Любителю астрономии
***
Общие сведения о покрытиях астероидами звёзд
Общие сведения о покрытиях
Астероидные покрытия относятся к тем событиям, которые посильны для любого любителя астрономии (ЛА), даже только вступающих в ряды наблюдателей. Они сами по себе вызывают довольно сильные эмоции, подобные тем, какие, может быть, испытывают охотники на редкого зверя или искатели кладов, чувствующие, что где то рядом клад.
В отличие от созерцательных наблюдений, которые практикуют большинство ЛА, наблюдения покрытий, проведённые на должном уровне, дают конкретную и очень важную информацию, которую вы можете внести в копилку научных знаний. При этом затраты на такие наблюдения могут быть довольно скромны, так как и инструментарий для этого может быть весьма нетребовательным. Важно только понимать, что наблюдения астероидных покрытий не относится к области диванной астрономии и успех приходит к активно ищущим возможности людям. Общее число астероидных покрытий, чрезвычайно велико.
Судите сами: Сейчас открыто уже около 1 000 000 астероидов, которые потенциально могут закрыть собой миллионы звёзд, доступных для наблюдения любителем. Если бы положения звёзд и астероидов были бы известны с абсолютной точностью, то можно было бы рассчитать до десятка покрытий, проходящих через точку наблюдения в течении ночи, настроить телескоп и фиксировать их. Но и о положении звёзд и положении астероидов можно судить лишь с некоторой степенью достоверности. Из моего опыта, неточность расчёта полосы покрытия составляет 150 – 300 км. Поэтому предсказание покрытия в каком ни будь месте не означает, что вы сможете наблюдать такое покрытие в этом именно месте. Есть лишь некоторая вероятность наблюдать покрытие и, как правило, эта вероятность крайне мала. Но, время от времени происходят покрытия астероидов с довольно хорошо определёнными полосами покрытия и для наблюдения таких покрытий нужно к ним ехать. Сидя же на месте можно годами пытаться поймать покрытие. Так что наблюдение астероидных покрытий - для любителей, которые готовы к движению. Ну, хотя бы в пределах 100 – 200 км.
Что же даёт наблюдение астероидных покрытий? Это, прежде всего, уточнение положений как звёзд, так и астероидов. Уточнение положений астероидов ведёт к уточнению моделей расчёта орбит, выявлению тонких эффектов поведения небесных тел в пространстве, что важно, в том числе и для освоения космического пространства. Можно измерить или уточнить размеры астероидов. Причём по точности с этими измерениями может конкурировать лишь посылка КА к астероиду непосредственно за многие миллиарды долларов. Никакие самые большие телескопы не могут измерить размер астероида с такой точностью. Особенно это касается астероидов с малыми размерами. Очень эффектные наблюдения получаются у группы ЛА, расположенных поперёк движения тени астероида. Они имеют возможность не только уточнить размеры астероида, но и выявить его форму. Есть замечательная фраза: “Все мы вместе мощнее Хабла”. 
Каждая линия указывает на гашение звезды в течении определённого времени. Все эти линии образуют контур астероида. Многие астероиды уже наблюдались таким образом неоднократно и для них уже выявлена общая форма. Ни на одном телескопе на земле такую форму получить нельзя (возможно лишь на радиотелескопах при близком пролете астероида). Это сделали любители!
Наблюдая астероидные покрытия можно получить много информации и о покрываемых звёздах. Я уже упоминал о возможности уточнения положения звезды на небесной сфере. Угловые размеры астероидов и звёзд для земного наблюдателя сопоставимы по величинам. Закрывая звезду, астероид гасит её яркий свет, мешающий наблюдениям окружающей обстановки звезды. В этих условиях реально обнаружить систему звёзд – спутников, пылевые образования, а может и планеты у звезды. Так, например, получилось открыть двойную систему, или визуально тесную звезду во время наблюдения покрытия астероидом (87) Sylvia звезды TYC 1947-00290-1 mag11.0 12 декабря 2019 г. Это видно из ступенчатого графика падения блеска звезды во время покрытия.
По скорости гашения или появления звезды или дифракционным эффектам можно судить о её угловом размере звезды. Иногда наблюдения покрытий выявляют наличие спутников не только возле звёзд, но и у астероидов. Более того, были открыты кольцевые образования возле астероидов. И, похоже, это ещё не всё что можно выяснить из такого банального факта, как закрытие одним небесным телом другого. Но об этом лучше спросить у профессионалов.
