Всем Привет! Пару дней назад прочёл здесь https://iota-es.de/JOA/JOA2021_1.pdf интересную статью. Привожу статью в своём переводе. За качество перевода не ругайтесь, тапёр играл как мог.Участие в PHEMU21АННОТАЦИЯ: Каждые 6 лет плоскость орбиты галилеевых спутников Юпитера ориентирована ребром по направлению к Земле, и эти луны подвергаются серии взаимных затмений и покрытий, известных как PHEMU. Следущая произойдёт в 2021 году, и в этой статье описывается, как принять участие в кампании PHEMU21: для получения фотометрии этих событий с точным временем с целью внесения вклада в исследования орбит спутников.
ВступлениеВ своей презентации PHEMU 2021 на ESOP XXXIX [1] Джосселин Десмар (IMCCE - Institut de mécanique céleste et de calcul des éphémérides • Observatoire de Paris) объяснил, что взаимные спутниковые события PHEMU (Mutual phenomena) происходят, когда Земля пересекает орбитальную плоскость спутников планеты (для покрытий) и / или когда Солнце пересекает эту плоскость. (для затмений). Фотометрия Юпитерианских событий в 2021 году может дать высококачественную астрометрию его галилеевых спутников (затмения Амальтеи и Фивы также будут происходить, но они очень слабые). В своей статье в JOA 2020-4 Жан-Эдес Арло (IMCCE, Париж) и Николай Емельянов (Астрономический институт Штернберга, Московский государственный университет) продвигали PHEMU21 [2], промо-кампанию по наблюдению взаимных затмений и затмений галилеевых спутников Юпитер в 2021 году. Они подробно описали события PHEMU, историю наблюдательных кампаний и почему они представляют ценность для профессиональных астрономов и межпланетных полётов. Они объяснили, как получить фотометрию хорошего качества, как обработать данные, и как получать прогнозы и отправлять наблюдения. Эта статья дополняет их работу, давая советы любителям, принимающим участие в PHEMU21.
Обстоятельства в 2021 г.События PHEMU происходят в период с 3 января по 16 ноября 2021 года, хотя Юпитер находится в соединении с Солнцем 29 января, поэтому после начала января наблюдения не могут возобновиться до марта, что сокращает окно наблюдений. Юпитер достигнет оппозиции в ночь на 19 августа, когда его склонение составит -14 градусов (рис. 1), поэтому, в отличие от PHEMU15 (2014-2015 гг.), его видимость благоприятствует наблюдателям в южном полушарии.
Рис. 1. Юпитер в оппозиции 19-20 августа 2021 года, вид из Парижа (Рисунок C2A)
ПредсказанияIMCCE-SAI предоставил для наблюдателей веб-страницу со списком всех событий, которые произойдут из их местоположения (Рисунок 2) [3]. По умолчанию код обсерватории 500 (геоцентрическое местоположение), и нажатие на кнопку «Показать» отобразит полный набор событий. При нажатии на ссылку «список» отображаются все коды обсерваторий. Если у вас есть код MPC, используйте его, в противном случае достаточно ввести код обсерватории в вашей стране или регионе мира. Это поле чувствительно к регистру, поэтому вы должны использовать прописные буквы. В нем будут перечислены все события, видимые из выбранной вами обсерватории, включая дневные. При выборе кода обсерватории 007 (Observatoire de Paris, Франция) всего 28 событий (рис. 3).
Рис. 2. Веб-страница прогнозов IMCCE PHEMU21.
Рис. 3. Прогнозы IMCCE PHEMU21 для Парижской обсерватории.
Далее в статье излагается инструкция для расчёта событий с использованием программы OCCULT 4, которую я здесь приводить не буду.Телескоп, камера и монтировка.Спутники Галилея яркие, и в опозиции их звездная величина колеблется от 4,4 до 5,5, поэтому для их наблюдения можно использовать небольшой телескоп. Во время PHEMU15 фотометрия хорошего качества была получена с апертурой телескопа всего 7 см.[5][6]. Используйте фокусное расстояние, включающее хотя бы одну референсную луну в поле. Свет каждой луны должен быть распределен на несколько пикселей. Для коротких фокусных расстояний слегка расфокусируйте луны. Большинство наблюдателей представляют нефильтрованные наблюдения; красный фильтр можно использовать для затемнения фона неба, или метановый фильтр, чтобы уменьшить блики от Юпитера [1].
