ロボット天文学を使用して最大限に活用する
アマチュア天文学の分野では、星を見上げる外にいるような感覚に勝るものはありませんが、私たちの多くは、さまざまな時期に直面しなければならない厳しい天候と、夜間に機器を設置して梱包する作業を組み合わせます基礎は、ドラッグすることができます。天文台を設置できる幸運な私たちの人々は、後者の問題に直面することはありませんが、それでも天候と通常は私たち自身の機器と空の限界に直面しています。
考慮すべきもう1つのオプションは、ロボット望遠鏡の使用です。あなたの家の快適さから、あなたは信じられないほどの観察をし、卓越した天体写真を撮ることができ、そして科学に重要な貢献をすることさえできます！
多くのアマチュア天文学者にとって魅力的なロボット望遠鏡を作る主な要素は、3つの要素に基づいています。 1つ目は、通常、提供される機器は一般的にアマチュアが自宅の展望台に持っているものよりもはるかに優れているということです。ロボットの商業用望遠鏡システムの多くは、高精度のコンピューター制御マウントに接続された大型のモノラルCCDカメラを備え、上部に優れた光学系を備えています。通常、これらのセットアップは$ 20〜$ 30,000の価格帯で始まり、数百万ドルにも及ぶことがあります。 。
スコープを使用して画像を取得し、暗いフィールドやフラットフィールドなどを自動的に処理する初心者ユーザーをも案内する、通常は明確で流動的なワークフロープロセスと組み合わせると、多くの人にとって学習曲線がはるかに簡単になります。特に小学校の生徒向けのスコープの多く。
2番目の要素は地理的な場所です。ロボットサイトの多くは、平均降水量がイギリスや米国北東部などのどこかで言うよりもはるかに低い場所にあり、特にニューメキシコやチリなどの場所では、年間を通じてほぼ完全に晴天の晴天が見られます。ロボットスコープは、ほとんどのアマチュアセットアップよりも多くの空を見る傾向があり、インターネットを介して制御されているため、真冬でも外で寒くなる必要はありません。地理的位置の側面の美しさは、スコープが世界の反対側にある場合があるため、場合によっては、日中に天文学を行うことができるということです。
3つ目は、適度にまともなノートパソコンであり、使いやすいブロードバンド接続にすぎないため、使いやすさです。心配する必要があるのは、インターネット接続が切断されていることだけです。 FaulkesやLiverpool望遠鏡など、私がよく使用するスコープを使用すれば、ネットブックやAndroid / iPad / iPhoneといった簡単なものから簡単に制御できます。 CPUの処理能力に関する問題は、通常、写真を撮った後の画像処理に起因します。
アマチュアおよび専門の天文学での画像後処理に一般的に使用されているDiffraction Limitedの見事なMaxim DLなどのソフトウェアアプリケーションは、ロボットスコープが提供するFITSファイルデータを処理します。これは通常、専門の観測所で画像が保存される形式であり、同じことが多くのホームアマチュアセットアップやロボット望遠鏡にも当てはまります。このソフトウェアを効率的に動作させるには、かなり高速なPCが必要です。これは、画像処理コミュニティの他の強力なソフトウェアであるAdobe Photoshopと同じです。優れたDeep SkyスタッカーやIRISなど、イメージングフラタニティのこれら2つの要塞の代わりに使用できるいくつかの優れた無料のアプリケーションがあり、Photoshopテーマのバリアントである興味深い名前の「GIMP」とともに、無料で使用する。
インターネットを介して画像データや望遠鏡を処理するだけで実際の天文学を損なうと言う人もいますが、それはプロの天文学者が日常的に働いている方法であり、通常は世界の反対側にある望遠鏡からデータを削減するだけです。専門家は望遠鏡の時間を取得するために何年も待つことができ、それでも実際にイメージングプロセスの一部になるのではなく、観測所にイメージングランを送信し、データがロールインするのを待ちます（この事実について議論したい場合は… 「ハッブルでアイピース天文学をやってみてください」）
ロボット望遠鏡を使用して画像化するプロセスには、きれいな写真や実際の科学、あるいはその両方のための観察の良い夜を保証するために、ある程度のスキルと献身が必要です。
場所場所場所
