Usando e tirando o máximo proveito da astronomia robótica
Embora nada no campo da astronomia amadora supere a sensação de estar olhando para as estrelas, o clima inclemente que muitos de nós temos que enfrentar em várias épocas do ano, combinado com a tarefa de montar e guardar o equipamento todas as noites base, pode ser uma chatice. Aqueles de nós que têm a sorte de ter observatórios não enfrentam esse último problema, mas ainda enfrentam o clima e, geralmente, os limites de nossos próprios equipamentos e céus.
Outra opção a considerar é o uso de um telescópio robótico. No conforto da sua casa, você pode fazer observações incríveis, tirar astrofotografias excelentes e até fazer contribuições importantes para a ciência!
Os principais elementos que tornam os telescópios robóticos atraentes para muitos astrônomos amadores são baseados em três fatores. A primeira é que, geralmente, o equipamento oferecido é geralmente muito superior ao que o amador tem em seu observatório doméstico. Muitos dos sistemas robóticos de telescópios comerciais, possuem câmeras CCD mono de grande formato, conectados a suportes controlados por computador de alta precisão, com ótica excelente na parte superior, normalmente essas configurações começam no suporte de preços de US $ 20 a US $ 30.000 e podem chegar a milhões de dólares .
Combinado com processos de fluxo de trabalho geralmente bem definidos e fluidos, que orientam até mesmo um usuário iniciante no uso do escopo e na aquisição de imagens, manipulando automaticamente itens como campos escuros e planos, torna uma curva de aprendizado muito mais fácil para muitos, com muitos dos escopos voltados especificamente para alunos de escolas primárias.
O segundo fator é a localização geográfica. Muitos dos sites robóticos estão localizados em locais onde a precipitação média é muito menor do que em algum lugar como o Reino Unido ou o Nordeste dos Estados Unidos, por exemplo, com lugares como o Novo México e o Chile, em particular oferecendo céus secos quase completamente limpos durante todo o ano. Os escopos robóticos tendem a ver mais céu do que a maioria das configurações amadoras e, como estão sendo controladas pela Internet, você nem precisa ficar frio lá fora nas profundezas do inverno. A beleza do aspecto da localização geográfica é que, em alguns casos, você pode fazer sua astronomia durante o dia, pois os escopos podem estar do outro lado do mundo.
A terceira é a facilidade de uso, pois nada mais é do que um laptop razoavelmente decente e uma conexão de banda larga sólida necessária. A única coisa com que você precisa se preocupar é a queda da sua conexão à Internet, e não o seu equipamento falhando. Com escopos como o Faulkes ou o Liverpool Telescopes, que eu uso muito, eles podem ser controlados de algo tão modesto quanto um netbook ou até mesmo um Android / iPad / iPhone, facilmente. Os problemas com a potência da CPU geralmente se resumem ao processamento de imagens depois que você tira as fotos.
Aplicativos de software como o brilhante Maxim DL da Diffraction Limited, comumente usado para pós-processamento de imagens em astronomia amadora e até profissional, lida com os dados do arquivo FITS que os escopos robóticos fornecerão. Geralmente, as imagens em formato são salvas em observatórios profissionais e o mesmo se aplica a muitas configurações amadoras domésticas e telescópios robóticos. Este software requer um PC razoavelmente rápido para funcionar com eficiência, assim como os outros robustos da comunidade de criação de imagens, o Adobe Photoshop. Existem alguns aplicativos excelentes e gratuitos que podem ser usados em vez desses dois bastiões da fraternidade de imagens, como o excelente empilhador Deep Sky e IRIS, juntamente com o interessante nome de "GIMP", que é uma variante do tema Photoshop, mas é gratuito para usar.
Algumas pessoas podem dizer que apenas manipular dados de imagem ou um telescópio pela Internet diminui a astronomia real, mas é assim que os astrônomos profissionais trabalham dia após dia, geralmente apenas reduzindo os dados de telescópios localizados no outro lado do mundo. Os profissionais podem esperar anos para obter tempo no telescópio e, mesmo assim, em vez de realmente fazer parte do processo de criação de imagens, enviarão as imagens para os observatórios e aguardem a chegada dos dados. (Se alguém quiser discutir esse fato ... basta dizer “Tente fazer astronomia da ocular com o Hubble”)
O processo de uso e criação de imagens com um telescópio robótico ainda exige um nível de habilidade e dedicação para garantir uma boa noite de observação, seja para fotos bonitas ou ciência real ou ambas.
