Experimentelles H-Alpha-Spektren-Analyse-Tool

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Hallo liebe Astrokollegen,

ich habe mein kleines H-Alpha-Spektren-Analyse-Tool als Docker-Container veröffentlicht.
Es hat als kleines AI-Experiment begonnen und ist dann ziemlich schnell eskaliert ;)

Die Anwendung ist für die schnelle Analyse von H-alpha-FITS-Spektren gedacht (insbesondere Star-Analyser-/slitlose Spektren) und unterstützt derzeit:

• Equivalent Width (EW)
• FWHM (direkt + Gauß-Fit)
• Peak-Höhe
• Line Area
• konfigurierbare Kontinuums- und Messfenster
• Rohspektrum- und normalisierte Diagnoseplots
• automatische Zeitreihengenerierung
• CSV-Export
• Verlauf früherer Analysen
• deutsche / englische Benutzeroberfläche

Das Tool extrahiert automatisch Zeitstempel aus den Dateinamen und erzeugt Plots/Tabellen direkt im Browser.

Der Container ist auf Docker Hub verfügbar:
docker.io/gatewayshub/halpha_analyser

Beispiel zum Starten:
docker run -p 5000:5000 docker.io/gatewayshub/halpha_analyser:latest
Es muss lediglich Port 5000 gemappt werden.

Nach dem lokalen Start ist die Weboberfläche erreichbar unter:

Das Projekt ist primär für intern konsistente relative H-Alpha-Trendanalysen und die schnelle Sichtung von Spektren gedacht.

Mir ist vollkommen bewusst, dass dieser Ansatz noch viele Einschränkungen und Schwächen hat — insbesondere weil meine eigenen Spektren nicht fluxkalibriert sind und auf spaltlosen Star-Analyser-Daten basieren. Die resultierenden Werte können nur Näherungen bzw. intern konsistente Trendindikatoren sein und keine präzisen physikalischen Messungen.

Trotzdem wollte ich mit einem stärker automatisierten Workflow experimentieren und würde mich sehr über Feedback von erfahreneren Spektroskopikern freuen — insbesondere dazu, ob der grundlegende Ansatz wissenschaftlich sinnvoll/brauchbar ist bzw. wo aktuell die größten Schwächen liegen.

FireShot Capture 009 - H-alpha Spectrum Analyzer - [localhost].png



FireShot Capture 008 - Analyse-Ergebnis - [localhost].png

Viele Grüße,
Philipp
 
Zitat von gateway:
... Mir ist vollkommen bewusst, dass dieser Ansatz noch viele Einschränkungen und Schwächen hat — insbesondere weil meine eigenen Spektren nicht fluxkalibriert sind und auf spaltlosen Star-Analyser-Daten basieren ...
Klicke in dieses Feld, um es in vollständiger Größe anzuzeigen.
Hallo Philipp ...
ohne selber viel " Ahnung " davon zu haben finde ich Deine Vorgehensweise im Spektroskopie-Hobby gut.
" Der Weg ist das Ziel ! " und nur auf diesem Weg kann man etwas lernen. Ich bin mir sicher es wird
User geben die Dir entsprechende Hilfe geben werden ( können ). Ich bin es wohl eher nicht ...;) sondern
" nur " ein Hobbyinteressierter der oft schon mit dem eigenen, ausführbaren Weg zufrieden ist.
Dauerhaft wissenschaftliche Dinge zu " produzieren " ist/war im Hobby nie mein Ziel.
Gruss
Marco
 
Hallo liebe Astrokollegen,

ich habe eine neue Version gebaut, die versucht, das Problem zu adressieren, dass die Messung der H-Alpha-Emissionslinie stark vom Kontinuumsniveau bzw. von der Normierung des Spektrums beeinflusst wird.

Der Hauptanstoß dafür war eine sehr hilfreiche Erklärung von Robin Leadbeater in einem anderen Thread bezüglich der Grenzen von EW-Messungen bei Emissionslinien auf variablem Kontinuum.