ロボット望遠鏡の場所は、南半球の不思議のいくつかをイメージしたい場合に重要です。英国や北米の私たちには見られないため、適切に配置されたスコープを選択する必要があります。 。スコープシステムがオフラインのキュー管理アプローチを許可しない限り、時刻もアクセスにとって重要です。これにより、監視をスケジュールして結果を待つようにスケジュールすることができます。一部の望遠鏡は、リアルタイムインターフェイスを利用します。このインターフェイスでは、通常、Webブラウザーインターフェイスを介して、コンピューターからライブでスコープを制御します。ですから、世界のどこにいるかに応じて、あなたが働いているかもしれませんし、望遠鏡にアクセスする前に夜の非常に不健康な時間にいるかもしれません。どのロボットシステムにしたいかを決めるとき、これを検討する価値があります。一部の。
山の上にあるマウイ島のハワイ島に基づいたツインフォールクス2メートルスコープのような望遠鏡と、世界的に有名なアングロオーストラリア天文台の隣にあるオーストラリアのサイディングスプリングは、英国の通常の学校の時間帯に動作します。スコープが設置されている場所の夜間。フォルクスのスコープはハワイの学校や研究者にも使用されていますが、これは西ヨーロッパの子供たちが教室で研究グレードの専門技術を使用したい場合に最適です。
あなたが使用することを選択するスコープ/カメラのタイプは、最終的にそれがあなたが何であるかを決定します。一部のロボットスコープは、高速で低焦点比の望遠鏡に接続された広視野大判CCDで構成されています。これらは、アンドロメダのメシエ31のような星雲やより大きな銀河を含む大きな空の景色を作成するのに最適です。 Astronomy Photographer of the Yearコンペティションのような画像コンテストでは、これらの広い視野範囲は、彼らが作成できる美しい天空に最適です。
Faulkes Telescope Northのようなスコープは、2m（ハッブル宇宙望遠鏡とほぼ同じサイズ）の巨大なミラーを備えていますが、小さな視野に設定されており、文字通り約10分でオブジェクトにうまくフィットします。ワージプール銀河のメシエ51のようですが、満月のようなものをイメージするために多くの個別の画像を撮ります（フォルクスノースがそのために設定されている場合、そうではありません）。それは、アパーチャサイズと非常に大きなCCD感度であるという利点があります。通常、それらを使用する私たちのチームは、赤いフィルターを使用して、マグニチュード+23の移動物体（彗星または小惑星）を1分以内にイメージングできます。
LCOGTが所有および運用するツインフォルクススコープのようなスコープを持つ視野は、小さな深空の天体や、彗星や小惑星である私自身の興味に最適です。太陽系外惑星や変光星の研究など、他の多くの研究プロジェクトは多くの学校が、星雲、小さな銀河、球状星団の画像化を始めており、Faulkes望遠鏡プロジェクトオフィスを目指して、楽しみながら、より多くの科学ベースの作業に生徒を早急に移行させています。イメージャの場合、より大きなフィールドを作成するためにモザイクアプローチを使用できますが、これにより、イメージングと望遠鏡のスルー時間が長くなります。
各ロボットシステムには独自の学習曲線のセットがあり、機械や電子システムの複雑な部分のように、技術的または天候関連の問題に苦しむ可能性があります。最初にイメージングプロセスについて少し知っていて、Sloohのようなものに関する他の観察セッションに参加することは、すべてに役立ちます。また、空のターゲットの視野/サイズ（通常は赤経と赤緯のどちらか）を知っていること、または一部のシステムに名前付きオブジェクトの「ガイドツアーモード」があることを確認し、スコープを移動する準備ができていることを確認してください。できるだけ早く、イメージングを取得します。商用のロボットスコープでは、時間は本当にお金です。
英国のAstronomy Nowのような雑誌や、米国とオーストラリアのAstronomy and Sky and Telescopeは、記事にロボットイメージングとスコープを定期的に掲載しているため、さらに知るための優れたリソースです。 cloudynights.comやstargazerslounge.comなどのオンラインフォーラムには何千ものアクティブなメンバーがいます。その多くは定期的にロボットスコープを使用しており、イメージングや使用に関するアドバイスを提供できます。また、オンライン天文学会のようなロボット天文学専用のグループもあります。検索エンジンは、何が利用できるかについての有用な情報も提供します。