Localização Localização Localização
A localização de um telescópio robótico é fundamental, como se você quisesse imaginar algumas das maravilhas do Hemisfério Sul, que nós, no Reino Unido ou na América do Norte, nunca verão em casa, então será necessário escolher um escopo adequadamente localizado . A hora do dia também é importante para o acesso, a menos que o sistema de escopo permita uma abordagem de gerenciamento de filas offline, no qual você o agende para fazer suas observações por você e apenas aguardar os resultados. Alguns telescópios utilizam uma interface em tempo real, onde você controla literalmente o escopo ao vivo do seu computador, geralmente por meio de uma interface do navegador da web. Portanto, dependendo de onde ele está, você pode estar no trabalho ou pode estar em uma hora muito prejudicial à noite antes de poder acessar seu telescópio, vale a pena considerar isso ao decidir qual sistema robótico você deseja ser parte de.
Telescópios como os telescópios gêmeos de Faulkes, com 2 metros, baseados na ilha havaiana de Maui, no topo de uma montanha, e Siding Spring, na Austrália, ao lado do mundialmente famoso Observatório Anglo Australiano, operam durante o horário escolar normal no Reino Unido, o que significa noite nos locais onde vivem os escopos. Isso é perfeito para crianças da Europa Ocidental que desejam usar a tecnologia profissional de nível de pesquisa da sala de aula, embora os escopos de Faulkes também sejam usados por escolas e pesquisadores no Havaí.
O tipo de escopo / câmera que você escolher usar também determinará em última análise o que é sua imagem. Alguns escopos robóticos são configurados com CCDs de grande formato e campo amplo, conectados a telescópios rápidos e de baixa taxa de foco. Elas são perfeitas para criar grandes vistas do céu, abrangendo nebulosas e galáxias maiores, como Messier 31 em Andrômeda. Para competições de imagem como a competição Fotógrafo de astronomia do ano, esses escopos de campo são perfeitos para as belas paisagens que eles podem criar.
Escopos como o Telescópio Faulkes North, mesmo que possua um espelho enorme de 2 m (quase do mesmo tamanho que o do Telescópio Espacial Hubble), estão configurados para campos de visão menores, literalmente apenas cerca de 10 minutos de arco, que caberão perfeitamente em objetos como Messier 51, a Whirpool Galaxy, mas tiraria muitas imagens separadas para criar uma imagem como a Lua cheia (se Faulkes North estivesse configurado para isso, o que não é). Sua vantagem é o tamanho da abertura e a imensa sensibilidade do CCD. Normalmente, nossa equipe que os utiliza é capaz de visualizar um objeto em movimento de magnitude +23 (cometa ou asteróide) em menos de um minuto usando um filtro vermelho também!
Um campo de visão com um escopo como os escopos duplos de Faulkes, pertencentes e operados pela LCOGT, é perfeito para objetos menores do céu profundo e meus próprios interesses, que são cometas e asteróides. Muitos outros projetos de pesquisa, como exoplanetas e o estudo de estrelas variáveis, são: Muitas escolas iniciam nebulosas de imagem, galáxias menores e aglomerados globulares, com o nosso objetivo no escritório do Projeto Telescópio Faulkes, para levar rapidamente os alunos a um trabalho mais científico, mantendo-o divertido. Para os criadores de imagens, as abordagens em mosaico são possíveis para criar campos maiores, mas isso obviamente exigirá mais tempo de geração de imagens e de telescópio.
Cada sistema robótico possui seu próprio conjunto de curvas de aprendizado e pode sofrer dificuldades técnicas ou relacionadas ao clima, como qualquer peça complexa de maquinaria ou sistema eletrônico. Saber um pouco sobre o processo de criação de imagens, assistir a sessões de observação de outras pessoas sobre coisas como Slooh, tudo ajuda. Além disso, verifique se você conhece o campo de visão / tamanho alvo no céu (geralmente em ascensão e declinação retas) ou se alguns sistemas possuem um "modo de visita guiada" com objetos nomeados e verifique se você pode estar pronto para mover o escopo para o mais rápido possível, para obter imagens. Com os escopos robóticos comerciais, tempo é realmente dinheiro.
Revistas como Astronomy Now no Reino Unido, bem como Astronomy e Sky and Telescope nos Estados Unidos e na Austrália são excelentes recursos para descobrir mais, pois apresentam regularmente imagens e escopos robóticos em seus artigos. Fóruns online como cloudynights.com e stargazerslounge.com também têm milhares de membros ativos, muitos dos quais usam regularmente escopos robóticos e podem dar conselhos sobre imagens e uso, e existem grupos dedicados à astronomia robótica, como a Online Astronomical Society. Os mecanismos de pesquisa também fornecerão informações úteis sobre o que está disponível também.
