Novinky z vyškovské hvězdárny: únor 2011

Zpráva o optickém centrování dalekohledu, justování souřadnic a testovacích snímcích.

Do Vyškova jsme vyrazili dva nádherné večery 7. (Barča + Fantom) a 9. (JM) února 2011. První den jsme udělali kalibrační sérii na sklon dalekohledu na poledníku, pořídily dvě série barevných snímků pro Krabí mlhovinu a Eskimáka. Zároveň to byla první větší série pro nový Canon D60 (snímky nic moc) a pořizování dokumentace pro manuál obsluhy (bude publikován v brzké budoucnosti).

Druhý den jsme pak s JM opravdu justovali. Ještě za světla JM opticky scentroval dalekohledy a pak jsme snímaly několik sérií: opět poblíž poledníku to byla periodická chyba, nad západem M33 a nad východem M65 na test sklonu montáže. Přitom jsem udělal několik opravdu dlouhých expozic D60. JM scentroval 11 cm dalekohled sloužící jako hledáček a především dotáhnul filtry a ostření, které se otáčely kolem osy - to byl pravděpodobně problém při našem listopadovém měření. Musí se také kontrolovat zafixování otáčení tubusu kolem optické osy.

Veškeré měření se odehrávalo na 40 cm dalekohledu s kamerou ST-7XME.

Periodická chyba

Periodická chyba (periodic error - PE) vzniká v soukolí montáže (třeba mount_errors) a způsobuje, že při zapnutém hodinovém stroji se objekt periodicky posouvá doprava a doleva (podél rektascenze) a naopak v zorném poli. Při delší expozici pak hvězdy vypadají jako čárky. Amplituda by měla být co nejmenší. Měření se provádí tak, že se prostě exponuje s co nejkratší expozicí vhodné pole po dlouhou dobu a sleduje se časová závislost souřadnice podél rektascenze (obvykle horizontální souřadnice).

Závislost periodické chyby na čase. Na vodorovné ose je časový interval od prvního snímku. Na svislé pak úhlová vzdálenost v rektascenzi relativně oproti prvnímu snímku. Horní křivka je rozdíl v poloze astrometrického středu snímku, spodní pak náhodně vybrané hvězdy (SVG verze).

Vezmeme-li si náhodně dva vrcholky na křivce: 1130 a 2390 dostáváme pro 7 opakování periodu 180 sec. Tedy skoro přesně 3 minuty odpovídající jedné otočce šneku v soukolí montáže. Skok v křivce kolem času 666 sekund nelze pravděpodobně vysvětlit v rámci současné vědy.

Na grafu je také vidět trend složený s periodickou chybou. Může to být způsobené jednak nepřesným ustavením dalekohledu nebo nepřesným hodinovým strojem - otáčí se rychleji nebo pomaleji než Země (obloha).

Jak je vidět, poloha středu i hvězdy spolu velmi pěkně korelují. Původně jsem očekával, že astrometrické řešení bude výrazně přesnější, avšak špatný výběr pole s jen pár hvězdami vedl na přesnost jen asi 0.3" (0.6 pixelu), která je srovnatelná nebo horší než přesnost centroidu hvězdy.

Pole na kterém bylo prováděno měření periodické chyby a sklonu kolem meridiánu. Střed má v ICRS souřadnice 83.3804°, -6.8454°. Odstrašující příklad hvězdného pole nevhodného k našim účelům.

Jen tak pro zajímavost. Na astrometrii jsem potřeboval znát přibližné souřadnice snímku. Samozřejmě dalekohled nebyl zkalibrovaný a údaj v hlavičce a ještě moje ručně zapsané souřadnice nesouhlasily. Po asi 4 hodinách hledání snímků v Palomaru, nainstalování Cartes du Ceil včetně asi gigového, ale přesto ořezaného, UCAC3 katalogu a ztraceného večera mě napadlo využít snímky z rybího oka (viz dále) na alespoň otestování pozice. Identifikace M 65 a následné hledání v Orionu pak problém během pár minut vyřešilo. Pozice byla samozřejmě úplně jiná, ale vzájemně, na snímcích z rybího oka, seděla skoro na pixel.

Ustavení montáže

Ustavení montáže se provádí proto, aby osa montáže směřovala přesně k severnímu pólu a stačilo pak otáčet dalekohled jen v jedné ose a vyrovnávat tak otáčení zeměkoule - denní pohyb. Měří se sledováním libovolného objektu, který by u přesně ustavené montáže neměl putovat po zorném poli vertikálně. Tedy pokud se po dlouhé době nějaká hvězda pohybuje vertikálně je to neklamný projev špatného ustavení.

