¿Esta imagen de la primera luz de CHEOPS implica mala astronomía?

El comentario de @KeithMcClary bajo un espejo pésimo corregido por enlaces de software a la Primera Luz de Bad Astronomy para la Misión Cazador de Exoplanetas CHEOPS se vuelve tetraédrica que muestra la imagen a continuación.

Entiendo que para hacer fotometría de precisión con un sensor pixelado se quiere repartir la luz sobre varios píxeles de forma controlada, pero este PSF en concreto es el resultado de una minuciosa optimización, algún problema con la figura de uno de los elementos del telescopio (¡Oh, no, espero que no sea 1990 otra vez!) o simplemente porque es preliminar y modificarán algo para hacerlo más simétrico.

Si sigue así, ¿degradará el rendimiento de CHEOPS?

¡CHEOPS se lanzó el 18 de diciembre de 2019 y el 7 de febrero de 2020 tomó su primera imagen de una estrella! El objetivo elegido fue HD 70843, una estrella a unos 155 años luz de distancia que es un poco más caliente y brillante que el Sol.

La imagen, tradicionalmente llamada Primera Luz por los astrónomos, es en sí misma... sorprendente.

CHEOPS primera luz en Bad Astronomy

Esto realmente ES el Cheops PSF, como se menciona en una respuesta a continuación.
@AtmosphericPrisonEscape y la pregunta anterior no dice que no lo sea. Pero, ¿por qué tiene un aspecto tan raro que Phil Plait haya escrito una entrada de blog completa sobre lo raro que se ve? ¿Quién construye intencionalmente un telescopio con un PSF que parece un tetraedro aplastado?
La forma precisa de la PSF es irrelevante para la ciencia que quieren hacer. Las medidas reales serán los conteos integrados dentro de una gran apertura que contiene la imagen PSF desenfocada. ¡Este no es un telescopio de imágenes!
Este es un PDF de 2 páginas que describe CHEOPS, producido en 2018. En la segunda página, puede ver una imagen del PSF medido en laboratorio, que muestra una estructura curva similar de tres lados. Entonces se parece a lo que esperaban que se viera.
@PeterErwin Es posible que tenga que hacer una pregunta de seguimiento para ilustrar por qué lo que he discutido aquí me preocupa tanto. Si el PSF tiene puntos calientes que son más pequeños que un píxel, entonces se vería una intensidad integrada diferente cuando dicho punto caliente cae sobre un píxel que cuando cae en el espacio muerto entre dos píxeles. ¿Soy ingenuo al pensar que uno querría una PSF que variara suavemente para fotometría de precisión en lugar de una con una estructura fina tan intensa?
@uhoh Tenga en cuenta que los "puntos calientes" son solo un factor de 2 más brillantes que las regiones débiles (cifra del PSF en el archivo al que me vinculé). Eso es muy diferente de la variación de varios órdenes de magnitud que se obtiene en un PSF no borroso (entre, digamos, el núcleo y el primer anillo de Airy). Entonces, la variación real en la intensidad integrada será bastante pequeña.
Además, tenga en cuenta este comentario de Magrin et al. (2014; "Dar forma al PSF a un perfil casi de sombrero de copa: resultados de laboratorio de CHEOPS"), que trataba de experimentar con métodos para hacer PSF borrosos más suaves [continúa en el siguiente comentario]
"Al final, para la misión CHEOPS, se ha decidido evitar cualquier tipo de dispositivo moldeador de PSF, ya que se ha demostrado mediante simulaciones que la forma de la PSF tiene un impacto mucho menor con respecto a otras fuentes de ruido. Por el contrario, la estabilidad del PSF y el fondo de luz difusa son factores de ruido dominantes y la introducción de un elemento óptico adicional en la pupila intermedia podría ser una fuente de deterioro para ellos".
@PeterErwin gracias por tomarse el tiempo para discutir esto más a fondo. Tengo una lista real de tareas pendientes de "Stack Exchange" y leer sobre cómo funciona y procesa/filtra/integra CHEOPS para obtener una buena fotometría será divertido. respuesta donde es más probable que los futuros lectores la vean?

Respuestas (1)

Como deja en claro el artículo al que hace referencia, el desenfoque es deliberado. Difunde la luz de las estrellas brillantes (los objetivos principales de CHEOPS) sobre más píxeles y, por lo tanto, mitiga los problemas de saturación y falta de linealidad en los detectores.

Las primeras imágenes de luz se parecen mucho a las imágenes previas al vuelo simuladas (p. ej., Hoyer et al. 2020 ; Futyan et al. 2020 ). Las primeras imágenes de luz están en línea con las expectativas. Por lo tanto, no hay ningún problema inesperado con el telescopio o la óptica, como ocurrió con el HST y, por lo tanto, no hay compromiso inesperado de la sensibilidad o los objetivos de la misión.

De Hoyer et al.

El plano focal se desenfoca para generar un PSF grande con un radio de 12 píxeles que rodea el 90 % del flujo. Como resultado de la combinación del diseño de Ritchey-Chrétien y otras características específicas de la construcción del telescopio, el PSF exhibe características nítidas y puntiagudas a nivel de subpíxel.

Las razones de la extraña forma PSF desenfocada se discuten en la sección 11.1 de Benz et al. (2020) . El patrón triangular es causado por la tensión en el espejo primario de un mecanismo de fijación de tres puntos. Este mecanismo de fijación se agregó para garantizar que no se desalineara durante el lanzamiento. De hecho, Benz et al. decir que el PSF medido (en gravedad cero) es un poco más simétrico, más ancho y más suave que el encontrado en las pruebas de calibración de laboratorio. Como resultado, hay algunos aspectos positivos para la observación de estrellas brillantes: reduce la posibilidad de saturación de la imagen, pero la situación es un poco peor para las estrellas más débiles porque la PSF más ancha introduce más señal de fondo en la apertura de la fotometría.

Mencioné en la pregunta que entiendo que Phil Plait explica que "uno quiere distribuir la luz sobre varios píxeles de manera controlada", pero ¿los puntos ligeramente desenfocados de buenos telescopios realmente se ven tan irregulares? El documento menciona "la función extendida de dispersión de puntos irregulares", por lo que creo que esto es más que un desenfoque deliberado que tendería a verse un poco más regular y tal vez como una dona .
Lo leeré de nuevo mañana para ver si puedo averiguar cuáles podrían ser esas "otras características específicas de la construcción del telescopio". Creo que las "características nítidas y puntiagudas a nivel de subpíxel" son lo último que uno querría tener en sus píxeles si su razón de ser fuera la fotometría de precisión. En otras palabras, para mí parece un problema importante.
Sección 4.3 de Desempeño esperado del Satélite de caracterización de exoplanetas (CHEOPS) I. Desempeño fotométrico de la calibración en tierra : "Además, el número de fotoelectrones en la apertura fotométrica está limitado por el hecho de que el flujo se ajusta como el valor de El pico más fuerte del PSF en un píxel nunca alcanza la saturación del detector". Si bien las "características nítidas y puntiagudas" pueden ser una limitación "existencial", es posible que no afecten el rendimiento requerido. Si lo hiciera, eso no lo diría
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