100Hαの違いは、相対的にはっきり見ることができたというのが結論になると思います。


まとめ

これで手持ちと借りたもののエタロンとBFの測定が終わりました。太陽望遠鏡は高価なのでなかなか自分で買うことはできません。もし今後借りたり、もしくは新しい鏡筒を手に入れたりできた場合にはまた測定を続けようと思います。

あと、もう少し精度を上げたいとも考えています。短時間測定や中心部以外を測定するのも、今後余裕があったら試すことができればと思います。


今回の「星と自然のフェスタ」、前回に引き続いて今回もかなり以前から講演を頼まれていたので、かなり気合が入っています。2023年10月27日(金)、平日ですがこの日は休暇を取り、準備万端で朝から小海まで移動します。


小海に向けて出発

昨年より1ヶ月近く早くなった開催日のために、まだそこまで寒くはなく、道が凍結するとかの心配もないので、いつも行く北陸道ー上信越道で佐久ICから南下するルートではなく、高速代とガソリン代を節約すべく、ほとんど下道の松本経由で行くことを計画していました。でも、妻が(前日に松本方面から行くと話したにもかかわらず)富山方面から行くと思い込んでいてしまい、同じ方向だからと子供に朝学校まで送ることを約束してしまいました。学校への往復だけで1時間以上かかるので、泣く泣く富山IC方面(実際に乗ったは一つ先の立山IC)から行くことになりました。出発は午前8時でしたが、高速に乗ったのは9時過ぎなので、昼過ぎくらいに着く予定になります。

昼頃になり、昼食をどうしようかと思い、小布施SAだとまだ昼には早く、東部湯の丸SAのレストランを見たけどいまいち食べたいものがなく、

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結局佐久北ICで降りて食べることにしました。佐久JCTで別れた後の中部横断自動車道は無料道路なので、気軽にどこでも降りられます。妻に言わせると、私が庶民的なところが好きらしいので、ローカルな個人経営のようなレストランを選んでくれました。年配の女性の方が一人で切り盛りしているみたいですが、出てきたランチは超大盛り。看板メニューのハンバーグ海老フライ唐揚げランチを頼んだら、メニューに書かれていない天ぷらだけで4つ、サラダに果物2種、味噌汁は多分山梨文化でカボチャとすいとん入りの超具沢山。どれもおいしくて、お腹が一杯になりました。妻は一番少なそうなナポリタンスパを頼みましたが、これも海老まで入っていて、実際にはすごい量でした。さらにメニューにのってないはずのコーヒーなどが選べるとこのこと。聞いたらサービスだそうです。

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食べた直後は大満足だったのですが、これが実は大失敗。後々まで尾を引くことになりました。


星フェス会場到着

小海のガトーキングダムに着いたのは13時半頃でしょうか。今回は講演の準備もあるので、落ち着いた場所が欲しくて、ホテルの部屋をとってもらいました。到着後チェックインを済まし、早速エーデルワイスのある眼下の第一会場へ歩いて移動します。そこそこの距離で、行きはまだいいのですが、帰りが大変そうです。

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左の建物がエーデルワイスで中はかなり広いです。昨年までのホテル前の会場から移動してきましたが、屋根付きで。しかも暖かくで、かなり快適でした。このことは特に夜になると身に染みて感じます。

写真の奥の坂の上に見えるのがホテルになります。まだ星フェス開始前なので、会場では、スタッフの方、ボランティアの方、企業ブースの方達が準備の真っ最中でした。とりあえずはサイトロンブースで、今晩のデモの打ち合わせをします。メインは土曜の明日なので、とりあえず今日は20時頃から、準備やリハーサルがてらのんびり始めることにしました。

この時間ですでに国際光器さんは販売を始めていました。いつも一番早くから、一番遅くまで販売してくれていて、とても頭が下がります。先月の星もとでOIIIフィルターを欲しいと頼んでおいたのですが、サイズをきちんと伝えていなくて、わざわざ用意して頂いたのに、サイズ違いで申し訳ないことをしました。私はナローバンドフィルターは星まつりの度に、国際光器さんで少しづつ買い集めてます。また来年の星まつりで探そうと思います。

妻を放っておいて、いろんな方との再会で盛り上がっていたら、いつの間にか約束の14時半近くになってしまいました。もう待ちくたびれていたらしく、道を使わずに草原の方を登ってホテルに向かっています。私も後を追っかけましたが、どこかしこに多分鹿さんの落とし物が...。昼間はまだいいですが、夜は避けて通れないので歩かない方がいいですね。


ウェルカムスイーツ!!!