Das Tool berechnet jetzt zusätzlich einen separaten Wert: den integrierten H-Alpha-Linienfluss innerhalb der FWHM-Grenzen, skaliert mit dem Magnitudenwert, den ich aus den AAVSO-Beobachtungen übernehme.
Außerdem korrigiere ich meine Spektren inzwischen mit einer Instrument-Response-Kalibration, was zumindest die interne Konsistenz der relativen Messungen verbessern sollte.

Meine Hoffnung ist, damit konsistentere Zeitreihen für die Stärke der H-alpha-Emission erzeugen zu können, anstatt mich ausschließlich auf EW-Messungen zu verlassen.
Leider habe ich derzeit noch keine geeigneten Referenzspektren bzw. professionellen Vergleichsdatensätze, um diesen Ansatz sauber gegen valide Daten zu testen. Im Moment ist das daher weiterhin ein klar experimenteller Workflow.

Über Feedback oder Kritik würde ich mich sehr freuen.
Die neue Version ist außerdem auf Docker Hub als Version 0.2 bzw. unter dem latest-Tag verfügbar.

1778808154376.png


1778808165326.png



1778808173356.png



Liebe Grüße
Philipp
 
Ich habe in den letzten Tagen einige größere Änderungen am Analyse-Tool vorgenommen – basierend auf Feedback und Tests mit realen Spektren.

Wichtigste Änderungen:
  • Unterstützung für Emissions- und Absorptionslinien
  • automatische Erkennung des Linientyps (auto / emission / absorption)
  • deutlich bessere EW-Übereinstimmung mit RSpec durch verbesserte EW-Integration an den exakten Fenstergrenzen
  • magnitudenkorrigierte integrierte Linienfluss-Messungen
  • überarbeitete Plots und Time-Series-Darstellung
  • konfigurierbare relative Messfenster
  • variable Wellenlängenunterstützung statt ausschließlich festem H-alpha
Das Tool kann jetzt beliebige Spektrallinien analysieren – entweder über vordefinierte Presets oder über frei definierbare Wellenlängen.

Derzeit enthaltene Presets:
  • H-alpha
  • H-beta
  • H-gamma
  • H-delta
  • Na D
  • custom
Die Messfenster werden jetzt als relative Offsets rund um das gewählte Linienzentrum definiert. Dadurch wird das Umschalten zwischen verschiedenen Linien deutlich einfacher und konsistenter.

docker.io/gatewayshub/halpha_analyser:0.4
sowie natürlich auch der latest-Tag wurden aktualisiert.

Wie immer würde ich mich sehr über Feedback freuen :)

Liebe Grüße
Philipp
 
Zitat von gateway:
Die neue Version ist außerdem auf Docker Hub als Version 0.2 bzw. unter dem latest-Tag verfügbar.
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Philipp,
verzeih, aber damit bin ich nicht vetraut.
Könntest du die Vorgehensweise um an das Tool heranzukommen und dessen Anwendung verständlich erläutern?
Ich verfolge die von Robin angeregte Diskussion zur absoluten Linien-Flußmessung ebenso wie du. Sehr hilfreich im übrigen.
Mein Interesse hat mit der Bestimmung des Einzelflüsse am Gesamtfluß im komplexen Doppelsternsystem VV Cep zu tun, die sich aus den Beiträgen des M-Überriesen sowie des B-Sterns mit seiner Akkretionsscheibe zusammensetzen. Um die individuellen Beiträge getrennt zu bestimmen, ist eine spektrale Entmischung („spectral decomposition“) erforderlich.
Vor diesem Hintergrund interessiert mich die Anwendung deines Tool´s.
Ernst Pollmann
 
Hallo,
Zitat von tuxtex:
Hallo Philipp,

Ich bekomme eine Fehlermeldung auf docker, wenn ich den Link https://www.docker.com/gatewayshub/halpha_analyser:0.4 eingebe:

Whale that didn’t work​

Viele Grüße,

Günther
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Der Link zum Repository lautet: https://hub.docker.com/repository/docker/gatewayshub/halpha_analyser/general
Man muss allerdings eine Docker-Umgebung installieren um die Docker Images nutzen zu können.
Ich verwende als Entwicklungsumgebung Docker Desktop.