В 2014-2015 годах авторы использовали следующее оптическое оборудование:
Шмидт-Кассегрен 20 см при фокусных расстояниях 200, 132 и 66 см
28 см Шмидт-Кассегрен при фокусном расстоянии 92 см
Рефлектор 15 см при фокусных расстояниях 225, 128 и 120 см
Меньшие фокусные расстояния были достигнуты с помощью редукторов фокусного расстояния. Использовались следующие камеры:
Аналоговая видеокамера Watec 910HX
Цифровая монохромная CMOS-камера QHY5L-II
Аналоговая камера Watec основана на 8-битной технологии, но цифровая камера, такая как 12-битная QHY174M-GPS, имеет большую глубину ёмкости и более широкий динамический диапазон и может давать более точную фотометрию, обеспечивая более плавные и качественные кривые света; используйте выходные настройки камеры наивысшего качества. Крепление телескопа будет отслеживать события в течение нескольких минут, поэтому убедитесь, что оно точно выровнено по полярности, имеет минимальный люфт по оси прямого восхождения и отсутствие «дрожания» в приводе
(для некоторых приводов с шаговыми двигателями характерно).
Запись
Рис. 6. Примеры кривых блеска PHEMU15, снятых камерами QHY5L-II и Watec 910HX [13].
У наблюдателя есть широкий выбор программного обеспечения для записи, например FireCapture [7], IOTA_VideoCapture [8], Limovie [9], OccuRec [10], SharpCap [11] и VirtualDub [12]. Эти программы поддерживают широкий спектр аналоговых и цифровых камер и предлагают выходные форматы AAV, AVI, FITS и SER. Большинство этих файловых систем будут создавать большие файлы в течение PHEMU размером до нескольких гигабайт, поэтому на вашем компьютере должно быть достаточно места для хранения. Для интеграции аналоговых видеокамер рекомендуется OccuRec - он определяет настройку интеграции камеры, усредняет все повторяющиеся кадры в течение этого интервала и выводит файл AAV, который обычно намного меньше, чем файл AVI или SER за тот же период записи. Христо Павлов (разработчик OccuRec) рекомендует следующие настройки для записи PHEMU:
•В настройках перейдите на вкладку «Advanced», отметьте «ADV Compresion» и выберите «Lagarith16».
•В настройках перейдите к «Astro Analogue Video (AAV)» и для «Pixel Integration» убедитесь, что выбрано «Binning (16bit, x256Max Integration)».
•После запуска системы используйте следующие настройки интеграции:
•Настройте интегрирующую камеру на отсутствие интеграции или на использование выдержек короче 1 кадра видео. Также можно использовать неинтегрирующую видеокамеру.
Установите «Ручную» интеграцию x1 и «Заблокируйте» коэффициент интеграции.
Нажмите кнопку «x1 Stacking» и выберите режим суммирования. Отрегулируйте временной интервал суммирования в соответствии с ожидаемой продолжительностью события и ветровыми условиями. Например, для двухчасового события вы можете использовать x128 или x64 кратное суммирование, а для 5-минутного события вы должны использовать x2 или x4 кратное суммирование. Если у вас ветреная погода, подумайте об использовании меньшего суммирования, чтобы избежать образования шлейфов.
Для цифровых камер рекомендуются такие программы, как FireCapture и SharpCap. Они позволяют полностью контролировать время экспозиции, усиление, бинирование и интересующую область и т. д. Авторы ARP и NW использовали FireCapture со своими CMOS-камерами QHY5L-II во время PHEMU15.
Галилеевы луны яркие, поэтому не используйте настройку высокого усиления и избегайте насыщенности изображения. Требуется хорошее соотношение сигнал / шум для чего большая часть программного обеспечения для записи имеет функцию отображения гауссовой кривой функции рассеяния точки для помощи в выборе времени экспозиции / интервала интегрирования. Роджер Венейбл (IOTA) проанализировал реакцию популярной камеры Watec 910HX и обсудил ее нелинейность [14], поэтому имейте в виду, как это может повлиять на вашу запись.