なぜ14時半だったのか、それはウェルカムスイーツのためです。噂にはずっと聞いていて、去年はホテルに泊まったのになぜかチェックインの時に案内されず、やっと今回辿り着けた、念願のウェルカムスイーツです。実際は少しつまむだけかと想像していたら、さすがシャトレーゼのガトーキングダム(お菓子の王国)の名に恥じない、ビュッフェ形式でケーキなど食べ放題です。
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この後も何度かおかわりしたのですが、昼ごはんを腹いっぱいになったのを忘れて食べていたら、本当にもうお腹がはち切れそうになってきました。ほら、だんだんやばいことに...。


再び外へ

腹ごなしに、ホテル前の第2会場を覗きますが、まだセッティングの最中で、あまり人はいませんでした。第2会場は眼視と電視観望の予定とのことです。
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私はこの第2会場に少なくとも一般の人とかはたくさん集まって、もしかしたら下の第1に人が来ないのではないかと思っていました。でも蓋を開けてみると、エーデルワイスが快適なせいか、第2会場の方が人が多かったと思います。その一方、夜は第2会場はキャンプ場でもあるので、あまり遅くに騒がしくすることはできず、第1会場の方に人が集まったようです。

この後、第2会場に再び歩いて移動します。この時に、昨年の小海で初めて会って、自宅にまで遊びにきてくれて、9月の星もとでも再開したOさん一家と会いました。TwitterやAramisさんのブログでも紹介されていますが、小学6年生のスーパー天文少年です。なんでもBORGの型番で会話していたとか。同じく小海で会い、自宅に来てくれたEさん一家ですが、講演の時に会うことができましたが、私が忙しくてほとんど話すことができず、申し訳ありませんでした。でもOさんのところと、Eさんのところは、お互い色々話せたらしく、小海星フェスが取り持つ縁でこうやって輪が広がっていくのが、星イベントの魅力かと思います。

準備の時間とは打って変わって、ブースはすでにかなりの盛況ぶりです。
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サイトロンブースでは、SkyWatcherの新製品の太陽Hα望遠鏡を見せてもらいました。新製品と言ってもロゴも何も入っていない、まだ4本目の試作機みたいです。口径は76mm、焦点距離が630mmで、PSTと同じような、回転タイプの波長調整機構のエタロンです。太陽Hα望遠鏡の新規参入は久しくなかったはずで、性能、値段共にかなり期待できそうです。晴れたら星フェス会場で太陽を見るとのことなので、楽しみです。
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真ん中の緑色の小さな円筒は、太陽ファインダーです。

エタロンと共に興味のあるブロッキングフィルターです。径は5mmか、もう少しありますでしょうか。
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一旦休戦

夜のデモがあるので、少し早めに会場を後にして部屋に戻ります。夕食までまだ少し時間があったので、今のうちに温泉に行きます。温泉を出た後にアイスが食べられるのですが、今回はお一人様一本との紙が貼ってあったので、(多分)一番美味しいミルクアイスをいただきました。

夕食の時間になってもまだお腹がこなれていません。頑張って食べようと思ったのですが、プレート1回でギブアップ。その代わりケーキだけは大きいのを食べました。これが夕食ビュッフェの一番の楽しみです。
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ビュッフェ会場で、女性の方に「Samさんですか?」声をかけられました。私のこと認識してれくれているみたいです。よくよく話を聞いてみると、星まつりにどうにか参加してみたくて、なんと盛岡から!電車で来られたとのこと。中学の頃から星が大好きで、親からVixenのポラリス赤道儀を買ってもらい、しかも当時では珍しいモーター駆動。写真を撮ろうと挑戦したのに、ガイド鏡がさらに必要とわかって、さすがに親にそこまで欲しいと言えずに当時諦めたとのことです。久しぶりに星の世界に戻ってきたら、浦島太郎状態で世界が変わっていて、昔やろうとしたことが今ならできそうということで、一大発起して参加したとのことです。周りに同じ趣味の人がいるでもなく、ネットで調べていて、会場に来たらネットで見た本人がいる状態とのことで、大興奮で話してくれました。実際この後も何度かお会いして、夜にも一緒に望遠鏡の傍、色々お話しさせていただきました。