それらにアクセスするには、ほとんどのロボットスコープに簡単なサインアッププロセスが必要です。その後、ユーザーは無料のアクセスを制限することができます。これは、通常、紹介的なオファーであるか、単に時間の支払いを開始します。スコープには、さまざまなサイズとカメラの品質があり、品質が高いほど、通常は高額になります。教育や学校のユーザーだけでなく、天文学会にも、Faulkes望遠鏡（学校用）とBradford Roboticスコープの両方が無料でアクセスでき、NASAが資金提供したMicro Observatoryプロジェクトも同様です。 iTelescope、Slooh、Lightbucketsなどの商用製品は、幅広い望遠鏡とイメージングオプションを提供しており、カジュアルから研究グレードの機器や設備まで、さまざまな価格モデルがあります。
では、私自身のロボット望遠鏡の使い方はどうですか？
個人的には、主にフォルクスのノーススコープとサウススコープ、およびリバプールのラパルマ望遠鏡を使用しています。私は数年前からフォルクス望遠鏡プロジェクトチームと協力してきましたが、研究グレードの装置にそのようなアクセスができて本当に光栄です。私たちのチームは、FaulkesスコープまたはLiverpoolスコープを使用してオブジェクトを取得することが難しい場合にもiTelescopeネットワークを使用しますが、開口部が小さいと、非常にかすかな小惑星または彗星タイプのオブジェクトに関しては、ターゲットの選択がより制限されます。
フォールクスの諮問機関として会議に招待された後、2011年の終わりに、プロのプログラムマネージャーに任命され、アマチュアや他の研究グループとプロジェクトを調整しました。パブリックアウトリーチに関しては、カンファレンスやパブリックアウトリーチイベントでフォールクスのために自分の作品を発表しました。科学ライターとしても活動している欧州宇宙機関との新しいエキサイティングなプロジェクトに着手しようとしています。
私のフォールクスとリバプールスコープの使用は、主に彗星の回復、測定（ダスト/コマの測光と分光法の開始）、および検出作業であり、これらの氷のような太陽系の侵入者が私の主な関心事です。この領域では、2010年にC2007 / Q3彗星分割を共同で発見し、彗星103PのためにNASAが管理するアマチュア観測プログラムと密接に連携しました。私の画像は、National Geographic、The Times、BBCテレビで取り上げられ、NASAでも使用されました。 JPLでの103P事前遭遇イベントの記者会見で。
2mのミラーは非常に軽い把握力を備えており、非常に短い時間で非常にかすかな光度に到達できます。新しい彗星を見つけたり、既存の彗星の軌道を回復したりしようとするとき、30歳未満で23等級で動くターゲットを画像化できることは本当の恩恵です。また、イタリアの2人の例外的な人、ジョバンニソステロとエルネストグイドと一緒に仕事をすることができて幸運です。 私たちの仕事のブログ、そして私は彗星コマとダストの測定に取り組んでいるCARA研究グループの一員であり、Astrophysical Journal LettersやIcarusなどの専門的な研究論文に取り組んでいます。
イメージングプロセス
画像自体を取得する場合、スコープにアクセスする前にプロセスが実際に開始されます。問題のスコープとカメラの機能を知ることと同様に、視野を知ること、達成したいことは重要であり、重要なのは、イメージするオブジェクトが場所/時間から見えるかどうかです。それを使用します。
最初にもう一度やり直したい場合は、通常は無料で入手できる望遠鏡のアーカイブを調べて、他の人が何を画像化したか、フィルター、露光時間などに関してどのように画像化したかを確認し、それを自分の写真と照合します。自分のターゲット。
