Timur
01.08.2001, 10:53
"CCD astronomy", spring 1996
Dennis di Cicco
ОХОТНИКИ ЗА АСТЕРОИДАМИ.
Возможности современных цифровых технологий
возвращают эру астрономической истории, когда
любители открывали астероиды со двора своего дома...
Вы можете открыть астероид хоть сегодня ночью. Цифровая технология
и ПЗС-революция дали любителям возможность сделать это.
На первый взгляд это утверждение может и не показаться глубоким.В конце
концов, вы могли бы открыть новую, суперновую, а также комету; любители
доказали, что они способны это делать. Но в случае астероидов существует
большое отличие. Если вы решили их искать в любую темную ночь, вам
фактически гарантирован успех в поисках, тогда как в случае с новой,
суперновой или кометой шанс очень незначителен.
К этому заключению я пришел в начале прошлого года после случайного
открытия восьми астероидов с помощью ПЗС-камеры на 11-дюймовом телескопе
при слежении за известными объектами. Новый объект обнаружился на одном из
6 кадров, каждый из которых имел поле зрения 12'х16'. Хотя это было
маловероятно, но я решил, что нетрудно сфотографировать случайные области
и поискать что-нибудь новое. В прошлом октябре я решил проверить свою идею
и заснял 5 частично перекрывающихся областей около эклиптики в Рыбах.
Фотографируя участок неба приблизительно 18'x50', я был готов взвалить вину
за неудачу на почти полную Луну. К моему восхищению, однако, на первом же
снимке появились 3 движущихся объекта! Оказалось, что один из них - известный
астероид, немного отклонившийся от своего предвычисленного положения, но два
других оказались новыми и я получил подтверждение их открытия.
Удачная ночь? Ну, не очень. К концу года я потратил еще 8 вечеров, обычно
фотографируя несколько областей, соседних с областями, содержащими известные
объекты, и проверял общую площадь около 9 квадратных градусов около эклиптики.
Во все ночи, кроме одной, я достигал успеха и в общей открыл 21 астероид до 18
величины.
Почему большая чсть любителей астрономии не делают этого(не ищут астероиды)?
Возможно, большинство просто не знает, что они могут. Среди любителей самым
успешным охотником за астероидами в Северной Америке все еще является Джойл
Меткалф (Joel H.Metcalf), унитарианский священник, который жил в Новой Англии.
До своей смерти в 1925 году он открыл фотографически около 150 астероидов с
задворок двух своих домов в восточном Массачусетсе. Один из современных
охотников, заслуживающих упоминания, - это Брайан Мэнинг (Brian Manning) из
Англии, который ведет поиск с фотографическим оборудованием, но также делает
наблюдения с самодельной ПЗС-камерой.
Цифровая технология сделала процесс открытия и легче, и быстрее, и,
следовательно, более привлекательнее. Любители из Японии и Италии ловят
астероиды при помощи ПЗС-камер уже в течении нескольких лет, и никто не
достиг большего успеха, чем Такао Кобайяши(Tokao Kobayashi) из Оизумы.
Работая с 10-дюймовым рефлектором и ПЗС в прошлом декабре он получил около
1200 точных положений астероидов до 18 зв.величины и получил подтверждение
более чем 100 открытий только за месяц. В общем это впечатляет, хотя и
бледнеет по сравнению с профессиональным проектом космического обзора,
проводимым в Аризоне, в Национальной обсерватори Kitt Peak. Там астрономы
используют 36-дюймовый автоматический телескоп чтобы искать редкие объекты,
сближающиеся с Землей, и в ходе этого заодно регистрируют и астероиды "главного
пояса" до 21 величины. Только за ноябрь 1995 года этот в рамках этого проекта
было сделано около 8700 позиционных измерений и более чем 1200 открытий!
Объединениее цифровых технологии, которые включаютт ПЗС-камеры, компьютерное
программное обеспечение, электронную почту и звездные каталоги на CD, открыло
сферу для открытий астероидов фактически для любого наблюдателя-любителя.
Обзор.