Во время покрытия тень от звезды бежит по поверхности Земли и, таким образом, в наблюдение покрытия могут быть вовлечены многие наблюдатели, оказавшиеся на пути этой тени. Всю совокупность положений тени от покрываемой звезды на поверхности Земли назовём полосой покрытия. Ширина такой полосы почти совпадает с размерами контура астероида. По поверхности земли такая тень может перемещаться от минут до нескольких десятков минут. Для неподвижного наблюдателя само явление может длиться до минут, хотя обычно длительности составляют от долей секунды до нескольких секунд.
Покрытие звёзд астероидами по сути те же явления, что и Солнечное или Лунные затмения, то есть затенение для наблюдателя одного небесного тела другим небесным телом. Но для АП имеются следующие особенности:
А) Как видимое исчезновение звезды так и её появление происходят практически мгновенно. Динамику гашения можно заметить только на высокоскоростной съёмке или фотометрии.
Б) В зависимости от соотношения видимых блесков покрываемой звезды и астероида может происходить либо полное гашение звезды, либо частичное, либо незаметное, когда гашение звезды не может быть замечено визуально или тонет на фоне шумов фотоприёмника.
В) Покрытие происходит на фоне сильных изменений яркости звезды вследствие турбулентности атмосферы и поэтому зачастую сложно точно определить моменты гашения и появления звезды.
Г) Наиболее часто происходят покрытия слабых звёзд.
Д) При спокойной атмосфере, достаточной скорости регистрации явления может наблюдаться дифракция света от краёв астероида, что очень желательно для наблюдения.
Как узнать о предстоящих покрытиях?
Основной ресурс для получения расчётов покрытий это сайт Стива Престона Asteroid Occultation Updates . Здесь представлены покрытия на ближайший период наблюдения (1,5 – 2 месяца). Это наиболее точные вычисления, так как Стив Престон использует большую, наработанную базу уточнённых положений звёзд и уточнённых орбит астероидов, которые получены именно благодаря наблюдениям и отчётам ЛА. В последнее время, благодаря новым звёздным каталогам GAIA с рекордно точными положениями звёзд, такие расчёты стали ещё точнее.
Следующий ресурс -страничка Дерека С. Брейта База покрытий совпадает с покрытиями Стива Престона, но имеет интерактивные карты.
Для Белоруссии, России и Украины так же могут быть найдены базы покрытий на текущий месяц на астрофоруме по ссылке в теме «Журнал наблюдений покрытий звёзд астероидами». Естественно, последние покрытия надо искать на последних страничках темы.
- Страничка предсказания покрытий астероидов класса TNO и Centaur
Предсказание для бинарных астероидов.
На сайте Стива Престона для каждого события приводятся карты с указанием ожидаемой полосы и погрешностями ее расчета. В таблице указаны координаты звезды, ширина полосы и коридор ошибок. Для отдельных пунктов земной поверхности указан размер тени, высота и азимут звезды, а также высота Солнца. Поисковые карты приведены в разных масштабах: карта созвездия, участки неба в 5 градусов и в 2 градуса, а также карта окрестностей звезды в 30 минут.
«Шапка» карты
В заголовке карты покрытия указаны номер и название астероида; обозначение затмеваемой звезды по каталогам Hipparcos, Tycho или UCAC; дата покрытия по Всемирному времени (UT) и моменты начала и конца прохождения тени астероида по поверхности Земли.
В левой колонке - данные о звезде: визуальная звездная величина Mv; фотографическая звездная величина Mp (если известна); координаты (прямое восхождение RA и склонение Dec) на эпоху равноденствия 2000.0 с учетом собственного движения на дату покрытия.
В средней колонке - данные о явлении: расчетная максимальная длительность в центре полосы в секундах; ожидаемое падение блеска в звездных величинах; расстояние от Солнца (элонгация); расстояние от Луны; фаза Луны (процент освещенности); величина неопределенности взаимного положения звезды и астероида в угловых секундах (большая и малая полуось) и позиционный угол эллипса ошибок.
В правой колонке - данные об астероиде: блеск; диаметр (физический в километрах и угловой в секундах дуги); горизонтальный экваториальный параллакс в секундах дуги (величина, обратная расстоянию до астероида - параллакс 8.8" соответствует расстоянию в 1 а.е., 4.4" - 2 а.е., 0.2" - 44 а.е.); смещение астероида за час относительно звезд по прямому восхождению (в часовых секундах) и по склонению (в угловых секундах).