Para ter acesso a eles, a maioria dos escopos robóticos exige um processo simples de inscrição e, em seguida, o usuário pode ter acesso gratuito limitado, o que geralmente é uma oferta introdutória, ou apenas começa a pagar pelo tempo. Os escopos vêm em vários tamanhos e qualidade de câmera, quanto melhores, geralmente mais você paga. Para usuários da educação e da escola, bem como sociedades astronômicas, o Telescópio Faulkes (para escolas) e o escopo Bradford Robotic oferecem acesso gratuito, assim como o projeto Micro Observatory, financiado pela NASA. Os comerciais, como o iTelescope, Slooh e Lightbuckets, oferecem uma variedade de telescópios e opções de imagem, com uma ampla variedade de modelos de preços, de casual a instrumentação e instalações de nível de pesquisa.
E quanto ao meu próprio uso de telescópios robóticos?
Pessoalmente, uso principalmente os escopos norte e sul de Faulkes, bem como o telescópio Liverpool La Palma. Trabalho com a equipe do Faulkes Telescope Project há alguns anos e é uma verdadeira honra ter esse acesso à intrumentação de nível de pesquisa. Nossa equipe também usa a rede iTelescope quando objetos são difíceis de obter usando os escopos Faulkes ou Liverpool, embora com aberturas menores, somos mais limitados em nossa escolha de alvos quando se trata de objetos muito fracos do tipo asteróide ou cometa.
Depois de ter sido convidado para reuniões com capacidade consultiva para Faulkes, no final de 2011 fui nomeado gerente de programa pró-am, coordenando projetos com amadores e outros grupos de pesquisa. Com relação ao alcance público, apresentei meu trabalho em conferências e eventos públicos para Faulkes e estamos prestes a embarcar em um novo e empolgante projeto com a Agência Espacial Europeia, para quem trabalho também como escritor de ciências.
Meu uso dos escopos de Faulkes e Liverpool é principalmente para recuperação de cometas, medição (fotometria de poeira / coma e embarque em espectroscopia) e trabalho de detecção, sendo esses os intrusos do sistema solar gelado meu principal interesse. Nesta área, eu descobri o cometa C2007 / Q3 dividido em 2010 e trabalhei em estreita colaboração com o programa de observação amador gerenciado pela NASA para o cometa 103P, onde minhas imagens foram apresentadas na National Geographic, The Times, BBC Television e também usadas pela NASA em sua conferência de imprensa para o evento pré-encontro 103P na JPL.
Os espelhos de 2 m têm um grande alcance de luz e podem alcançar magnitudes muito fracas em muito pouco tempo. Ao tentar encontrar novos cometas ou recuperar órbitas nos já existentes, ser capaz de imaginar um alvo em movimento na magnitude 23 em menos de 30 anos é um benefício real. Também tenho a sorte de trabalhar ao lado de duas pessoas excepcionais na Itália, Giovanni Sostero e Ernesto Guido, e mantemos uma blog do nosso trabalho, e faço parte do grupo de pesquisa da CARA que trabalha com medidas de coma e poeira de cometas, com nosso trabalho em trabalhos de pesquisa profissional, como o Astrophysical Journal Letters e Icarus.
O processo de criação de imagens
Ao capturar a própria imagem, o processo é iniciado realmente antes de você ter acesso ao escopo. Conhecer o campo de visão, o que você deseja alcançar é fundamental, assim como conhecer os recursos do escopo e da câmera em questão e, o que é mais importante, se o objeto que você deseja criar imagem é visível ou não no local / hora em que você ' vou usá-lo.
A primeira coisa que eu faria se começar de novo é procurar nos arquivos do telescópio, que geralmente estão disponíveis gratuitamente, e ver o que os outros criaram, como eles criaram em termos de filtros, tempos de exposição etc. próprios alvos.