Вы начинаете астероидную охоту с получения 2-3 изображений одной и той же
области в течении часа или около того. С соответствующим программным
обеспечением вы затем ставите в ряд снимки и поочередно рисуете их в быстрой
последовательности на мониторе - киберпространство эквивалентно здесь
фотографическому блинк-компаратору. Что-либо движущееся на снимках бросится
в глаза. Некогда утомительная процедура измерения точных положений сейчас
свелась к нескольким щелчкам мышкой.Так же впечатляющей является скорость,
с которой объекты могут быть идентифицированы как новые. Через Интернет или
прямым модемным соединением с компьютерами в Центре Малых Планет, в Кембридже,
Массачусетс, можно получить менее чем через минуту список всех известных
астероидов и комет в любом выделенном регионе неба. Если движущийся объект
не содержится в списке, то существует большая вероятность, что он новый.
Остается только сделать подтверждающее наблюдение во вторую ночь (кратные
подтверждения в одну ночь не годятся). Затем вы переводите вычисленные
положения в стандартный формат и отсылаете их электронной почтой в Центр
Малых Планет. Обычно в течении дня (или нескольких часов) ответный е-мейл
признает наблюдения и, если объект действительно новый, ему дадут номер.
Нужно упомянуть, что вся эта работа может быть сделана с имеющимся в продаже
техническим и программным обеспечением, и весь процесс происходит удивительно
быстро.
Детали.
Существуют основные операции для записи и измерения положений слабых
астероидов, как известных, так и новых. Рассмотрим эти операции в порядке
их осуществления.
Правила работы с телескопом или ПЗС-камерой в случае ловли астероидов несложны.
Для того, чтобы быть эффективной, система должна регистрировать звезды до
18 зв.вел. при 4-хминутной экспозиции. Почти любая ПЗС-камера с 8-дюймовым
телескопом может сделать это в ясную темную ночь. Хотя общие соображения
подсказывают, чтобольшое поле зрения полезно для любой поисковой программы,
практический предел для наблюдений астероидов устанавливается масштабом
изображения, оптимальным является 2 угловых секунды на пискел. При более
мелком масштабе ограничивается позиционная точность астрометрических измерений.
При более крупном (меньше 2 угл. секунд на пискел) поле зрения станет слишком
маленьким, к тому же падает чувствительность системы, особенно в случае
движущихся объектов, которые не успеют засветить пиксел с таким масштабом
(типичный астероид среднего пояса в оппозиции имеет видимую скорость около
0.5 угл.секунд за минуту). Даже при не очень хороших условиях наблюдений
масштаб пиксела в 2 угл.секунды дает оптимальную чувствительность для
регистрации слабых объектов. При таком масштабе кадры размером 10 угл.минут
на 15 угл.минут покажут при блинковании движение астероида.
Для необходимой астрометрической точности необходимо знать время середины
экспозиции с точностью 1 сек. или еще точнее, если объект двигается быстро.
Некоторые камеры автоматически отмечают время время экспозиции по часам
компьютера, в таком случае часы должны быть синхронизированы по радиосигналам
или телефонным сигналам точного времени в начале каждой ночи. Наблюдатель
должен следить, отмечает ли камера начало или конец времени экспозиции. Момент
середины экспозиции (который надо указывать вместе с вычисленным положением
объекта) равен половине продолжительности экспозии, прибавленной к моменту
начала экспозиции. Так же необходимо знать географическую долготу, широту и
высоту места наблюдения с точностью не менее 1 угл.минуты. Эту информацию
можно получить с помощью топографических карт или приемника GPS.
Блинкование изображений.
Блинкование, как способ обнаружения объектов, требует некоторого опыта.
Множество ловушек ожидают здесь неосторожных. Горячие пикселы, следы случайных
космических частиц и другие артефакты могут сымитировать движущийся астероид
и обмануть новичка. После блинкования сотен изображений в течении последних
двух лет я поверил в легенду, которая бродит среди ловцов комет. Утверждают, что
лучшие из ловцов комет инстинктивно чувствуют, когда объект в окуляре является
кометой, а не слабой галактикой.
Хороший способ исключить артефакты - получать по 3 или более снимков и
блинковать их в различных комбинациях (желательно, чтобы снимки были получены
через одинаковые интервалы времени). Более удачный чем блинкование способ
обнаружить даже самый слабый движущийся объект - смонтировать серию из 3 или
больше изображений в анимационную петлю. Программное обеспечение MIRA имеет
полезную функцию для выстраивания изображений в ряд и создания анимационных
кинопетель. Некоторые программы для блинкования сжимают несколько ПЗС-пискелей
в один чтобы подогнать размер кадра под шаблон, но опыт показывает, что такая
компрессия приводит к маскировке слабых объектов.
