 Пользователь |
|
|
|
 Обновления |
|
|
|
 Доска объявлений |
|
|
|
|
 Астротека |
Статьи: Библиотечка наблюдателя
Деннис де Чикко - Ловля астероидов
Дата публикации: 23-12-2003
Источник: http://skyandtelescope.com/observing/objects/asteroids/article_378_1.asp
|
 |
|
SkyandTelescope.comЛОВЛЯ АСТЕРОИДОВ
Деннис де Чикко
Сегодняшней ночью вы можете открыть астероид. Цифровые технологии и революция в мире ПЗС дают любителям астрономии такой шанс.
На первый взгляд, это не такое уж сильное заявление. Любители доказали, что способны открывать новые, сверхновые и, разумеется, кометы. Но поиск астероидов – дело другое. Если вы решите им заняться, располагая ясным темным небом, то успех почти гарантирован, тогда как шансы сделать первые три открытия весьма невелики.
 | | На снимке:
Автор успешно охотится на астероиды в своей любительской обсерватории, расположенной под засвеченным небом в 20 км от Бостона, Массачусетс. Он вооружен 16-дюймовым Ш-К Meade и ПЗС-камерой SBIG ST-7. Хотя система автоматического наведения и гидирования вкупе с ПЗС-приемником резко повысила результативность поисков, все открытые астероиды можно было бы обнаружить и в 8-дюймовый телескоп, только под темным небом. Автопортрет при лунном свете потребовал 4-минутной экспозиции.
Фото Деннис де Чикко. |
К этому выводу я пришел в начале 1995 г., когда изучал результаты предшествующего года наблюдений, выполненных с помощью оснащенного ПЗС-приемником 11-дюймового телескопа, и случайно обнаружил восемь астероидов. На каждом шестом ПЗС-снимке, который охватывал площадь неба 12 на 16 угловых минут, объявился новый объект. Это была не очень представительная статистика, но я рассудил, что совсем не сложно по ночам фотографировать шесть произвольно выбранных участков неба в надежде поймать что-то новенькое.
12 октября 1995 г. я решил проверить эту идею на практике и заснял пять перекрывающихся площадок в Рыбах вблизи эклиптики. Поскольку общая площадь участка составляла лишь 18х50 минут, то я был готов приписать возможную неудачу соседству яркой почти полной Луны. Однако, к моему восторгу, на самом первом снимке обнаружились три движущихся объекта! Один оказался известным астероидом, находящимся немного в стороне от расчетного положения, зато другие два были новыми, и мне досталась честь их открытия.
Удачная ночь? Не совсем так. За последующий год я восемь раз выполнял двукратную съемку смежных участков неба, охватив площадь около девяти квадратных градусов вблизи эклиптики. Все ночи, кроме одной, принесли успех: был открыт 21 астероид восемнадцатой звездной величины или ярче.
Внедрение цифровых технологий, включая ПЗС-съемку, компьютерное управление телескопом, электронную почту и звездные каталоги на компакт-дисках, открывает практически каждому любителю возможность открыть астероид. Расскажем, что же для этого потребуется.
Общие понятия
Чтобы приступить к поиску астероидов, следует получить два или три снимка одного участка неба с разницей по времени примерно в час. Соответствующие компьютерные программы позволяют совместить изображения, а затем поочередно быстро отображать их на мониторе компьютера, заменившего в кибермире фотографический блинк-компаратор. Любой движущийся объект, занимающий на снимках разное положение, сразу бросается в глаза. Скучная задача измерения его точных координат сводится к нескольким щелчкам мышью.
Сколько же астероидов доступно любительским телескопам? Возьмем для примера это изображение участка неба в Тельце шириной в четверть градуса, полученное в сочельник 1995 г. Кадр содержит четыре астероида, обнаруженные автором. Хотя сложение снимков способно улучшить вид неподвижных объектов, для поиска движущихся целей оно менее пригодно, чем стробоскопическое сравнение, поскольку снижает соотношение сигнал/шум у слабых смещающихся изображений астероидов. Фотография сложена из трех снимков, полученных с 4-минутными выдержками на ПЗС-камере SBIG ST-7. Камера установлена на телескопе Meade LX200 с редуктором фокуса Optec, повышающим относительное отверстие до 1:3,3. Фото Деннис де Чикко.