Pokud se pozoruje přes CCD pak musí být zároveň přesně otočená kamera. Proto je výhodně (kromě statistických důvodů) raději měřit zdánlivý objekt ‒ střed snímku ‒ na jehož polohu nemá natočení kamery žádný vliv. Z tohoto hlediska byl snímek nad jihem vybraný zcela nevhodně protože má jen pár hvězd a žádná vhodná není ve středu.

Pohyb hvězd v deklinaci během nepointované expozice. Na vodorovné ose je časový interval od prvního snímku. Na svislé pak úhlová vzdálenost v deklinaci relativně oproti prvnímu snímku pro astrometrické středy. Červená křivka je měřená nad jihem (pod pásem Oriona), zelená lehce po průchodu meridiánem, azurová v oblasti Mlhoviny v trojúhelníku (M33) a modrá v oblasti M65 ve Lvu. V ideálním případě ustavení montáže by měly být všechny vodorovně (SVG verze).

Celooblohové snímky

Všechny snímky z Canonu D 60 byly převedeny z instrumentálních barev do XYZ barevného prostoru. Globálně škálovány intensity (asinh a logistická funkce). Barva pozadí byla potlačena použitím aproximace lidského nočního vidění. Výsledek je uložen do sRGB.

Okolí pólu. Canon D60 + rybí oko 17 mm. 2011-02-09, 31 min. ISO 100. Pevný stativ.

Orion. Canon D60 + rybí oko 17 mm. 2011-02-09, 40 min. ISO 100. Na hřbetu 40 cm dalekohledu.

M 33 nad západem. Canon D60 + rybí oko 17 mm. 2011-02-09, 21 min. ISO 100. Na hřbetu 40 cm dalekohledu.

M 65 nad východem. Canon D60 + rybí oko 17 mm. 2011-02-09, 28 min. ISO 100. Na hřbetu 40 cm dalekohledu.

Poslední tři expozice byly pořízeny paralelně s příslušnými sériemi.

Snímky z 40 cm dalekohledu

Barevné snímky byly pořízeny v Johnsonově BVR filtrech. Následně byly snímky převedeny do XYZ. Globálně škálovány intenzity, pozadí odbarveno aproximací nočního vidění a uloženo v sRGB. Barvy by tak měly zhruba odpovídat tomu, jak by je vidělo lidské oko dostatečně výkonným přístrojem.

Krabí mlhovina. 2011-02-07, 3x20 min v Johnson BVR, snímek před optickým centrováním (starší snímek z 60ky v Brně).

Eskimák. 2011-02-07, 3x6 min v Johnson BVR, snímek před optickým centrováním.

M 33. 2011-02-09, 20 min v Johnson R. Po optickém centrování.

M 65. 2011-02-09 26 min v Johnson R. Po optickém centrování.

Závěry a doporučení

• Snímky velikosti poštovní známky nejsou ideální ani na barevné snímky ani na přesnou astrometrii.
• Astrometrii pro ustaveni a periodickou chybu je vhodné dělat na hustém poli, kde je velké množství hvězd a kde je možné udělat přesnou astrometrii. Ideálně se známým objektem kvůli identifikaci a souřadnicím.
• Měřítko při biningu 2x2 je 2.1680 ± 0.0001 "/pix, ohnisková vzdálenost tak vychází na 1712.5 +- 0.1 mm.
• Natočení kamery bylo menší než stupeň (dokonce pouhých 0.1° !). Kamera se totiž musí nasazovat tak aby její spodní vodorovná hrana byla v dokonalém paralelním zákrytu s tubusem. Na tubusu jsme zároveň udělali risku (v horní části), aby se definovalo správné otočení.
• Grafy ustavení a periodické chyby by bylo velmi názorné a pěkné znázornit pomocí animace. Plánuji udělat na snímcích s větším rozlišením.
• Poloha dalekohledu podle mapy.cz: 17°01'20.6" E, 49°17'01.4" N.
• Bylo by nanejvýš vhodné provést barevnou kalibraci. Tedy nalézt vztah mezi instrumentálními a standardními filtry. Jednak měřením kalibračního pole, dále zjištěním spektrálních průběhů (propustností) filtrů. Vzájemně by to mělo sedět, avšak Janis to před lety v Brně nesedělo vůbec a to ani vzájemně. To je velká záhada, která by se mohla pod temnou vyškovskou oblohou vyřešit.