Измерение положений.
В настоящее время существует несколько программ для астрометрических измерений
ПЗС-кадров, самые популярные из них - Astrometrica и CCD Astrometry. Обе
программы работают под DOS и используют данные для опорных звезд из GSC.
Продвинутые пакеты анализа изображений, такие как MIRA, тоже производят
астрометрические вычисления, но Astrometrica и CCD Astrometry очень приятны
в использовании, так как предназначены для любительских снимков астероидов
и комет.
Идентификация.
Когда объект обнаружен и измерен, следующим шагом является проверка - существует
ли среди известных объектов такой же. Для этого нет лучшего способа, чем
обращение в Minor Planet Center. Центр является и международной расчетной
палатой для открытий и местом, куда предоставляют рутинные астрометрические
измерения. Он также имеет интерактивные программы для вычисления эфемерид
новых и известных объектов. Центр доступен через интернет или по прямому
модемному соединению с кембриджским телефонным номером.
Существуют программы построения звездных карт с положениями известных
астероидов, но банк данных MPC несоизмеримо больше и постоянно дополняется,
поэтому до заявки о своем открытии проверьте свой объект в MPC.
Что делать если вы обнаружили действительно новый объект? Самое важное -
получить положения во вторую ночь. Кроме некоторых исключений (в случае объектов
с необычными орбитами) MPC не подтверждает открытия по данным, полученным
за 1 ночь. Даже в случае известных объектов измерения во вторую ночь являются
полезными. После предоставления вами данных по электронной почте в центре
их проанализируют и добавят к более чем миллиону положений, полученных от
любителей и порфессионалов со всего мира.
Замечания.
Я настоятельно рекомендую начинать не с охоты за неизвестными астероидами,
а с наблюдений известных. Это даст необходимую практику наблюдений,
блинкования и измерения положений. Пронумерованные астероиды (имеющие
хорошо известные орбиты) редко расходятся больше чем на несколько угловых
секунд с предвычисленными положениями и служат хорошим полигоном для проверки
вашей наблюдательной методики. Сравнив полученные вами значения положений с
известными значениями вы сделаете вывод о точности ваших конечных результатов.
После такого тестировния вы можете браться за более важные задачи. MPC публикует
списки "необычных" и "сомнительных" объектов - с экзотическими орбитами или
редко наблюдаемых в последние годы. Наблюдение таких объектов даст нужные
данные и создаст к вам доверие как к наблюдателю. Вознаграждением будет
присвоение вашему месту наблюдений кода и ваши данные будут публиковаться
в ежемесячном Minor Planet Circulars вместе с данными крупных обсерваторий.
Есть определенная гордость видеть наблюдения от "817 Sudbury" рядом с "809
European Southern Observatory", "691 Steward Observatory(Spacewatch)" и "675
Palomar Mountain".
Методы поиска.
Никаких твердых правил - где искать - не существует. Шансы на успех выше, если
вы наблюдаете вблизи эклиптики. Большая часть объектов более ярки около
оппозиции (прямо противоположная Солнцу точка на небе). Наблюдения не в области
эклиптики дают шанс обнаружить двигающийся по необычной орбите объект. Наблюдателям,
живущим на высоких географических широтах эклиптикальную облаасть наблюдать
летом неудобно (низко над горизонтом), так что можно попытаться наблюдать
далекие от эклиптики области.
Помните, что блинкование наиболее эффективно когда поле зрения на кадрах совпадает
почти точно, так что если центр снимаемой области сдвинулся по каким-либо причинам,
сцентрируйте его снова для второй в серии съемки.
Неплохой поисковой стратегией, гарантирующей полезность наблюдений, является
съемка областей с известными объектами (необычные и сомнительные астероиды).
Шанс обнаружить новый астероид в таком поле практически такой же как и в
случайно выбранном участке.
Увеличить шансы можно, если в промежутке между съемками первого и второго
кадра (необходимыми для блинкования) снимать соседние области...
(далее идет легкий художественный треп) конец
Первевод May, и за это ей большое спасибо!