Карта полосы видимости покрытия
Изображен вид земного шара с «подзвездной» точки, то есть полушарие Земли, на котором звезда в момент середины покрытия находится над горизонтом. Граница дня и ночи дана сплошной линией; штриховые линии сооответствуют точкам, в которых глубина погружения Солнца под горизонт равна 5 и 10 градусам. На дневной стороне сплошные линии проведены весьма часто.
Путь тени астероида на поверхности Земли проведен с учетом сжатия Земли, ее вращения во время события и нелинейности движения астероида. Границы полосы начерчены в предположении сферического астероида с указанным диаметром, что является лишь приближением к эллиптической или неправильной форме большинства малых планет.
Метки на полосе приведены с интервалом в 1 минуту, большие метки - через каждые 5 минут. В зависимости от масштаба карты и скорости движения астероида время указано либо у всех минутных меток, либо только у кратных 5 или 10. Значения со знаком «-» соответствуют часу, предшествующему центральному моменту явления, значения со знаком «+» - последующему часу.
Штриховой линией, параллельной расчетной полосе, указывается область неопределенности явления. Обычно она дается на уровне 1σ (одного стандартного отклонения) на картах, составленных по расчетам Стива Престона, и на уровне 3σ на картах Яна Манека. Эти линии показывают пределы возможного сдвига полосы с вероятностью 68% и 99.5% соответственно. Наблюдать необходимо не только внутри номинальной полосы, но и, по крайней мере, в пределах 1σ по обе стороны от границ.
Также на карте приведен эллипс ошибок, который показывает неопределенность времени явления вдоль полосы.
Поисковая карта на врезке содержит окрестности затмеваемой звезды - участок неба размером 2 на 2 градуса со звездами до 12-й величины. Вокруг затмеваемой звезды проведена окружность радиусом 6 угловых минут. Штриховой линией указан путь астероида на фоне звезд. Каждый штрих соответствует 24 часам. Штрихи проведены начиная с 0 часов Всемирного времени после даты покрытия на 10 суток назад.
Текст частично взят с переведённой статьи Пола Мэйли «ПОКРЫТИЯ ЗВЕЗД АСТЕРОИДАМИ Руководство наблюдателя». Статью можно посмотреть здесь
Существуют следующие методы регистрации астероидных покрытий:
Визуальный
Видеосъёмка
Метод дрейф-скана (фотографический)
Фотометрический
Общее для всех методов является подготовка. Требуются следующие минимальные наблюдательские навыки:
- Умение ориентироваться на небе и пользоваться звездной картой;
- Хорошее знание оборудования и применяемых приёмов наблюдения.
- Опыт наведения телескопа или бинокля в нужное место;
- Умение выбрать удобную, защищенную от засветки и открытую для обзора наблюдательную площадку.
Этот последний пункт нельзя недооценивать. Удобная площадка предполагает устойчивый грунт, прикрытую от ветра территорию, отсутствие непричастной к наблюдению публики, желательно наличие электропитания. Если сетевого электропитания нет, то надо как то обеспечить автономное электропитание для всей аппаратуры, которая будет применяться для регистрации покрытия в течении 3 – 4 часов как минимум. Т.е. всё это надо заранее продумать и оценить. Крайне важно заранее оценить открытость той части неба, в которой будет происходить покрытие. Небо должно быть как минимум в той степени открытым, чтобы у вас было время найти область наблюдения, навести телескоп, найти объект, отстроить режимы наблюдения и зафиксировать покрытие. По опыту на всё про всё нужно как минимум 2 часа. А ведь до этого надо ещё время на установку и подключение аппаратуры.
Желательно также иметь свой транспорт, чтобы иметь возможность быстро перебраться в место под ясным темным небом.
Работа по регистрации покрытия должна начинаться ещё задолго до самого покрытия. Нужно оценить информацию по предсказанию покрытия. Найти на звёздных картах покрываемую звезду оценить методы её нахождения в поле зрения телескопа. Лучше всего это делать в программах планетариях, например Стеллариум, где сымитировать будущий наблюдаемый вид звёздного поля при наблюдении его через телескоп. При этом можно определить удобный метод нахождения целевой звезды.