В 2014-2015 годах авторы использовали настройки интеграции 0,16 с и 0,32 с для аналоговых камер и выдержки от 0,2 до 0,25 с для цифровых камер. Делайте пробную запись перед каждым событием PHEMU. Позже в рамках кампании ARP также использовала записи с темновым и плоским полем для калибровки видео PHEMU. Tangra [15] поддерживает изображения FITS со смещением и темновым кадром, а также изображения с плоским полем, сохраненные цифровыми камерами или созданные из коротких видеороликов. (Смотри Приложение). Наблюдатели должны записывать целевое поле в течение 5 минут до и после времени начала и окончания события [1]. Это необходимо для фотометрической обработки и анализа путем измерения уровня потока за пределами окна событий PHEMU.
ТаймингIMCCE-SAI требует фотометрических оценок с точностью до 0,1 с. Наблюдатели за покрытиями привыкли к этому требованию, но если вы не знаете точность своего оборудования, вам следует проверить ее перед записью любых PHEMU [16][17].
В 2014–2015 годах ARP использовал 1PPS IOTA-VTI для обеспечения точной временной базы для аналоговой камеры Watec 910HX. При записи с помощью цифровой камеры QHY, для установки часов ноутбука использовалась программа Dimension4 [18]. В отличие от полной реализации NTP (Network Time Protocol), который применяет маленькие приращения / уменьшения времени для медленного смещения компьютерных часов в синхронизацию, Dimension4 использует SNTP (SimpleNTP) и «пинает» часы компьютера, поэтому может производить внезапные скачки > 1 с по времени суток. По этой причине ARP отключал Dimension4 непосредственно перед каждым событием PHEMU и повторно активировал его после. NW использовал Meinberg NTP [19][20] для поддержания точного и стабильного времени на своем портативном компьютере; требуется скоростное подключение к Интернету [17]. В течение 2014-2015 гг. ARP использовала 2 версии FireCapture. Тесты на индикаторе 1PPS IOTA-VTI показали, что одна версия программного обеспечения записывала свои временные метки в начале каждой экспозиции; другая версия писала их в конце каждой экспозиции. Соответствующие исправления были внесены в данные, отправленные в IMCCE-SAI.
Анализ видеоЭти примечания относятся к пользователям Tangra.
• Откройте видео PHEMU (если возможно, загрузите темновые и плоские файлы FITS. См. Приложение).
• Щёлкните Reduction- Light CurveReduction (Photometry) - TrackedMutualSatellite Event - выберите Occultation или Eclipse
• Выберите и добавте объект (Add Object) . Тангра откроет окно Mutual Event . Выберите покрываемую или затмеваемую "звезду (ы)" (Occulted Star) и повторите процесс по опорной(ым) (Reference Star) "звезде (ам)". Проанализируйте видео.
• Вы можете нормализовать кривую блеска для целей презентации, но это не обязательно при отправке данных в IMCCE-SAI. По умолчанию Tangra применяет Average Background. Вкладка Data предлагает ряд параметров обработки, где Quick Re-Process полезен для просмотра эффектов, например Median Background полезен в случае «разбрызгивания света» от другого спутника или Юпитера. В целом, Aperture Photometry рекомендуется для ярких, больших или расфокусированных лун; Фотометрия PSF лучше, когда они маленькие, в фокусе и не сильно насыщены.
• Экспорт файла CSV
File – ExportLight Curve – Saveas CSV File – Timestamps предлагается 3 варианта экспорта: ЧЧ: m: ss.fff, Дни с десятичными знаками или Юлианский день с десятичными знаками. Последний вариант является наиболее простым при отправке раздела данных CSV в IMCCE-SAI.
Отправка наблюдений
IMCCE-SAI опубликовал веб-страницу для наблюдателей с с целью размещения их наблюдения (рисунок 7), [21].
Первый шаг - получить уникальный идентификатор оператора, а затем внимательно прочитать информация в ссылке «see explanation».