Dennis di Cicco
ОХОТНИКИ ЗА АСТЕРОИДАМИ.
Возможности современных цифровых технологий
возвращают эру астрономической истории, когда
любители открывали астероиды со двора своего дома...
Вы можете открыть астероид хоть сегодня ночью. Цифровая технология
и ПЗС-революция дали любителям возможность сделать это.
На первый взгляд это утверждение может и не показаться глубоким.В конце
концов, вы могли бы открыть новую, суперновую, а также комету; любители
доказали, что они способны это делать. Но в случае астероидов существует
большое отличие. Если вы решили их искать в любую темную ночь, вам
фактически гарантирован успех в поисках, тогда как в случае с новой,
суперновой или кометой шанс очень незначителен.
К этому заключению я пришел в начале прошлого года после случайного
открытия восьми астероидов с помощью ПЗС-камеры на 11-дюймовом телескопе
при слежении за известными объектами. Новый объект обнаружился на одном из
6 кадров, каждый из которых имел поле зрения 12'х16'. Хотя это было
маловероятно, но я решил, что нетрудно сфотографировать случайные области
и поискать что-нибудь новое. В прошлом октябре я решил проверить свою идею
и заснял 5 частично перекрывающихся областей около эклиптики в Рыбах.
Фотографируя участок неба приблизительно 18'x50', я был готов взвалить вину
за неудачу на почти полную Луну. К моему восхищению, однако, на первом же
снимке появились 3 движущихся объекта! Оказалось, что один из них - известный
астероид, немного отклонившийся от своего предвычисленного положения, но два
других оказались новыми и я получил подтверждение их открытия.
Удачная ночь? Ну, не очень. К концу года я потратил еще 8 вечеров, обычно
фотографируя несколько областей, соседних с областями, содержащими известные
объекты, и проверял общую площадь около 9 квадратных градусов около эклиптики.
Во все ночи, кроме одной, я достигал успеха и в общей открыл 21 астероид до 18
величины.
Почему большая чсть любителей астрономии не делают этого(не ищут астероиды)?
Возможно, большинство просто не знает, что они могут. Среди любителей самым
успешным охотником за астероидами в Северной Америке все еще является Джойл
Меткалф (Joel H.Metcalf), унитарианский священник, который жил в Новой Англии.
До своей смерти в 1925 году он открыл фотографически около 150 астероидов с
задворок двух своих домов в восточном Массачусетсе. Один из современных
охотников, заслуживающих упоминания, - это Брайан Мэнинг (Brian Manning) из
Англии, который ведет поиск с фотографическим оборудованием, но также делает
наблюдения с самодельной ПЗС-камерой.
Цифровая технология сделала процесс открытия и легче, и быстрее, и,
следовательно, более привлекательнее. Любители из Японии и Италии ловят
астероиды при помощи ПЗС-камер уже в течении нескольких лет, и никто не
достиг большего успеха, чем Такао Кобайяши(Tokao Kobayashi) из Оизумы.
Работая с 10-дюймовым рефлектором и ПЗС в прошлом декабре он получил около
1200 точных положений астероидов до 18 зв.величины и получил подтверждение
более чем 100 открытий только за месяц. В общем это впечатляет, хотя и
бледнеет по сравнению с профессиональным проектом космического обзора,
проводимым в Аризоне, в Национальной обсерватори Kitt Peak. Там астрономы
используют 36-дюймовый автоматический телескоп чтобы искать редкие объекты,
сближающиеся с Землей, и в ходе этого заодно регистрируют и астероиды "главного
пояса" до 21 величины. Только за ноябрь 1995 года этот в рамках этого проекта
было сделано около 8700 позиционных измерений и более чем 1200 открытий!
Объединениее цифровых технологии, которые включаютт ПЗС-камеры, компьютерное
программное обеспечение, электронную почту и звездные каталоги на CD, открыло
сферу для открытий астероидов фактически для любого наблюдателя-любителя.
Обзор.
