¿Por qué esta imagen HST WFPC2 es mucho más borrosa que la imagen WFC3 del mismo campo?

Estaba mirando la comparación de imágenes HST de 2007 y 2015 de la estrella "que desaparece" N6946-BH1 en el artículo de Phys.org La estrella que colapsa da a luz a un agujero negro . Las imágenes de 2007 son de WFPC2 mientras que las de 2015 son de WFC3.

Me preguntaba por qué la imagen de WFPC2 es sustancialmente más borrosa que la de WFC3. Miré el manual WFPC2 para el ciclo 17 y descubrí que tiene el detector "en forma de L". Tres cuadrantes tienen elementos CCD con una separación entre píxeles de 0,1 segundos de arco, la cuarta matriz "planetaria" tiene una separación entre píxeles de 0,046. Sin embargo, parece más complicado porque, si entiendo correctamente, se utilizan diferentes relaciones focales para los dos.

El campo de visión de la WFPC2 está dividido en cuatro cámaras por un espejo piramidal de cuatro facetas cerca del plano focal del HST. Cada una de las cuatro cámaras contiene un detector CCD Loral de 800x800 píxeles. Tres cámaras funcionan a una escala de imagen de 0,1″ por píxel (F/12,9) y comprenden la cámara de campo amplio (WFC) con un campo de visión en forma de “L”. La cuarta cámara funciona a 0,046″ por píxel (F/28,3) y se denomina cámara planetaria (PC).

Sin embargo, mientras que el manual de WFC3 para el ciclo 23 da el espaciado de píxeles como

Tabla 5.1: Características del detector WFC3

0.04″ por píxel

No encontré una relación focal.

Me gustaría entender por qué la imagen de 2007 es tan "borrosa gaussiana". Si fuera solo por el mayor espacio entre píxeles, se vería más bloqueado o pixelado. ¿Significa esto que estaba usando una ruta óptica diferente con una resolución óptica más baja? ¿La imagen de 2007 de la parte WFC está en F/12.9? ¿El WFC3 usa F/28.3?

Tampoco entiendo la razón óptica por la que diferentes caminos tendrían diferentes resoluciones ópticas. Esto no vendría de diferentes discos de Airy por difracción simple: el tamaño angular no cambiaría.

ingrese la descripción de la imagen aquí ingrese la descripción de la imagen aquí

arriba: secciones recortadas de la misma imagen que se muestra a continuación.

ingrese la descripción de la imagen aquí

arriba: Desde aquí .

¿Ha establecido si la imagen proviene del WFC CCDS? Si es así, la escala angular de píxeles es 2,5 veces peor que la de WFC3. ¿No lo explicaría eso, porque 0.1 arcsec/pixel no muestrea suficientemente el PSF? Las imágenes no son "bloqueadas" porque están "rociadas".
@RobJeffries no, no lo he hecho y no estoy seguro de cómo rastrearlo. Ni siquiera tengo una escala para la imagen. Sin embargo, entiendo lo que quieres decir, y eso podría explicarlo todo. Matemáticamente, si "llovizna" es un tipo especial de convolución/filtro que "desbloquea" la imagen para redondear el desenfoque, eso podría ser realmente interesante matemáticamente solo por sí mismo. Seguiré hurgando y veré qué más puedo encontrar, una respuesta de procesamiento de imágenes suena mucho más probable que una respuesta óptica. ¡Gracias! editar: ¡la búsqueda de drizzingling va bien! stsci.edu/hst/wfpc2/analysis/drizzle.html
Una revisión rápida con el archivo STScI HST muestra que las imágenes anteriores al SN sí tenían la estrella progenitora en uno de los chips WF de WFPC2, por lo que la sugerencia de Rob es correcta. Si observa la Figura 1 del documento ( arxiv.org/pdf/1609.01283.pdf ), puede ver que los píxeles en las imágenes WFPC2 son más grandes que las imágenes WFC3.
@PeterErwin Hice un 2DFFT en una parte de la imagen WFPC2 de arriba para ver si podía descubrir alguna evidencia residual del algoritmo de llovizna, solo por diversión y recreación, pero pronto me di cuenta de que lo que vi podría significar todo tipo de cosas. ¡La figura 1, por otro lado, es realmente concluyente! ¿Considerarías publicar tu comentario como respuesta? Ciertamente parece concluyente. Posiblemente con una captura de pantalla? i.stack.imgur.com/zdZi3.png
@uhoh - Seguro; dame unas horas... (Sí, las imágenes en color de arriba son la combinación de 2 o más imágenes de un solo filtro, posiblemente con algún procesamiento adicional para que los colores se vean bien, por lo que puede ser difícil volver al original imágenes de esa manera.)