Zitat von Ernst_Pollmann:
Philipp,
verzeih, aber damit bin ich nicht vetraut.
Könntest du die Vorgehensweise um an das Tool heranzukommen und dessen Anwendung verständlich erläutern?
Ich verfolge die von Robin angeregte Diskussion zur absoluten Linien-Flußmessung ebenso wie du. Sehr hilfreich im übrigen.
Mein Interesse hat mit der Bestimmung des Einzelflüsse am Gesamtfluß im komplexen Doppelsternsystem VV Cep zu tun, die sich aus den Beiträgen des M-Überriesen sowie des B-Sterns mit seiner Akkretionsscheibe zusammensetzen. Um die individuellen Beiträge getrennt zu bestimmen, ist eine spektrale Entmischung („spectral decomposition“) erforderlich.
Vor diesem Hintergrund interessiert mich die Anwendung deines Tool´s.
Ernst Pollmann
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gibt nichts zu verzeihen, ich freue mich dass du Interesse hast.
Die Diskussionen mit Robin sind immer sehr interessant, ich hoffe darauf, dass er mir Feedback zum letzten Umbau der Software und zu den T CrB Messungen gibt.

Man muss zuerst eine Docker Umgebung installieren um danach den Docker Container laufen zu lassen. Ich verwende Docker Desktop auf Windows. Leider ist die Installation und Konfiguration anfangs nicht einfach... ich überlege gerade, wenn Bedarf da ist, eine auf Windows ausführbare Applikation zu bauen, aber das dauert sicher etwas.

Mit spektraler Entmischung habe ich überhaupt keine Erfahrung, aber man könnte sich natürlich jeden Bereich separat mit dem Tool auswerten lassen.

Alternativ könnte ich das Tool auch einfach mal über deine Daten laufen lassen, damit wir sehen, ob du überhaupt mit den Ergebnissen arbeiten kannst.

Liebe Grüße
Philipp
 
Zitat von Ernst_Pollmann:
...eine auf Windows ausführbare Applikation...
Ja, das würde mir eher gefallen!
Ernst
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Das bedeutet einiges an Arbeit (ich schätze Tage :) ) deswegen lass uns zuerst mal schauen, ob wir das nicht anders hinbekommen.

Zitat von Ernst_Pollmann:
... würde dafür eine csv Datei eines Spektrums auareichen?
Ernst
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Ich brauche ein 1D Fits File für die Auswertung.

Liebe Grüße
Philipp
 
Hallo Philipp,

boah Du steigst da ja richtig tief ein, dann ist es ja nicht so schlimm, dass ich die letzte Zeit spektroskopisch "nicht so aktiv" bin ;). Aber ich mache ja möglichst lückenarm meine Helligkeitsmessungen. Wobei ich etwas den Vergleich unserer Messungen untereinander aus früheren Zeiten vermisse, aber ich weiß ja nun, dass meine Messdaten ganz gut die Realität wieder spiegeln. Das war damals sehr hilfreich und es ist gut, dass Du die Beobachtung der anstehenden Nova nun um diese höhere Ebene erweiterst :y:.

Viele Grüße, CS und Danke für diesen interessanten Faden,
Reinhard
 
Hallo Reinhard,

freut mich, dass du hier vorbeischaust :)
Ja, das Thema hat mich sehr in den Bann gezogen. Ich bin aber immer sehr vorsichtig mit dem, was ich als Laie und mit KI-Unterstützung zusammenbaue. Es scheint zumindest nicht ganz verkehrt zu sein. Ich bin gespannt, ob das Tool der Prüfung durch fachlich versiertere Kollegen standhält.

Ich wiederum finde deine konsequente Messfrequenz bezüglich der Helligkeitsmessungen sehr beeindruckend und verfolge deine Beiträge natürlich mit mindestens genauso großem Interesse. Und da du die Abdeckung von den Helligkeitsmessungen übernimmst, kann ich mir die Nächte mit diesem Tool um die Ohren schlagen.