夕食後、すぐに第2会場に移動します。妻もやはり食べ過ぎたとのことで、この日はベットでゴロゴロのんびりタイムとのことでした。


三度第2会場へ

会場に着くと、外山電子の外山さん、ユニテックのKさん、大学の先輩であり陣馬写真工のHBさんという、そうそうたるメンバーが。「これまでだと寒かったけど、エーデルワイスみたいな建物があると暖かいので、次回出店してみようかな」と言っていました。外山さんが、前回の星まつりで私が「読んでみたい」と言っていた雑誌「Interactive」を全巻持ってきてくれていました。以前香川の天体望遠鏡博物館でパラパラっと見ることしかできなくて、内容は今では考えられないくらいにとても鋭くつっこんだ雑誌で、いつかじっくり読みたいと思っていたのです。結構貴重な雑誌でヤフオクとかにもあまり出てきません。全巻通しで読めるのは非常にいい機会です。お貸ししてくるということで、家でじっくり読みたいと思います。ちなみにこのInteractiveですが、今この場にいるKさんが昔作った雑誌とのこと。レジェンドです。

19時半頃からは電視観望機材を外のテーブルのところに出し始めました。準備をしていると、けーたろさんからコーヒーをいただきました。寒い中暖かいコーヒーはとても美味しかったです。そうこうしてると、サイトロンさんも機材を出し始めます。サイトロンさんの機材はなんとAskerの151 PHQです。151mmの屈折アポで贅沢にも電視観望をしてしまおうという企画です。私は気楽に35mmの1970年代のNIKKORレンズで、気楽に天の川電視観望です。でも時間的には天の川は少し遅くて、目玉のM8とかは高度が低すぎて見えませんでした。その代わりに、デネブ周りの北アメリカ星雲やサドル周辺などを含めての広角電視観望でした。私の機材は三脚に自由雲台と手軽なものですが、サイトロンさんの方は結構手こずっていました。SharpCapから赤道儀がうまくつながらないようです。結局ASCOMドライバーを入れ替えて、無事につながったとのことです。この日途中から雲が出てきてしまい、ほとんど何かをお見せすることはできなくて、21時半頃には撤収となりました。

途中、ブラックパンダさんのショップに寄ったのですが、ちょうど天リフの編集長さんがいて、「Samさん、これ見ました?」と「Stella Glasses」という名前の、一見何の変哲もないメガネのようなものを紹介してもらいました。なんでも、ブラックパンダさん考案で、普段使っているメガネの上からかけられて、星がはっきり見えるものだそうです。一通り説明を聞いて、「えっ???」と思い、すぐにサンプルをお借りして外へ。星を見てすぐに「うぉぉぉ!」となり、即買いしました。これは天才的なアイデアです!私はメガネの度数がだんだん合わなくなってきていて、星を見るために少し強めのメガネを作ったのですが、結局普段使いでは疲れてしまいほとんど使用せず。いつも「星がもう少し綺麗に見えたらなぁ」と思っていました。かといってメガネの交換は面倒なのです。観望会中はこのStella Glassesをつけていればもう困ることはありません。私の場合、今後の全ての星見で使うことになると思います。久しぶりの大ヒットで、これだから星まつりはやめられません。

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そうそう、途中あっかさんが見にきてくれました。最初にブログでコンタクトを取ったのは何年前でしょうか?たぶん2018年くらいなので、もう5年も前です。Zoomの何かの会議で話したことはありますが、お会いできたのは初めてです。電視観望初期の頃からRevolution Imagerで試してくれていて、いわば歴戦の猛者といった感じの方です。

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ぶれてしまっていますが、あっかさんです。

その後、天文あるあるで、22時半頃からかなり空が晴れ渡ってきて、夕食の時に声をかけてくれた女性の方とも合流して、昨年の私の講演を聞いて電視観望から始めてみたという方のところで天文談義となりあました。最近活躍目覚ましい、まつのりさんもご登場。女性の方二人の熱意が凄まじいです。まつのりさんからの、結構雲があるにもかかわらず「ガイドをしてみたら」という提案で、ガイド信号におかしな形が出ると、もうそこかしこから「あそこが悪いのでは、ここを直したらどうか」など大盛り上がりです。あまりの声だったのでしょう、スタッフの方から「キャンプ場なので夜間は静かにしてください」と大目玉を喰らいました。撮影をするなとということではないので、そのまま撮影は継続だったかと思いますが、やはり話せないとなかなか辛いものもあり、そのまま流れ解散です。

その後、少し第2会場に行きましたが、明日もあると思い23時半頃ですが、部屋に戻りました。

2日目に続きます。


 

 

 

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