Idealmente, considerando que, em muitos casos, o tempo será dispendioso; certifique-se de que, se você estiver apontando para um objeto de céu profundo com nebulosidade tênue, não escolha uma noite com uma lua brilhante no céu, mesmo com filtros de banda estreita , isso pode prejudicar a qualidade final da imagem, e sua escolha de escopo / câmera realmente representa o que você deseja. Lembre-se de que outras pessoas também podem usar os mesmos telescópios, portanto, planeje com antecedência e reserve com antecedência. Quando a lua está clara, muitos dos fornecedores de lunetas robóticas comerciais oferecem taxas com desconto, o que é ótimo se você estiver imaginando algo como aglomerados globulares, talvez, que não sejam tão afetados pelo luar (como uma nebulosa seria)
O planejamento futuro geralmente é essencial, sabendo que seu objeto é visível e não está muito próximo de qualquer limite de horizonte que o escopo possa impor, escolhendo objetos o mais alto possível ou aumentando para oferecer bastante tempo de imagem. Depois que tudo estiver pronto, seguir o processo de criação de imagens do osciloscópio depende de qual você escolher, mas com algo como Faulkes, é tão simples quanto selecionar o alvo / FOV, girar o osciloscópio, definir o filtro e, em seguida, esperar o tempo de exposição. a imagem a entrar.
O número de fotos tiradas depende do tempo que você tem. Normalmente, ao fotografar um cometa usando Faulkes, tentarei capturar entre 10 e 15 imagens para detectar o movimento, e me dará um sinal suficientemente bom para a redução de dados científicos a seguir. Lembre-se sempre de que você normalmente trabalha com equipamentos muito superiores aos de sua casa e o tempo que leva para criar imagens de um objeto usando a configuração da sua casa será muito menor com um telescópio de 2 m. Um bom exemplo é que uma imagem colorida de alta resolução de algo como a Nebulosa da Águia pode ser obtida em questão de minutos em Faulkes, em banda estreita, algo que normalmente levaria horas em um telescópio típico do quintal.
Para capturar imagens de um alvo sem movimento, quanto mais fotos em cores ou com o filtro escolhido (o Hydrogen Alpha é o mais usado com o Faulkes para nebulosa), você pode obter o melhor. Ao criar imagens em cores, os três filtros no telescópio são agrupados em um conjunto RGB, para que você não precise configurar cada faixa de cores. Normalmente, adiciono uma camada de luminância com H-Alpha, se for uma nebulosa de emissão, ou talvez mais algumas imagens em vermelho, se não for para luminância. Depois que a execução da criação de imagens é concluída, os dados geralmente são colocados em um servidor para você coletar e, depois de baixar os arquivos do FITS, combine as imagens usando o Maxim (ou outro software adequado) e depois use algo como o Photoshop para criar o imagem em cores finais. Quanto mais imagens você tirar, melhor será a qualidade do sinal em relação ao ruído de fundo e, portanto, uma foto final mais suave e polida.
Entre os disparos, a única coisa que normalmente muda são os filtros, a menos que rastrear um alvo em movimento e, possivelmente, o tempo de exposição, pois alguns filtros levam menos tempo para obter a quantidade necessária de luz. Por exemplo, com uma imagem H-Alpha / OIII / SII, você normalmente imagina por muito mais tempo com o SII, pois a emissão com muitos objetos é mais fraca nessa faixa, enquanto muitas nebulosas do céu profundo emitem fortemente no H-Alpha.
A própria imagem
Como em qualquer imagem de objetos do céu profundo, não tenha medo de jogar fora os sub-quadros de baixa qualidade (as exposições mais curtas que compõem a exposição longa final quando empilhadas). Isso pode ser afetado por nuvens, trilhas de satélite ou qualquer número de fatores, como o autoguider no telescópio não funcionar corretamente. Mantenha as boas fotos e use-as para obter o melhor quadro de dados empilhados RAW possível. Tudo depende de ferramentas de pós-processamento em produtos como Maxim / Photoshop / Gimp, onde você pode ajustar as cores, níveis, curvas e possivelmente usar plug-ins para aprimorar o foco ou reduzir o ruído. Se é da ciência pura que você está interessado, provavelmente você pulará a maioria dessas etapas e só desejará dados de imagem calibrados e bons (subtração e campo escuro e campo plano e subtraído)
O lado do processamento é muito importante ao tirar fotos por valor estético, parece óbvio, mas muitas pessoas podem exagerar no processamento de imagens, diminuindo o impacto e / ou o valor dos dados originais. Geralmente, a maioria dos criadores de imagens amadores gasta mais tempo processando do que a imagem real, mas isso varia, pode levar de horas a literalmente dias fazendo ajustes. Normalmente, ao processar uma imagem tirada roboticamente, a calibração de campo escuro e plano é feita. A primeira coisa que faço é acessar os conjuntos de dados como arquivos FITS e trazê-los para o Maxim DL. Aqui, combinarei e ajustarei o histograma na imagem, possível executando várias iterações de um algoritmo de deconvolução se os pontos de partida não forem tão apertados (talvez devido a problemas naquela noite).
