Астрометрия | Астрономия и туризм в Крыму!

Астрометрия

В этой заметке я подробно разберу как делать астрометрию небесных объектов, то есть определять их координаты относительно звезд на кадрах.

Многие любители астрономии в конце концов (или почти сразу;)) приходят к желанию не только получить красивую картинку, а и что-то измерить на небе, то есть сделать первый мааленький шажок в сторону большой науки. Методов измерения чего-то не так уж и много. Основные это фотометрия, астрометрия и немного особняком стоят спектральные измерения с поляриметрией, хотя к ним тоже применимы принципы фотометрии.

Если вы хотите научиться открывать астероиды и кометы, изучать движения звезд и планет, космических аппаратов и тд и тд, то от астрометрии Вам никак не отвертеться))

Итак, приступим. Проще всего быстро проастрометрировать объект в Максимке. Пятая версия есть у многих любителей, добыть ее легко. Открываем в нем искомый кадр, в верхнем меню жмем PinPoint Astrometry и в открывшемся окошке справа вводим примерные координаты центра кадра и задаем размер пикселя матрицы с фокусом телескопа (кнопка Set Pixel Scale). Эти пункты обведены оранжевым. Размер пикселя матрицы указан в документации производителя на официальном сайте. Фокус телескопа, думаю, Вы уже знаете :) Слева надо указать путь к астрометрическому каталогу (рекомендуется GSC-1.1; как его раздобыть я расскажу дальше. На рисунке ниже: размер пикселя у матрицы SBIG ST8300M 5.4х5.4мкм, фокус ньютона Celestron 8" = 1000мм. Обратите внимание, что масштаб в угловых секундах на пиксель получился 1.114" на пиксель - это полезно знать при ловле движущихся объектов. Перепроверить программу можно вручную, метод подробно разобран в статье "Расчет масштаба изображения".

Астрометрия в Максим ДЛ

Теперь остается кликнуть Process и если все настроено верно, программа быстро выдаст результат в левом нижнем поле - оно на рисунке пока еще пустое. Если процесс вычислений затянулся и долго идет процесс перебора координат в этом поле, значит где-то ошибка. проверьте тщательно размер пикселя (типичное его значение от 4 до 24х микрон), фокус телескопа (чаще всего от 300 до 3000мм), координаты (при неправильно введенных координатах кнопочка Process будет неактивной) и граничные величины звезд по которым будет происходить привязка. Для звезд я чаще всего беру диапазон 9 - 12я если Луна или малая выдержка и 10-11 - 16я для глубоких снимков в безлунную ночь. С этими величинами можно поиграться, иногда бывает полезно занизить диапазон чтобы компьютеру, особенно низкопроизводительному было проще посчитать. На рисунке выше с полем 60х45 мин и проницающей силой 18m привязка снимка заданными величинами 9 - 15я заняло меньше 5ти секунд.

Астрометрия в MaxLm Dl

Когда этот этап Вы успешно преодолеете, закрывайте Пинпоинт и нажимайте Ctrl+I. Появится миниатюрное окошко Information. В меню Mode выберите Astrometric, наведите курсор на объект который нужно измерить и в окошке появятся координаты объекта. Все! Вы сделали астрометрию, то есть определили координаты объекта.

Идем дальше! Предположим, Вы снимаете какую-нибудь небесную красавицу-туманность и решили поблинковать кадры (в Максе это делается элементарно по кнопочке Animate). И вдруг - кто-то ползет! Или даже летит! конечно же, это редкая, неоткрытая никем комета или вообще опасный астероид! Проверить бы :)

MPChecker проверка астероидов

А проверить астероид теперь проще простого. Открываем страничку MPChecker и вводим туда дату наблюдений  со временем в дробных долях суток (момент времени должен относиться примерно к середине кадра на котором делалась астрометрия), определенные из Максимки координаты объекта на этот момент, радиус в котором MPC будет искать по базе астероиды на этот момент, предельную звездную величину на снимке и код обсерватории (к примеру, КрАО 095, САО 115, Пулково 084). Если Вы снимали не в обсерватории, поставьте там 500 - это код для центра планеты. Время в дробных долях суток можно рассчитать по шаблону для Экселя  ((ss/60+mm)/60)+hh)/24. Либо примерно, скажем если Вы снимали 7о августа в 03:10, то это 1/8я часть суток, то есть примерно 0,13. Аналогичный результат получается если время съемки перевести в минуты и поделить на количество минут в сутках: (60х3 + 10)/(24х60) = 190/1440 = 0,13. Значит в дату вставляем 7.13. Время везде всемирное, UT.

Клацаем Produce list и получаем на выходе список известных астероидов в данной области. Скорее всего астероид с наименьшим параметром "Offsets" и является тем, который Вы видите. Offsets указан в минутах. Но что делать если в определенных Вами координатах нет известных астероидов?

Отправлять улов в Международный центр малых планет! МРС то есть.

Если Вы хотите сделать это однократно, то используйте данный шаблон от Дениса Денисенко MPC.TXT. Код обсерватории на этот раз он должен точно соответствовать Вашему месту съемки. Если Вы снимаете не в обсерватории, то придется получить свой собственный код обсерватории. Смысл это делать есть только в том случае, если Вы планируете в дальнейшем отправлять наблюдения именно из этой же точки на местности. Почитать про получение кода русскими любителями можно здесь и здесь. Кстати, там тоже приведены шаблоны для отправки наблюдений в МРС с подробным описанием каждого пункта.