Просто поразительно, насколько быстро ныне можно установить новизну обнаруженного объекта. Подключившись по интернету к компьютерам кембриджского Центра малых планет, буквально за минуту можно получить список всех известных астероидов и комет в любой заданной области неба. Если найденный движущийся объект отсутствует в списке, то весьма вероятно, что он окажется новым. Все, что требуется – это подтвердить его обнаружение наблюдениями в следующую ночь (многократные наблюдения в течение одной ночи не рассматриваются). Затем следует ввести измеренные координаты в стандартную форму и отослать данные в Центр. Обычно через день (а иногда и спустя несколько часов) по электронной почте поступает подтверждение, и если объект действительно был ранее неизвестен, то он получает обозначение.
Следует подчеркнуть, что всю работу можно проделать с помощью доступного покупного оборудования и программного обеспечения, а сам процесс протекает изумительно быстро. Некоторыми ночами я усаживался за компьютер, сравнивал изображения, находил новый объект, измерял его положение и готовил данные для стандартной формы (предполагая назавтра выполнить повторное наблюдение) – и все это в один присест.
Хоть дело обстоит именно так просто, имеется порядок регистрации изображений и измерения положения слабых астероидов - как известных, так и впервые обнаруженных. Рассмотрим данные правила в присущей им последовательности.
Получение изображений
Не существует жестких однозначных требований к телескопу и ПЗС-приемнику, которые нужны для поиска астероидов. Чтобы приносить плоды, инструмент должен фиксировать звезды 18 величины за одну четырехминутную экспозицию. Почти любая ПЗС-камера с 8-дюймовым телескопом способна на такое под ясным темным небом.
Огромное благо для сегодняшних наблюдателей – это возможность заранее подготовить поисковые карты с помощью компьютерных звездных каталогов и планетариев. На этой карте, полученной с помощью программы MegaStar, показана та же область неба, что и на следующей фотографии. Фото Sky & Telescope.
Хотя здравый смысл подсказывает, что широкое поле зрения – хорошее подспорье в любых поисках, при ловле астероидов практически предельным является масштаб изображения, примерно соответствующий двум секундам дуги на пиксель. Меньший масштаб (когда на один пиксель приходится больший участок неба) ограничивает точность позиционных измерений. Более крупный масштаб не только неоправданно сокращает поля зрения, но и снижает чувствительность инструмента, поскольку изображение движущегося объекта остается на пикселе весьма недолго (типичный астероид вблизи противостояния движется со скоростью порядка половины угловой секунды в минуту).
При посредственном состоянии атмосферы, привычном для любителей, масштаб порядка двух секунд дуги на пиксель является почти оптимальным для регистрации слабых звезд. Более того, такой масштаб изображений, полученных с разницей 10-15 минут, уже обеспечивает отчетливое мигание движущегося астероида при их сопоставлении.
Для астрометрических измерений время середины экспозиции должно быть известно с точностью 1 с или более высокой, если подозрительный объект быстро перемещается. Многие камеры автоматически ведут учет времени экспозиции по часам управляющего компьютера, которые требуется перед каждой ночью наблюдений проверить по сигналам точного времени. Более того, следует регистрировать время начала и окончания экспозиции. Время середины требуется указывать в отчете, и для единственной экспозиции это всего лишь половина ее продолжительности, добавленная к моменту начала съемки. Но в случае множественных экспозиций вычисления усложняются, поэтому и надо вести точный учет.
Еще надо знать долготу и широту наблюдательной площадки с точностью не менее 1 минуты, а также ее высоту над уровнем моря. Эти данные легко получить с топографической карты или с приемника глобальной системы позиционирования - GPS.