理想的には、多くの場合時間がかかるため、希薄な星雲のあるかすかな深空の物体を狙っている場合は、狭帯域フィルタを使用しても、空に明るい月がある夜を選択しないようにしてください。 、これは最終的な画像品質を妨げる可能性があり、スコープ/カメラの選択は実際に望みどおりの画像になります。他の人も同じ望遠鏡を使いたいかもしれないので、事前に計画して早めに予約してください。月が明るいとき、多くの商用ロボットスコープベンダーは割引料金を提供します。これは、球状星団のようなものをイメージングしている場合に、月光の影響を受けない（星雲がそうであるように）場合に最適です。
オブジェクトは可視であり、スコープが課す可能性のある地平線の制限に近すぎないことがわかっているため、フォワードプランニングは通常不可欠です。理想的には、オブジェクトをできるだけ高く持ち上げるか、十分にイメージング時間を確保するために上昇させます。それがすべて完了したら、スコープのイメージングプロセスに従うかどうかは、選択するプロセスによって異なりますが、Faulkesのようなものを使用すると、ターゲット/ FOVを選択し、スコープを回転させ、フィルターを設定してから、露光時間を待って待機するだけです。入ってくる画像。
撮影枚数は時間によって異なります。通常、フォルクを使用して彗星をイメージングするとき、私はモーションを検出するために10〜15枚のイメージを撮ろうとし、その後の科学データの削減に十分な信号を与えます。ただし、通常は自宅よりもはるかに優れた機器で作業していることを忘れないでください。2m望遠鏡を使用すると、自宅のセットアップを使用してオブジェクトをイメージングするのにかかる時間が大幅に短縮されます。良い例は、イーグル星雲のようなもののフルカラーの高解像度画像が、通常の裏庭の望遠鏡では通常数時間かかるものである狭帯域のフォルクスでほんの数分で取得できることです。
動いていないターゲットをイメージングするには、より多くのショットをフルカラーで、または選択したフィルター（Hydrogen Alphaが星雲用のFaulkesで一般的に使用されるもの）を使用すると、より良い結果を得ることができます。カラーでイメージングする場合、望遠鏡自体の3つのフィルターはRGBセットにグループ化されるため、各カラーバンドを設定する必要はありません。発光星雲の場合は通常、H-Alphaを使用して輝度レイヤーを追加します。輝度用でない場合は、さらに数枚の赤い画像を追加します。イメージングの実行が完了すると、データは通常、収集するサーバーに配置され、FITSファイルをダウンロードした後、マキシム（または他の適切なソフトウェア）を使用して画像を結合し、Photoshopなどに入力して、最終的なカラー画像。撮影する画像が多いほど、背景ノイズに対する信号の品質が向上し、より滑らかで洗練された最終ショットが得られます。
一部のフィルターは必要な量の光を取得するのにかかる時間が短いため、ショット間では、移動するターゲットを追跡しない限り、通常はフィルターのみが変化します。たとえば、H-Alpha / OIII / SII画像の場合、多くのオブジェクトのある放出はこのバンドでは弱いので、SIIの方が通常より長く画像化しますが、多くの深い空の星雲はH-Alphaで強く放出します。
画像そのもの
深い空のオブジェクトの画像処理と同様に、低品質のサブフレーム（積み重ねたときに最終的な長時間露光を構成するための短い露光）を捨てることを恐れないでください。これらは、雲、衛星の軌跡、または望遠鏡のオートガイダーが正常に機能していないなど、さまざまな要因の影響を受ける可能性があります。良いショットを維持し、それらを使用してできる限り良いRAWスタックデータフレームを取得します。次に、マキシム/フォトショップ/ギンプなどの製品の後処理ツールにすべて行き着きます。そこでは、色、レベル、曲線を調整し、プラグインを使用して焦点をはっきりさせたり、ノイズを減らしたりします。興味のある純粋な科学であれば、これらの手順のほとんどをスキップし、適切な校正済みの画像データ（バイアスと同様に暗いフィールドとフラットフィールドを差し引いたもの）が必要になるでしょう。
美的価値のためにショットを撮る場合、処理面は非常に重要です。それは明らかなようですが、多くの人は画像処理でやりすぎて、元のデータの影響や価値を減らします。通常、ほとんどのアマチュアイメージャは、実際のイメージングよりも処理に多くの時間を費やしていますが、これにはばらつきがあり、数時間から文字通り数日で微調整を行うことができます。通常、ロボットで撮影した画像を処理する場合、暗視野とフラットフィールドのキャリブレーションが行われます。まず、データセットにFITSファイルとしてアクセスし、それらをMaxim DLに取り込みます。ここでは、画像のヒストグラムを組み合わせて調整します。開始点がタイトでない場合（おそらくその日の問題が原因である場合）、デコンボリューションアルゴリズムの複数の反復を実行する可能性があります。