Respuestas (1)

Como sugirió Rob Jeffries, en las observaciones de WFPC2, la estrella progenitora cayó ubicada en uno de los chips de campo amplio ("WF") de WFPC2. (Lo verifiqué descargando una de las imágenes de vista previa del Archivo Mukulski). Esto fue pura casualidad, ya que las observaciones de WFPC2 se tomaron años antes del descubrimiento de la supernova fallida. Es buena suerte que la región de la galaxia donde tuvo lugar el SN fallido haya sido fotografiada por WFPC2, y solo un poco de mala suerte que no estuviera en una región fotografiada por el chip de la cámara planetaria ("PC").

WFPC2 es/fue una matriz de cuatro chips CCD de igual tamaño, cada uno con 800 x 800 píxeles de 15 micras de ancho. Sin embargo, la óptica se configuró de modo que 3 de los chips (los chips WF) se fotografiaron con una relación focal de F/12,9, mientras que el cuarto (el chip de PC) se fotografiaron por separado con una relación focal de F/28,3. En esencia, se enfocó un haz óptico ampliado en el chip de la PC, dando una escala de alrededor de 3,0 milisegundos de arco por micrón, o 0,0455 segundos de arco por píxel. Mientras tanto, los chips WF recibieron una escala de 6,67 milisegundos de arco por micra, o 0,097 segundos de arco por píxel. Esto submuestrea la resolución real del telescopio (que tiene una función de dispersión de puntos con un medio máximo de ancho completo de aproximadamente 0,09 segundos de arco en la banda I).

La parte UVIS (UV-visual) de WFC3 tiene dos CCD de 2k x 4k (creo que con píxeles de 15 x 15 micras) y una relación focal de F/31, que equivale a 0,0395 segundos de arco por píxel.

Entonces, en la práctica, WFC3 siempre resolverá las cosas mejor que los chips WF de WFPC2, porque sus píxeles pueden muestrear adecuadamente la resolución del telescopio y los píxeles WF no.

Puede ver la diferencia en las imágenes superiores "progenitoras" (WFPC2), en comparación con las imágenes inferiores "2015" (WFC3/UVIS) del documento real :

De la Figura 1 del artículo original

Tenga en cuenta la pixelación visible más fuerte en las imágenes WFPC2 (los dos paneles superiores), debido al hecho de que los píxeles WF tienen un tamaño angular más grande.

Sospecho que cualquier otra diferencia aparente en las imágenes del comunicado de prensa probablemente se deba al procesamiento utilizado para crear la imagen en color. En particular, la imagen en color de lado a lado (WFPC2 vs WFC3/UVIS = "antes y después") del comunicado de prensa muestra ambas imágenes en la misma escala espacial, como parte de un solo archivo de imagen, lo que significa que el mismo la densidad de píxeles está presente en toda la imagen combinada. Pero dado que cada píxel WF original tiene aproximadamente 2,5 veces el tamaño (angular) de un píxel WFC3, la imagen WFPC2 tuvo que volver a agruparse para que coincida con la escala de píxeles WFC3 (1 píxel WF = 6,25 píxeles WFC3) antes de la combinación (JPEG/PNG/TIFF). ) se podría hacer una imagen en color. La interpolación utilizada para este proceso de rebinning puede ser lo que introdujo el suavizado adicional en la imagen WFPC2.

[Editado para agregar un comentario sobre el rebinning utilizado para generar una imagen de comunicado de prensa en color.]

¡Gracias por la publicacion! @RobJeffries también mencionó la llovizna (difuminación, convolución, desenfoque) en respuesta a mi comentario . Me gustaría entender por qué la imagen de 2007 es tan "borrosa gaussiana" . Incluso hay una página para ello. ¿Quizás incluir al menos una mención superficial de la llovizna? Supongo que puede haber sido algo bastante estándar para hacer con las imágenes utilizadas para el lanzamiento público, en lugar de usarlas como datos para el análisis. Una pregunta de seguimiento podría abordar los detalles de la llovizna más adelante. stsci.edu/hst/wfpc2/analysis/drizzle.html
Las imágenes en escala de grises en el documento (parte del análisis de datos) también se produjeron mediante llovizna, por lo que no estoy seguro de que esa sea la explicación completa de la aparente falta de definición de las imágenes del comunicado de prensa. Es posible que la producción de este último haya implicado un suavizado adicional para suprimir el ruido y hacer que se vean mejor... Veré cómo agregar una breve mención de llovizna a la respuesta.
Vale genial. Lo investigaré también. Las imágenes de la pregunta son muy borrosas, las de la respuesta muestran una clara pixelación. La razón principal por la que hice la pregunta en primer lugar es que no había evidencia detectable visualmente de pixelación, las imágenes se ven redondas y "gaussianas". La motivación central de la pregunta es "cualquier otra diferencia en las imágenes del comunicado de prensa". De hecho, la respuesta puede no ser llovizna propiamente dicha ; en este caso, puede haber una rutina de posprocesamiento separada para las fotos de lanzamiento público.
¿Por qué esta imagen HST WFPC2 es mucho más borrosa que la imagen WFC3 del mismo campo?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v