Ja, die Zeit damals war sehr spannend, und ich denke bei jedem deiner Posts daran zurück – und zwar mit einem Lächeln ;)

Liebe Grüße
Philipp

P.S.: @Ernst_Pollmann Mail ist gesendet, ich hoffe die Adresse die ich gefunden habe ist die Richtige.
 
Hallo liebe Astrokollegen,

auf Anregung von Ernst Pollmann habe ich für mein H-Alpha-Analyse-Tool einen Modus zur Auswertung von Doppelpeak-Profilen implementiert.

1780359335187.png


1780359292370.png


Die ersten Ergebnisse sehen vielversprechend aus und stimmen bei den bisherigen Tests gut mit den Messwerten aus RSpec überein.

Für eine umfangreichere Validierung fehlt mir allerdings noch geeignetes Datenmaterial. Ich suche daher Spektren mit ausgeprägten Doppelpeak-Profilen (bevorzugt H-Alpha), die bereits ausgewertet wurden oder für die Vergleichswerte vorliegen.
Mit solchen Referenzdaten könnte ich die vom Tool berechneten Parameter noch genauer überprüfen und die Zuverlässigkeit des Verfahrens besser einschätzen.

Falls jemand entsprechende Spektren zur Verfügung stellen kann oder geeignete Quellen kennt, würde ich mich sehr freuen. Ich selbst hab bisher leider keine adäquate Quelle entdecken können.

Vielen Dank und Liebe Grüße
Philipp
 
Zuletzt bearbeitet:
Hey Phillip,

ultra cool, was Du dort treibst ;)

Hier wäre z.B. die BeSS Datenbank: BeSS Database
Oder ELODIE: http://atlas.obs-hp.fr/elodie/

Kennst und verstehst Du eigentlich den Code dahinter? Das Problem habe ich selbst und weiß noch nicht so ganz, wie ich damit umgehen soll. Aber testen gegen Ergebnisse, die mit etabliertem Code erzielt wurden, ist wohl schon einmal gut!

Christoph
 
Hallo Christoph,

vielen Dank :)

Ich bin eher auf aavso.org unterwegs, aber auch dort gibts keinen Mangel an Spektren. Was ich benötigen würde, wären Spektren mit bereits ausgewerteter EW und FWHM. Ich weiß aber gar nicht, ob solche Daten überhaupt veröffentlicht werden.

Ja ich verstehe den Code grundsätzlich schon, ich programmier auch beruflich immer wieder mal Dinge in Python. Aber die KI ist 10x schneller und ich kann mich mehr auf die fachlichen Probleme und die Tests konzentrieren. Selbst wenn ich jede Zeile selbst geschrieben hätte, stünde ich vor dem gleichen Problem, dass mir verifizierte Testdaten fehlen.
Ich denke mit den derzeitigen KIs ist selbst Code verstehen noch ein Vorteil - dass das aber immer so bleibt wage ich zu bezweifeln.

Liebe Grüße
Philipp
 
Zitat von gateway:
Ich bin eher auf aavso.org unterwegs, aber auch dort gibts keinen Mangel an Spektren. Was ich benötigen würde, wären Spektren mit bereits ausgewerteter EW und FWHM. Ich weiß aber gar nicht, ob solche Daten überhaupt veröffentlicht werden.
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Hey Phillipp,

alles klar! Hm - gibt es keine Paper, die auf Daten aus BeSS etc. basieren?
Sonst würde ich mir genau definierte synthetische Daten selbst erzeugen (Kontinuum + Gauß/Voigt ein paar störende Absorptions-Gauß/Voigt und Poissonrauschen rauf) und diese dann vermessen. Per Monte Carlo könntest Du auch eine eventuell implementierte Fehlerbetrachtung auf ihre Güte testen. So mache ich es zumindest mit meinen ESO-MIDAS Routinen.