К таким методам можно отнести следующие:
- Метод звёздных цепочек
- Метод упреждения
- По лимбам или привязкам выставленного телескопа
- Комбинированный метод
- Предварительная отстройка
Метод звёздных цепочек: Как правило, покрываемая звезда довольно слабая и найти её на небе навскидку не получится. Предварительно, в программе планетарии находим покрываемую звезду и анализируем окружающую область. Находим в ней достаточно приметную звезду, которую потом легко будет найти на небе визуально, с помощью бинокля или телескопа. Это будет опорная звезда. Желательно, чтобы вид неба в программе планетарии был похож на вид неба в окуляре телескопа, или в поле зрения фото-видеоаппаратуры. Смотрим на расположение промежуточных звёзд между опорной и покрываемой звездами. Строим звёздный маршрут между промежуточными звёздами так, чтобы в любой момент в поле зрения телескопа были различимы, по меньшей мере, пара достаточно заметных звёзд из звёздной цепочки. Фиксируем это расположение опорной , промежуточных и покрываемой звёзд, распечатав серию звёздных карт, или ещё лучше записав их на смартфон в виде серии картинок. Ну, или смотрите прямо в программе-планетарии во время наблюдений, если есть возможность. Во время наблюдений найдите опорную звезду и воспроизводите маршрут, построенный в программе-планетарии, пока не зафиксируете покрываемую звезду. Желательно потренироваться в предыдущие ночи перед наблюдением в нахождении покрываемой звезды по звёздным цепочкам. Это выявит многие нюансы. Например, вид неба в программе-планетарии не всегда точно совпадает с реальным небом в поле зрения телескопа. Особенно, если вы будете использовать фото-видеотехнику. Нужно научиться опознавать конфигурации звёзд и, соответственно, понимать, куда двигать поле зрения телескопа, а для этого нужна практика. Предварительная тренировка особенно полезна в том, что вы сможете отработать движения телескопа от звезды к звезде, так как с первого раза вы можете быть в затруднении при совершении движений в нужном направлении.
Метод упреждения: Просматривая программу – планетарий посмотрите, не лежит ли вблизи линии склонения покрываемой звезды какая нибудь яркая, приметная звезда, которую вы без труда сможете поймать в поле зрения телескопа. Угловое расстояние между линией склонения покрываемой звезды и приметной звездой не должно быть больше поля зрения телескопа, даже желательно не более половины поля зрения телескопа, а находиться она должна впереди по ходу вращения небесной сферы. Смотрим по программе – планетарии какое время займёт замена в поле зрения телескопа области с приметной звездой областью с покрываемой звездой при «неподвижном телескопе». Перед регистрацией покрытия наводим телескоп на приметную звезду, и отсчитываем найденное время, разумеется, при неподвижном телескопе. Область неба с покрываемой звездой должна появиться в поле зрения телескопа и далее включаем механизмы слежения. Рассчитывать нужно так, чтобы появление области неба с покрываемой звездой в поле зрения телескопа дал ещё вам необходимый временной зазор для дальнейшей подготовки к регистрации покрываемой звезды.
По лимбам или привязкам выставленного телескопа: Ну, здесь всё просто. Если у вас есть возможность выставить телескоп по азимутальной или экваториальной системе координат, то просто отсчитывайте по лимбам заранее выясненные в программе – планетарии азимутальные или экваториальные координаты покрываемой звезды. Разумеется, вы должны быть уверены в точности работы отсчётных устройств телескопа и точности его выставления по системе координат.
Комбинированный метод: Часто не удобно находить покрываемую звезду только одним каким нибудь методом. Тогда применяют сочетание вышеописанных методов. Например, выставив полярную ось телескопа, вы находите приметную звезду недалеко от покрываемой звезды и по оси склонений переводите телескоп на линию склонений покрываемой звезды, а дальше ждёте, пока покрываемая звезда не появится в поле зрения.
Предварительная отстройка: Бывает, что покрытие происходит во время, или сразу после сумерек. Поэтому времени, ловить покрываемую звезду, практически нет. Ведь помимо того, что нужно успеть навестись на покрываемую звезду, вам нужно будет произвести ещё кучу действий для подготовки к регистрации звезды и на это нужно время. Поэтому можно перевести действия по нахождению звезды на предыдущий вечер. Найдя звезду, оставьте телескоп неподвижным и спустя 23 часа и 56 минут звезда снова будет в поле зрения телескопа.
При всех методах поиска, после нахождения покрываемой звезды постарайтесь вывести её в центр поля зрения. Это облегчит дальнейшее наблюдение и обработку результатов после регистрации покрытия.
Для всех методов регистрации следует позаботиться о получении следующих сведений:
Точное время
Положение на поверхности земли
Погодные условия
Михаил, г. Ессентуки
2020г
***
- Войдите на сайт для отправки комментариев