Recientemente adquirí una cámara de 16 bits de la marca SBIG, concretamente el modelo ST-7XME sin antiblooming. Se trata de una cámara con doble chip, es decir un chip dedicado a la toma de imágenes y el otro, más pequeño, cuya misión es el autoguiado del telescopio. Las características técnicas de la cámara se muestran en el cuadro 1.

Cuadro 1.- Algunas especificaciones de la cámara ST-7XME objeto del análisis.

Como uno de los usos a los que quiero destinar la cámara es la fotometría, resulta imprescindible comprobar el rango dentro del que la cámara presenta una respuesta lineal. Un comportamiento lineal quiere decir que si una imagen de una estrella, con un tiempo de exposición t, presenta un número de cuentas x; con un tiempo doble de exposición, es decir 2t, se obtendrán el doble de cuentas, es decir, 2x.

Como la fotometría se suele hacer comparando el brillo de dos o más objetos, es necesario saber si esa comparación se realiza dentro del rango lineal de la cámara. De lo contrario los resultados serían erróneos. Por ejemplo, las cámaras con antiblooming sólo son lineales en un limitado rango de cuentas. Precisamente lo que se busca con esos modelos es impedir la saturación de las estrellas brillantes en una toma, con fines exclusivamente estéticos. Esto no quiere decir que no se pueda hacer fotometría con una cámara con antiblooming; si sabemos el rango en el que la cámara se comporta de forma lineal no habrá problemas. Eso sí, será más limitado que el que correspondería al mismo modelo pero sin antiblooming.

Hice 5 tomas por cada tiempo de exposición. Las imágenes se realizaron poniendo la CCD sobre el telescopio, en su configuración normal, y colocando un trapo blanco sobre el objetivo del telescopio. La fuente de luz correspondió a la emitida por un flexo apuntado al suelo con una bombilla convencional de 60W tintada en blanco. Es posible que el uso de este tipo de luz genere alguna desviación de la situación en la que la cámara funcione normalmente, es decir, tomando imágenes de estrellas de colores diferentes. Consultando diferente bibliografía se observa que la fuente de luz empleada por varios observadores es muy variable, desde luz diurna hasta el uso de varios LED o estrellas en una noche despejada. En la figura 1 se muestra una representación de la eficiencia cuántica de la cámara a diferentes longitudes de onda.

Figura 1.- Eficiencia cuántica de la cámara a diferentes longitudes de onda (Fuente: SBIG)

La cámara se ajustó a una temperatura de -10ºC y las tomas se realizaron en formato completo (binning 1x1).

En el cuadro 2 se muestran los resultados correspondientes a cada tiempo de exposición. Para cada tiempo de exposición se obtuvieron cinco valores, por lo que se muestra el valor medio. En la figura 2 se representan los datos medios obtenidos, los intervalos de confianza del 95%, así como la recta ajustada a los valores medios descartando los tres últimos puntos que están claramente fuera de la linealidad. Como la cámara es de 16 bits, cualquier valor de cuentas superior a 65536 no tiene sentido físico. Los valores del número de cuentas no se corrigieron con la toma oscura (dark).

Segundos	Valores medios de cuentas	Intervalo de confianza del 95%	Ajuste lineal	Error (%)
1	698	8	602	14
2	1299	5	1204	7
3	1911	35	1806	5
5	3032	26	3010	1
10	6155	220	6020	2
20	12325	658	12040	2
30	18412	651	18060	2
35	21242	1833	21070	1
45	27153	973	27090	0
50	30086	1599	30100	0
55	33911	1109	33109	2
60	36862	1813	36119	2
65	39354	1710	39129	1
70	41934	670	42139	0
75	44903	204	45149	-1
80	47795	1583	48159	-1
90	53426	2386	54179	-1
100	57970	1583	60199	-4
110	63911	3449	66219	-4
120	65519	9	72239	-10

Figura 3.- Relación entre las cuentas medias obtenidas y tiempo de exposición frente al tiempo.

La tendencia horizontal (aproximadamente 600 cuentas/tiempo) de la figura 3 corresponde a la pendiente de la recta ajustada mostrada en la figura 2. En la figura 3 se aprecia con mayor claridad el desvío de la linealidad con diferentes tiempos de exposición. Hay un desvío inicial con pocos segundos que no se aprecia en la figura 2 y, luego, a partir de 100 segundos, se aprecia un desvío progresivo de la tendencia lineal.

En el cuadro 2 se muestran los resultados de las cuentas que se obtendrían del ajuste de los datos experimentales a una recta, la diferencia en cuentas y el porcentaje que la anterior diferencia representa. Se aprecia que en el rango lineal, salvo los tres primeros puntos, el porcentaje es inferior al 2%.

Los datos correspondientes a los tiempos de exposición de 1, 2 y 3 segundos aparecen como discrepantes. Me inclino a pensar que se debe al comportamiento del obturador de la cámara más que a un comportamiento no lineal de la CCD.

Castellano J. (2003). Cámaras CCD de aficionado ¿respuesta lineal?. Tribuna de astronomía. Número 52, octubre.

Berry R. y Burnell J. (2005). The Handbook of Astronomical Image Processing. Willmann-Bell.

Tamaño del chip principal	6,9 mm	4,6 mm
Tamaño de los píxeles	9 µm	9 µm
Número de píxeles	765	510