Сравнение изображений
Обработка и сравнение изображений – ключ к успеху, и тут опыт значит весьма немало. Множество ловушек подстерегает начинающего любителя: горячие пиксели, случайная регистрация космических лучей и другие причуды ПЗС. Дефекты изображения любят прикидываться движущимися астероидами и дурачить новичка. Выполнив за пару лет сравнение сотен изображений, я стал придавать больше значения легендам ловцов комет. Самые опытные из них способны как будто инстинктивно распознать, когда в окуляре появляется настоящая комета, а не слабая кометообразная галактика. Точно так же и настоящий астероид подмигивает по-своему.
На этом снимке присутствуют два из множества открытых автором астероидов. Хорошая карта (как на предыдущем рисунке) не только поможет сориентироваться среди множества звезд, но и весьма пригодится для астрометрических пометок. Фото Sky & Telescope.
Хороший способ справиться с дефектами изображений – делать по три (или даже больше) снимка и затем сравнивать их в разных комбинациях. Желательно также выдерживать равные промежутки времени между экспозициями. Я был весьма удивлен, обнаружив, насколько сложно выделить слабый объект, когда одна пара изображений получена с интервалом 20 минут, а другая – с разницей в час. Система глаз-мозг ожидает одинакового смещения объекта в обоих случаях.
На снимке:
Смещение астероида 1656 Суоми (объект в центре кадра) за 20 минут. Этот 10-км астероид находился на расстоянии 444 млн. км. Анимация из двух кадров с сайта Мэтта Даусона добавлена «АиТ». | |  |
Анимация из нескольких последовательных изображений - даже лучше, чем сравнение на блинк-компараторе. Самые слабые объекты буквально скачут по экрану. Например, программа Axiom Research MIRA позволяет автоматически выровнять ряд изображений и сложить из них видео-ролик.
Некоторые компьютерные блинк-компараторы без спросу сжимают несколько пикселей ПЗС в один экранный пиксель согласно имеющемуся размеру окна. Опыт показывает, что такое сжатие обычно скрадывает слабые объекты.
Позиционные измерения
Есть несколько программ для астрометрической обработки ПЗС-изображений. Самые популярные – это Astrometrica Герберта Рааба и CCD-Astrometry Джона Роджерса. Обе программы используют данные звездного каталога телескопа им. Хаббла.
 | | На снимке:
Каталог телескопа им. Хаббла предлагается на CD-ROM и содержит точные положения почти 20 миллионов звезд всего неба. Без его помощи ПЗС-астрометрия стала бы почти невозможной, поскольку на любом снимке требуется определить координаты не менее трех опорных звезд.
Фото Sky & Telescope. |
Не стоит прельщаться программами, способными лишь приблизительно вычислить положение объекта на ПЗС-снимке. Требуемая точность позиционных измерений – не менее одной секунды дуги. Несмотря на применение строгого математического аппарата, программы Рааба и Роджерса справляются с этой задачей в мгновение ока и требуют лишь нескольких щелчков мышью.
Одно из окон программы Astrometrica. Координаты и блеск малой планеты (в красном кружке) после выделения ряда опорных звезд были вычислены программой. Графики показывают найденное распределение яркости изображения объекта, который был автоматически идентифицирован как астероид 2000 АС6. Фрагмент иллюстрации с сайта разработчика добавлен «АиТ».
Программы, предназначенные для анализа изображений (такие, как MIRA) также позволяют выполнять астрометрические расчеты, но Astrometrica и CCD-Astrometry приносят истинное удовольствие, поскольку они специально предназначены для измерения положений комет и астероидов с любительскими ПЗС-камерами. Они даже представляют данные в виде стандартной электронной формы. Это огромное преимущество, ведь если перепутать всего пару цифр при заполнении множества полей формы, то выйдет полная неразбериха.