Spezifisch, weil es z.B. auffällt: Wie wird z.B. das Kontinuum definiert? Ist das der Median außerhalb der Emissionslinie? Das wäre je nach Fragestellung eventuell zu ungenau...


Zitat von gateway:
Ja ich verstehe den Code grundsätzlich schon, ich programmier auch beruflich immer wieder mal Dinge in Python. Aber die KI ist 10x schneller und ich kann mich mehr auf die fachlichen Probleme und die Tests konzentrieren. Selbst wenn ich jede Zeile selbst geschrieben hätte, stünde ich vor dem gleichen Problem, dass mir verifizierte Testdaten fehlen.
Ich denke mit den derzeitigen KIs ist selbst Code verstehen noch ein Vorteil - dass das aber immer so bleibt wage ich zu bezweifeln.
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Ja, die KI ist sehr verlockend, wenn es darum geht, schnell Probleme zu lösen. Ich persönlich merke aber inzwischen, dass ich weniger Spaß an den schnellen Ergebnissen habe und auch weniger lerne. Am Ende wird man je nach Vorlieben lernen müssen, mit der Technologie umzugehen...

LG
Christoph
 
Hello Christoph,

ich hab schon meine reale Daten und auch eine Auswertung von diesen Daten von RSpec und von meinem Tool und die stimmen eigentlich erschreckend genau überein.
Mich würde einfach nur interessieren, ob die Übereinstimmung auch zu wissenschaftlichen Auswertungen gegeben ist. Es ist aber eigentlich nur ein Versuch das Tool auch für andere gesichert nutzbar zu machen. Meine eigene Anwendung ist schon lange abgedeckt.
Da ich aber schon von mehreren Seiten gehört habe, dass Docker keine Option ist und es auch nicht reicht, wenn ich einen Container auf einem Server bereitstelle, werde ich nicht viel mehr Zeit dafür aufwenden.
Meine Ansprüche sind abgedeckt und für mehr scheint es tatsächlich keinen Bedarf zu geben :)

Das Kontinuum wir aus dem Mittelwert zweier Bereiche gebildet. Im Bild z.B. die grauen Bereiche werden jeweils gemittelt und dann als Kontinuum verbunden:

1780528264741.png


Die Bereiche sind bei der Auswertung frei definierbar.

Ja KI macht dich sehr viel schneller, aber natürlich lernt man viel weniger dabei. Wenn man aber jahrelang Code schreibt, ist ein "Mitarbeiter", der das Coding übernimmt, eine Wohltat ;)

Liebe Grüße
Philipp
 
Phillip,
über die Sache mit dem Container auf einem Server hatte ich nicht weiter nachgedacht.
Wie stellt sich diese Alternative praktisch dar?
Ernst
 
Was ist mit den benachbarten [NII] Linien? Die scheinen da noch mit drin zu stecken und sollten modelliert und abgezogen werden.
 
Hallo Mischa,

danke für den Hinweis.

Die [N II]-Linien bei 6548 Å und 6583 Å können natürlich zum gemessenen Profil beitragen. Das Tool modelliert diese aktuell jedoch nicht separat, da es primär für niedrig aufgelöste Star-Analyser-Spektren entwickelt wurde. Bei der typischen Auflösung des SA100 sind Hα und die benachbarten [N II]-Linien meist nicht eindeutig voneinander zu trennen, sodass eine automatische Mehrkomponenten-Anpassung aus meiner Sicht leicht eine höhere Genauigkeit suggerieren würde, als die Daten tatsächlich hergeben.

Stattdessen sind sowohl die Kontinuumsbereiche als auch die Messfenster frei wählbar. Der Anwender kann daher je nach Objekt und Datenqualität selbst entscheiden, ob der gesamte Hα/[N II]-Komplex oder nur ein engerer Bereich um Hα ausgewertet werden soll.

Für höher aufgelöste Spektren wäre eine optionale Modellierung der einzelnen Komponenten durchaus denkbar, für die typische Anwendung mit Star-Analyser-Daten habe ich das bisher jedoch bewusst nicht umgesetzt.

Liebe Grüße
Philipp
 
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