Вы начинаете астероидную охоту с получения 2-3 изображений одной и той же
области в течении часа или около того. С соответствующим программным
обеспечением вы затем ставите в ряд снимки и поочередно рисуете их в быстрой
последовательности на мониторе - киберпространство эквивалентно здесь
фотографическому блинк-компаратору. Что-либо движущееся на снимках бросится
в глаза. Некогда утомительная процедура измерения точных положений сейчас
свелась к нескольким щелчкам мышкой.Так же впечатляющей является скорость,
с которой объекты могут быть идентифицированы как новые. Через Интернет или
прямым модемным соединением с компьютерами в Центре Малых Планет, в Кембридже,
Массачусетс, можно получить менее чем через минуту список всех известных
астероидов и комет в любом выделенном регионе неба. Если движущийся объект
не содержится в списке, то существует большая вероятность, что он новый.
Остается только сделать подтверждающее наблюдение во вторую ночь (кратные
подтверждения в одну ночь не годятся). Затем вы переводите вычисленные
положения в стандартный формат и отсылаете их электронной почтой в Центр
Малых Планет. Обычно в течении дня (или нескольких часов) ответный е-мейл
признает наблюдения и, если объект действительно новый, ему дадут номер.
Нужно упомянуть, что вся эта работа может быть сделана с имеющимся в продаже
техническим и программным обеспечением, и весь процесс происходит удивительно
быстро.
Детали.
Существуют основные операции для записи и измерения положений слабых
астероидов, как известных, так и новых. Рассмотрим эти операции в порядке
их осуществления.
Правила работы с телескопом или ПЗС-камерой в случае ловли астероидов несложны.
Для того, чтобы быть эффективной, система должна регистрировать звезды до
18 зв.вел. при 4-хминутной экспозиции. Почти любая ПЗС-камера с 8-дюймовым
телескопом может сделать это в ясную темную ночь. Хотя общие соображения
подсказывают, чтобольшое поле зрения полезно для любой поисковой программы,
практический предел для наблюдений астероидов устанавливается масштабом
изображения, оптимальным является 2 угловых секунды на пискел. При более
мелком масштабе ограничивается позиционная точность астрометрических измерений.
При более крупном (меньше 2 угл. секунд на пискел) поле зрения станет слишком
маленьким, к тому же падает чувствительность системы, особенно в случае
движущихся объектов, которые не успеют засветить пиксел с таким масштабом
(типичный астероид среднего пояса в оппозиции имеет видимую скорость около
0.5 угл.секунд за минуту). Даже при не очень хороших условиях наблюдений
масштаб пиксела в 2 угл.секунды дает оптимальную чувствительность для
регистрации слабых объектов. При таком масштабе кадры размером 10 угл.минут
на 15 угл.минут покажут при блинковании движение астероида.
Для необходимой астрометрической точности необходимо знать время середины
экспозиции с точностью 1 сек. или еще точнее, если объект двигается быстро.
Некоторые камеры автоматически отмечают время время экспозиции по часам
компьютера, в таком случае часы должны быть синхронизированы по радиосигналам
или телефонным сигналам точного времени в начале каждой ночи. Наблюдатель
должен следить, отмечает ли камера начало или конец времени экспозиции. Момент
середины экспозиции (который надо указывать вместе с вычисленным положением
объекта) равен половине продолжительности экспозии, прибавленной к моменту
начала экспозиции. Так же необходимо знать географическую долготу, широту и
высоту места наблюдения с точностью не менее 1 угл.минуты. Эту информацию
можно получить с помощью топографических карт или приемника GPS.
Блинкование изображений.
Блинкование, как способ обнаружения объектов, требует некоторого опыта.
Множество ловушек ожидают здесь неосторожных. Горячие пикселы, следы случайных
космических частиц и другие артефакты могут сымитировать движущийся астероид
и обмануть новичка. После блинкования сотен изображений в течении последних
двух лет я поверил в легенду, которая бродит среди ловцов комет. Утверждают, что
лучшие из ловцов комет инстинктивно чувствуют, когда объект в окуляре является
кометой, а не слабой галактикой.
Хороший способ исключить артефакты - получать по 3 или более снимков и
блинковать их в различных комбинациях (желательно, чтобы снимки были получены
через одинаковые интервалы времени). Более удачный чем блинкование способ
обнаружить даже самый слабый движущийся объект - смонтировать серию из 3 или
больше изображений в анимационную петлю. Программное обеспечение MIRA имеет
полезную функцию для выстраивания изображений в ряд и создания анимационных
кинопетель. Некоторые программы для блинкования сжимают несколько ПЗС-пискелей
в один чтобы подогнать размер кадра под шаблон, но опыт показывает, что такая
компрессия приводит к маскировке слабых объектов.