Depois que as imagens forem reforçadas e depois esticadas, eu as salvarei como arquivos FITS e, usando o aplicativo gratuito FITS Liberator, as trarei para o Photoshop. Aqui, reduções adicionais de ruído e ajustes de contraste / nível e curva serão feitos em cada canal, executando um conjunto de ações conhecidas como ações Noels (um conjunto de ações excelentes de Noel Carboni, um dos principais especialistas em imagens do mundo) também pode melhorar a canais individuais verde vermelho e azul final (e a cor combinada).
Depois, comporemos as imagens usando camadas em uma foto final colorida, ajustando-a para equilíbrio e contraste de cores. Possivelmente executando um plug de aprimoramento de foco e redução adicional de ruído. Em seguida, publique-os no flickr / facebook / twitter e / ou envie para revistas / jornais ou trabalhos de pesquisa científica, dependendo do objetivo / objetivo final.
Serendipity pode ser uma coisa maravilhosa
Eu mesmo entrei nisso por acidente ... Em março de 2010, eu tinha visto uma postagem em um grupo de notícias que o cometa C / 2007 Q3, um objeto de magnitude 12-14 na época, estava passando perto de uma galáxia e faria um campo amplo interessante lado a lado. Naquele fim de semana, usando meu próprio observatório, imaginei o cometa durante várias noites e notei uma mudança distinta na cauda e no brilho do cometa durante duas noites em particular.
Um membro da BAA (British Astronomical Association), vendo minhas imagens, perguntou se eu as enviaria para publicação. Decidi, no entanto, investigar um pouco mais esse brilho e, como tinha acesso aos Faulkes naquela semana, decidi apontar a mira de 2 m para este cometa, para ver se algo incomum estava acontecendo. As primeiras imagens apareceram e eu imediatamente, depois de carregá-las no Maxim DL e ajustar o histograma, percebi que um pequeno borrão difuso parecia rastrear o movimento do cometa logo atrás dele. Eu medi a separação em apenas alguns segundos de arco e, depois de olhá-la por alguns minutos, decidi que ela poderia ter se fragmentado.
Entrei em contato com o controle do Telescópio Faulkes, que me colocou em contato com o diretor da seção de cometas da BAA, que gentilmente registrou essa observação no mesmo dia. Entrei em contato com a revista Astronomy Now, que pulou na história e nas imagens e imediatamente foi a imprensa em seu site. Nos dias seguintes, a mídia furor foi literalmente incrível.
Entrevistas com jornais nacionais, Rádio da BBC, Cobertura no programa de televisão Sky at Night da BBC, Discovery Channel, Rádio Havaí, Etiópia foram apenas alguns dos meios de comunicação que pegaram a história .. as notícias se tornaram globais que um amador tinha fez uma grande descoberta astronômica de sua mesa usando um escopo robótico. Isso me levou a trabalhar com membros do projeto AOP com a equipe da missão EPOXI da NASA / Universidade de Maryland em geração de imagens e obtenção de dados de curvas de luz para o cometa 103P no final de 2010, novamente o que levou a artigos e imagens na National Geographic, The Times e até minhas imagens usadas pela NASA em seus briefings de imprensa, ao lado de imagens do Telescópio Espacial Hubble. Os pedidos de assinatura do Projeto Telescópio Faulkes, como resultado de minhas descobertas, aumentaram centenas de% em todo o mundo.
Em suma
Os telescópios robóticos podem ser divertidos, podem levar a coisas surpreendentes. No ano passado, um estudante de experiência de trabalho que fui mentor do Faulkes Telescope Project, imaginou vários campos que atribuímos a ela, onde nossa equipe encontrou dezenas de novos e novos asteróides não catalogados e ela também conseguiu imaginar um fragmento de cometa. Tirar fotos bonitas é divertido, mas o burburinho para mim vem com a verdadeira pesquisa científica em que estou envolvido, e é um caminho que pretendo permanecer provavelmente pelo resto da minha vida astronômica. Para estudantes e pessoas que não têm a capacidade de possuir um telescópio devido a restrições financeiras ou possivelmente de localização, é uma maneira fantástica de fazer astronomia real, usando equipamentos reais, e espero que, ao ler isso, você seja incentivado a experimente estes fantásticos telescópios robóticos.