Проверка по каталогам
Когда объект обнаружен и определено его положение, то пора выяснить – известен ли он. Лучшие возможности для этого находятся в Центре малых планет, который непрерывно предоставляет самые свежие данные ловцам комет и астероидов. Это и международный центр признания открытий, и место, где накапливаются рутинные астрометрические данные. На сайте Центра есть программы расчета эфемерид известных объектов, инструкции и рекомендации наблюдателям, а также ряд других полезных возможностей. Сообщения об открытиях и результаты астрометрических измерений принимаются бесплатно, но за некоторые услуги Центра требуется вносить скромную плату. Подробности можно найти на веб-сайте Центра малых планет, запросить по электронной почте cbat@cfa.harvard.edu, либо по адресу: Minor Planet Center, Mail Stop 18, Smithsonian Astrophysical Observatory, 60 Garden Street, Cambridge, MA 02138 USA.
Помимо того, что указанные программы предназначены для работы с любительскими ПЗС-приемниками, они автоматически заполняют электронную форму для отправки в Центр малых планет. Объекты, указанные в данном сообщении, включают 1995 SL5 (обозначен как J95S05L), новый астероид (обнаруженный автором и помеченный звездочкой), а также известную малую планету под номером 3503. Фото Sky & Telescope.
Современные электронные планетарии показывают положение известных астероидов, которым присвоены номера. Но в базе данных Центра малых планет их на несколько тысяч больше, поэтому следует с ней свериться, прежде чем сообщать о возможном открытии.
Как же поступить, если найден неизвестный объект? Важнее всего – следующей ночью вновь определить его положение. За исключением редких объектов с необычными орбитами, Центр не регистрирует открытия на основании наблюдений, выполненных в одну ночь. Даже в случае известного объекта правильней получить координаты дважды. Когда данных будет достаточно, следует заполнить и отправить электронную форму. Астрономы Центра изучат данные и внесут их в базу, содержащую свыше миллиона записей, уже накопленных профессионалами и любителями всего мира.
Тренировка
Хоть ничто не препятствует поймать астероид в первую же ночь наблюдений, я полагаю, опираясь на знание человеческой природы и бесстрастных фактов, что лучше начать с тренировки. Компьютеры добросовестно перемалывают данные, но множество знаков после запятой вовсе не означает, что найден правильный ответ! Обучение приемам любой новой работы требует времени.
На снимке:
Редактор Sky & Telescope Деннис де Чикко выступает со стендовым докладом о своей стратегии поиска астероидов на 190 заседании Американского астрономического общества в июне 1997 г. На этом заседании состоялась продолжительная дискуссия о научном сотрудничестве любителей и профессионалов.
Фото Johnny Horne. | |  |
Решительно рекомендую вначале взяться за поиск известных астероидов. Прежде всего, это дает полезные навыки в наведении телескопа в заданную точку, когда цель неотличима от окружающих звезд. По прошествии трех десятилетий наблюдений я обнаружил, что сделать это куда сложней, чем кажется. К счастью, современные компьютерные планетарии (например, Guide 7, RedShift 4, SkyTools, SkyMap или The Sky) или позволяют подготовить поисковые карты с указанием звезд вплоть до 15 величины.
Отыскивание известных объектов дает ценный опыт в сравнении изображений и, особенно - в позиционных измерениях. Нумерованные астероиды с хорошо известными орбитами редко появляются далее нескольких угловых секунд от расчетной точки, определенной по свежим параметрам орбиты (которые представлены на сайте Центра малых планет) и позволяют отточить технику наблюдений. Несложно ведь сравнить результаты собственных измерений с надежными эфемеридами, прежде чем отправлять новые данные.
После нескольких таких проверок можно поднять планку. Центр малых планет предлагает списки редких и важных объектов, имеющих необычные орбиты или нечасто наблюдаемых в последние годы. Их обнаружение дает полезные сведения и повышает достоверность ваших последующих результатов.
Директор Центра Брайан Марсден и его сотрудник Гарец Вильямс тратят массу времени на помощь тем любителям, которые подают надежды в астрометрии. Но они не могут позволить себе отвлекаться по пустякам - ведь каждый месяц Центр обрабатывает тысячи наблюдений со всего мира, и попросту невозможно водить за ручку каждого начинающего.