画像が引き締められて引き伸ばされたら、FITSファイルとして保存し、無料のFITS Liberatorアプリケーションを使用してPhotoshopに取り込みます。ここでは、各チャンネルで追加のノイズ低減とコントラスト/レベルおよび曲線の調整が行われ、Noelsアクション（世界有数のイメージングエキスパートの1人であるNoel Carboniによる一連の優れたアクション）として知られる一連のアクションを実行して、最終的な個々の赤、緑、青のチャネル（および結合された色のチャネル）。
次に、レイヤーを使用して画像をカラーの最終ショットに合成し、カラーバランスとコントラストを調整します。おそらくフォーカス拡張プラグインを実行し、さらにノイズを低減します。次に、flickr / facebook / twitterで公開するか、最終的な目的/目標に応じて、雑誌/ジャーナルまたは科学研究論文に提出します。
セレンディピティは素晴らしいことです
私は偶然にこれにかなり気づきました…。 2010年3月に、当時はマグニチュード12〜14の天体である彗星C / 2007 Q3が銀河の近くを通過していて、興味深い広視野を横に並べたニュースグループへの投稿を見ました。その週末、私は自分の天文台を使用して、彗星を数夜にわたって画像化し、特に2晩にわたって彗星の尾と明るさの明確な変化に気づきました。
BAA（英国天文学会）のメンバーが私の画像を見て、公開するかどうか尋ねました。しかし、この明るさをさらに調査することに決め、その週にフォルクス山脈にアクセスできたため、この彗星に2mのスコープを向けて、何か異常なことが起こっていないかどうかを確認することにしました。最初の画像が入ってきて、すぐにMaxim DLにロードしてヒストグラムを調整したところ、小さなファジーブロブが彗星のすぐ後ろを追跡しているように見えました。私はわずか数秒で分離を測定し、それを数分間見つめた後、断片化している可能性があると判断しました。
私はフォルクス望遠鏡のコントロールに連絡を取り、BAAコメットセクションディレクターと連絡を取りました。それから私はAstronomy Nowマガジンに連絡を取りました。雑誌はストーリーと画像に飛びつき、すぐに彼らのウェブサイトでそれを押して報道しに行きました。次の日、メディアは大騒ぎしました。
全国紙、BBCラジオ、BBCのスカイアットナイトテレビ番組の報道、ディスカバリーチャンネル、ラジオハワイ、エチオピアへのインタビューは、ニュースを取り上げたニュース/メディアのほんの一部にすぎませんでした。ロボットスコープを使用して彼の机から主要な天文学的発見をしました。その後、2010年の終わりにNASA /メリーランド大学EPOXIミッションチームと共同で103P彗星の光度曲線データを取得するAOPプロジェクトのメンバーと協力して、National Geographic、The Timesの記事と画像を作成しました。 NASAが記者会見で使用した私の画像や、ハッブル宇宙望遠鏡からの画像も含まれています。私の発見の結果としてのフォルクス望遠鏡プロジェクトへのサブスクリプションリクエストは、世界中から数百パーセントも増加しました。
要約すれば
ロボット望遠鏡は楽しいかもしれませんが、驚くべきことにつながる可能性があります。昨年、私がフォルクス望遠鏡プロジェクトでメンターをしていた実務経験の学生が、彼女に割り当てたいくつかのフィールドを画像化しました。カタログに掲載されていない小惑星、そして彼女はまた、彗星の断片化をなんとかイメージしました。きれいな写真を撮ることは楽しいですが、私にとっての話題は私が現在取り組んでいる真の科学的研究から来ており、それはおそらく私が天文学の残りの期間にわたって留まることを目指している経路です。財政的またはおそらく場所の制約のために望遠鏡を所有することができない学生や人々にとって、それは実際の天文学を実際の機器を使って行う素晴らしい方法です。これを読んで、これらの素晴らしいロボット望遠鏡を試してみてください。