Измерение положений.
В настоящее время существует несколько программ для астрометрических измерений
ПЗС-кадров, самые популярные из них - Astrometrica и CCD Astrometry. Обе
программы работают под DOS и используют данные для опорных звезд из GSC.
Продвинутые пакеты анализа изображений, такие как MIRA, тоже производят
астрометрические вычисления, но Astrometrica и CCD Astrometry очень приятны
в использовании, так как предназначены для любительских снимков астероидов
и комет.
Идентификация.
Когда объект обнаружен и измерен, следующим шагом является проверка - существует
ли среди известных объектов такой же. Для этого нет лучшего способа, чем
обращение в Minor Planet Center. Центр является и международной расчетной
палатой для открытий и местом, куда предоставляют рутинные астрометрические
измерения. Он также имеет интерактивные программы для вычисления эфемерид
новых и известных объектов. Центр доступен через интернет или по прямому
модемному соединению с кембриджским телефонным номером.
Существуют программы построения звездных карт с положениями известных
астероидов, но банк данных MPC несоизмеримо больше и постоянно дополняется,
поэтому до заявки о своем открытии проверьте свой объект в MPC.
Что делать если вы обнаружили действительно новый объект? Самое важное -
получить положения во вторую ночь. Кроме некоторых исключений (в случае объектов
с необычными орбитами) MPC не подтверждает открытия по данным, полученным
за 1 ночь. Даже в случае известных объектов измерения во вторую ночь являются
полезными. После предоставления вами данных по электронной почте в центре
их проанализируют и добавят к более чем миллиону положений, полученных от
любителей и порфессионалов со всего мира.
Замечания.
Я настоятельно рекомендую начинать не с охоты за неизвестными астероидами,
а с наблюдений известных. Это даст необходимую практику наблюдений,
блинкования и измерения положений. Пронумерованные астероиды (имеющие
хорошо известные орбиты) редко расходятся больше чем на несколько угловых
секунд с предвычисленными положениями и служат хорошим полигоном для проверки
вашей наблюдательной методики. Сравнив полученные вами значения положений с
известными значениями вы сделаете вывод о точности ваших конечных результатов.
После такого тестировния вы можете браться за более важные задачи. MPC публикует
списки "необычных" и "сомнительных" объектов - с экзотическими орбитами или
редко наблюдаемых в последние годы. Наблюдение таких объектов даст нужные
данные и создаст к вам доверие как к наблюдателю. Вознаграждением будет
присвоение вашему месту наблюдений кода и ваши данные будут публиковаться
в ежемесячном Minor Planet Circulars вместе с данными крупных обсерваторий.
Есть определенная гордость видеть наблюдения от "817 Sudbury" рядом с "809
European Southern Observatory", "691 Steward Observatory(Spacewatch)" и "675
Palomar Mountain".
Методы поиска.
Никаких твердых правил - где искать - не существует. Шансы на успех выше, если
вы наблюдаете вблизи эклиптики. Большая часть объектов более ярки около
оппозиции (прямо противоположная Солнцу точка на небе). Наблюдения не в области
эклиптики дают шанс обнаружить двигающийся по необычной орбите объект. Наблюдателям,
живущим на высоких географических широтах эклиптикальную облаасть наблюдать
летом неудобно (низко над горизонтом), так что можно попытаться наблюдать
далекие от эклиптики области.
Помните, что блинкование наиболее эффективно когда поле зрения на кадрах совпадает
почти точно, так что если центр снимаемой области сдвинулся по каким-либо причинам,
сцентрируйте его снова для второй в серии съемки.
Неплохой поисковой стратегией, гарантирующей полезность наблюдений, является
съемка областей с известными объектами (необычные и сомнительные астероиды).
Шанс обнаружить новый астероид в таком поле практически такой же как и в
случайно выбранном участке.
Увеличить шансы можно, если в промежутке между съемками первого и второго
кадра (необходимыми для блинкования) снимать соседние области...
(далее идет легкий художественный треп) конец
Первевод May, и за это ей большое спасибо!