Для постоянной отправки наблюдений в МРС стоит освоить профессиональные программы, самые толковые из которых это отечественная IzmCCD Игоря Измайлова из Пулковской обсерватории и забугорная Astrometrica. Последняя является бесплатной только первые 100 дней использования и я еще ее не попробовал. Поэтому пока расскажу про вторую.

Идем на сайт Игоря IZMCCD, скачиваем и устанавливаем программу. Для адекватной работы ее требуется настроить. В верхнем меню "Вид" выбираем "Свойства" и вносим в первой вкладке следующие данные: имя обсерватории, МРС код, координаты, высота над уровнем моря. Во второй вкладке: имя телескопа, фокусное расстояние и размер пикселя приемника. Остальное пока не трогаем и лишь в самой последней вкладке нужно указать путь к звездным каталогам.

ИзмССД

Помните, это же требовал в Максимка? Звездные каталоги нужны для отождествления звездного поля на Ваших снимках, что позволит "накинуть" на кадр координатную сетку и точно определить положение любого объекта. Последняя рекомендация для IzmCCD в случае съемки в северном полушарии с проницающей силой 20m - это новый каталог UCAC4.

Привожу прямые ссылки на оба каталога на ftp: GSC1.1, UCAC4. На том же сайте Страсбурского центра данных доступны и все остальные астрометрические каталоги. Выбирайте нужный, скачивайте на винчестер любым ftp-клиентом (например FileZilla) и указывайте к нему путь в настройках IzmCCD.

Каталоги Измссд

Открываем файл. Лучше всего использовать формат .Fits, в нем снимают большинство астрономических приемников. Для увеличения точности рекомендуется предварительно откалибровать изображение: учесть темновые кадры и плоские поля.

Начинаем работу. Давим "Вычисление, идентификация" - в меню либо третью слева желтую кнопку на панели. В открывшемся окне "выборка из каталога" указываем какой каталог надо использовать, координаты центра кадра (с ошибкой не более чем в половину поля зрения), граничные звездные величины (звезды какой яркости будут использоваться для отождествления, также как мы делали в Максимке) и нажать ОК.

Идентификация поля в Изме

В случае успешной идентификации появится сообщение типа "20 звезд отождествлено". Снова клацаем ОК и все звезды из каталога будут обозначены на кадре зелеными кружками - программа как бы "зацепилась за них". Теперь жмем следующую кнопку на панели - кнопка с синим треугольничком, как у плеера. Отождествленные звезды будут измерены и отмечены красными кружками.

Переходим к первой кнопке в меню "Вычисления, измерения" и жмем левой кнопкой мыши на объекте координаты которого хотим отправить в МРС. Он будет обведен красной окружностью. Остается лишь нажать "Вычисления, вычислить координаты" (кнопка с красными буквами α,δ) и измеренные координаты объекта будут продемонстрированы в открывшемся информационном окошке и сразу записаны в файл MPCReport.txt в корневом каталоге с программой.

Если на Вашем кадре много звезд, особенно рядом с астероидом, то можно использовать соседнюю кнопку "Вычислить координаты локально" - это позволит уменьшить влияние аберраций телескопа в виде кривизны поля на точность измерения координат.

Полученный файл содержит координаты в формате МРС, поэтому вписывайте в него номер астероида, прикрепляейте к нему свою "шапку" по приведенным выше шаблонам и высылайте на адрес obs()cfa.harvard.edu.

Пример оформления сообщения в МРС в стиле минимализма:

сообщение в MPC

Внимание! Тщательно проверьте все поля на предмет ошибок! Сообщения, отправленные в Центр малых планет, сначала попадают к роботу, который в случае обнаружения ошибок просто отбракует Ваше письмо.

Комментарий от Дениса Денисенко: "Как человек, регистрировавший две обсерватории в Центре Малых Планет и наблюдавший еще на шести, добавлю: исключительно важно с самого начала соблюдать формат сообщений с астрометрией. В МПЦентре 4-5 сотрудников, а обсерваторий - около 2 тысяч. У них реально нет времени исправлять ошибки невнимательных наблюдателей, проще добавить обсерваторию в черный список. Поэтому перед отправкой каждого письма (а особенно первого) проверьте, что астрометрия уходит как plain text без html-форматирования и табуляций вместо пробелов, в строках не более 80 символов, постоянные номера астероидов стоят в первых пяти позициях, а предварительные и временные обозначения - с 6-й по 12-ю. Если вы правите файл вручную, проверьте, не забыли ли вы поменять год, месяц и день наблюдения - к сожалению, это очень распространенная ошибка. Именно поэтому лучше пользоваться специальными программами для астрометрии, которые сразу генерируют MPC report в правильном формате."

Подробное описание вида файла для отправки есть на страничке МРС. Доступно, понятно, есть образец заголовка, даже с небольшим разбором ошибок.

Весьма полезным будет почитать общее руководство на сайте МРС. Как в плане английского, так и для профилактики своих ошибок. Астрометрия - штука серьезная.

Для регистрации нового астероида требуются данные по нескольким ночам в течении недели, причем желательно чтобы в каждую ночь объект наблюдался не менее 30 минут.

Советую проверить данные при помощи генератора эфемерид, либо в программе FindOrb. Погрешность в яркости не должна быть больше 1m, а ошибка в координатах - 1".

Назаров Сергей

ноябрь 2015го

Астробиблиотека

Дополнительная литература: Короткий С., Чашкина А. "Открытие за неделю".