Fotometria Diferencial e Relativa

A fotometria diferencial mede o brilho de um alvo em relação a uma ou mais estrelas de comparação no mesmo campo, cancelando erros sistemáticos partilhados para alcançar uma precisão muito elevada.

Definition

Fotometria diferencial é a medição da diferença de magnitude entre um alvo e estrelas de comparação observadas simultaneamente, de modo que os efeitos atmosféricos e instrumentais de modo comum se subtraiam.

Scope

Este tópico abrange técnicas que derivam a mudança de brilho de um alvo em relação a estrelas de comparação próximas, em vez de numa escala absoluta. Inclui métodos de comparação única e de conjunto, a seleção de estrelas de comparação estáveis e o cancelamento de variações atmosféricas e instrumentais que afetam todas as estrelas no campo igualmente. É a abordagem padrão para detetar variabilidade de pequena amplitude.

Core questions

• Quais estrelas de comparação fornecem a referência mais estável e como são escolhidas?
• Como a medição do brilho em relação às estrelas do campo cancela as sistemáticas atmosféricas e instrumentais?
• Como a fotometria de conjunto combina muitas estrelas de comparação para melhorar a precisão e detetar variabilidade entre elas?
• Que limites de precisão permanecem após a correção diferencial e o que os causa?

Key theories

Cancelamento de erro de modo comum

Como as estrelas alvo e de comparação partilham a mesma atmosfera, telescópio e detetor em cada época, a diferença de magnitude entre elas remove a transparência variável no tempo e os erros de rastreamento comuns a todas.

Fotometria de conjunto

A combinação de muitas estrelas de comparação num conjunto de referência ponderado reduz o ruído e permite a solução simultânea para a magnitude média de cada estrela e o desvio do ponto zero de cada quadro.

Clinical relevance

As técnicas diferenciais permitem a precisão de milimagnitudes necessária para detetar trânsitos de exoplanetas, pulsações, mínimos de binários eclipsantes e outras variabilidades de baixa amplitude a partir de telescópios terrestres.

History

A medição relativa em relação a estrelas de comparação remonta ao trabalho visual e fotoelétrico de estrelas variáveis, e foi formalizada para detetores digitais por métodos de conjunto, como o de Honeycutt, que exploram as muitas estrelas registadas simultaneamente num CCD.

Seminal works

• honeycutt1992
• everett2001

Frequently asked questions

Por que a fotometria diferencial é tão precisa?

Erros decorrentes da mudança na transparência atmosférica e do rastreamento imperfeito afetam o alvo e as estrelas de comparação de forma quase idêntica, de modo que a subtração de suas magnitudes remove a maior parte do ruído sistemático.

O que torna uma estrela de comparação boa?

Uma boa estrela de comparação é não variável, de brilho e cor semelhantes ao alvo, e próxima no céu, para que experimente as mesmas condições de observação e se transforme de forma semelhante.