Однако если вы приступите к делу должным образом и выполните тренировочные наблюдения, то весьма вероятно, что первые же отправленные данные окажутся точными. В награду вы получите «код станции», а результаты будут опубликованы в ежемесячном циркуляре Центра малых планет наряду с наблюдениями крупных обсерваторий. Наполняет чувство гордости, когда скромная площадка «817 - Садбури» занимает место среди таких станций, как «809 - Европейская южная обсерватория», «619 - обсерватория Стюарда (Страж неба)» и «675 - Маунт Паломар».
Методы поиска
Поиск астероидов, как и получение изображений, не имеет жестких правил. Вероятность успеха выше, когда поиск осуществляется вблизи эклиптики, причем яркость большинства объектов несколько возрастает в противостоянии, когда объект находится в противоположной от Солнца точке небосвода. В стороне от эклиптики шансы обнаружить что-то новое резко уменьшаются, зато появляется возможность найти экзотические объекты на необычных орбитах. У любителей, живущих в умеренных широтах, есть и другая причина навести телескопы повыше в небо: эклиптика летом стоит у них низко над горизонтом.
На результативности поисков сказывается качество оборудования. Желательно непрерывно следить за одной областью неба и сделать три-четыре снимка в течение часа, особенно если телескопу недостает часового привода. За ночь наблюдений можно осмотреть несколько таких областей, а за несколько ночей уже накопится полезная статистика и шансы возрастут.
 | | На снимке:
Автор разъясняет на пресс-конференции график, показывающий, как за годы менялись яркость и количество обнаруженных астероидов. Чем ниже звездная величина – тем больше их регистрируется, и ныне имеется уже свыше 5000 нумерованных малых планет. Любители, вооруженные телескопом умеренной апертуры и чувствительной ПЗС-камерой, легко могут находить астероиды слабей 16 величины, что подтверждается большинством новых открытий.
Фото Johnny Horne. |
Другой способ поиска – последовательное получение изображений смежных областей – более пригоден для телескопов с компьютерным наведением и точными координатными кругами. Следует учитывать, что изображения при сравнении требуется совмещать почти безупречно. Если телескоп немного сместится, то для повторной экспозиции кадр придется заново отцентрировать. Хоть мой опыт и ограничен, но он показывает, что некоторые современные компьютеризированные телескопы весьма точно возвращаются в прежнее положение при каждом вводе координат для новой экспозиции. Данная повторяемость, кажется, не зависит от истинной точности наведения (от того, насколько правильно показания дисплея соответствуют небесным координатам).
Есть еще одна стратегия, гарантирующая получение полезных данных: съемка той области неба, где должен находиться объект, внесенный в перечень необычных и важных. Имеются немалые шансы обнаружить в этой зоне еще какой-нибудь сюрприз (равно как при осмотре случайно выбранных площадок). Они возрастут, если вдобавок к заданной области отснять пару-другую смежных квадратов за то время, которое требуется выдерживать между экспозициями двух кадров для их последующего сравнения.
Если умело переводить телескоп между экспозициями, то за час легко получить четыре пары перекрывающихся кадров, причем промежуток времени между кадрами пары составит около получаса. Этот метод поиска меня ни разу не подвел, когда с октября 1995 по январь 1996 г. я наблюдал по два часа каждую погожую ночь. Многое на небе предстоит открыть и незачем долго ждать, чтоб совершить это!
Когда редактор "Sky & Telescope" Деннис де Чикко не работает или случайно не заснул, то обычно наслаждается ночным небом в своей любительской обсерватории под Садбури, Массачусетс.
©2003 Sky Publishing Corp
См. также на «АиТ»: Артур Кларк, «Любитель»
|
|
Обсуждение материала
|
Материал еще не обсуждался.
Вы можете создать первую тему обсуждения
|
 |
|
|
|
|
|
|
|
Статьи - выбор категории