В 2015 году некоторые наблюдатели сочли этот процесс сложным и запутанным, поэтому они не предоставили свои данные. Контактные адреса IMCCE и SAI указаны по ссылке «Credit» на вышеуказанном веб-сайте и в статье JOA [2], и они очень полезны. Наблюдатели на Вашем региональном форуме по покрытиям также могут помочь.
Заключительные замечания
PHEMU21 предлагает меньше взаимных затмений и покрытий, чем в предыдущей кампании, особенно для локаций на северном полушарии. Поэтому становится ценными попытки записать то немногое, что возможно и предоставить качественные данные в IMCCE-SAI.
Благодарности
Авторы выражают благодарность Христо Павлову и Дэйву Геральду за их помощь и советы по OccuRec, Tangra и Occult, а также персоналу IMCCE и SAI во время кампании PHEMU15.
Рис. 7. Веб-сайт IMCCE PHEMU21 для отправки наблюдений.
ДополнениеКалибровка по темновому кадру и плоскому полю видеозаписи.
ПЗС-фотометристы обычно применяют коррекцию по темновому кадру и плоскому полю к своим изображениям. Эти методы не являются обязательными для PHEMU21, но при правильном применении к видео они должны улучшить качество фотометрических данных, отправляемых в IMCCE-SAI. Tangra поддерживает FITS темновыекадры и плоские поля, сохраненные с цифровой камеры или созданные из аналоговой видеозаписи. (Не забудьте отключить отображение штампа времени или отключить канал VTI).
Чтобы сделать видео с темновым кадром:
Закройте апертуру телескопа. Без встроенного штампа времени OccuRec будет сложно определить интеграционную настройку темного поля, поэтому Христо Павлов рекомендует:
• Вручную введите коэффициент интеграции x1.
• Установите коэффициент суммирования, соответствующий коэффициенту интеграции / экспозиции вашей камеры.
Используя ту же экспозицию и усиление, что и для видео PHEMU, сохраните видео длительностью 20 секунд и включите «PHEMU dark» в его имя файла. Это будет видео «Темное (Та же Экспозиция)», для использования в калибровке в Tangra.
Чтобы сделать видео плоского поля
После выбора однородного источника света, например белая карта, сумеречное небо и т. д., отрегулируйте настройки экспозиции и усиления так, чтобы интенсивность фона составляла примерно половину полной глубины ёмкости (т. е. он не должен быть слишком темным и не слишком ярким), и сохраните 20 секундное видео как «плоское» . Кроме того, снимите видео темновых кадров для плоского поля с такой же экспозицией и усилением, что и плоское, и сохраните его как «темнновое для плоского». Tangra можно использовать для создания темновых и плоских файлов FITS из этих видео:
• Создайте Тёмный FITS.
• Откройте видео «PHEMU dark».
• Нажмите «Reduction», «Produce Bias, Dark or Flat Calibration Frame», «Dark», введите «Effective Exposure», затем нажмите «Produce Averaged Frame». Будет создан fit файл "PHEMU dark".
• Создайте "Dark for Flat" FITS
• Откройте видео «темновой для плоского» и выполните описанные выше шаги, чтобы создать fit файл «темновой для плоского».
• Создайте Мастер FLAT
• Откройте «плоское» видео.
• Нажмите «Reduction», «Load Calibration Frame», «Dark (Same Exposure)», но выберите «темновой для плоского» fit. Tangra покажет DARK внизу окна.
• Нажмите «Reduction», «Produce Bias, Dark or Flat Calibration Frame», «Master Flat», «Produce Average Frame» и сохраните как «master flat».fit.
• Чтобы применить эти калибровки к записи PHEMU в Tangra, откройте видео PHEMU, нажмите «Load Calibration Frame», «Dark (Same Exposure)» и выберите подходящий файл «PHEMU dark». Повторите это и загрузите «master flat» .fit. Tangra будет указывать DARK и FLAT внизу окна.
Ссылки[1] Desmars, J., et al. PHEMU21: Mutual Phenomena of Jupiter Satellites
in 2021
https://esop39.iota-es.de/lections/esop_desmars.pdf[2] Arlot, J-E., Emelyanov, N. The Campaign of Observation of the
Mutual Occultations and Eclipses of the Galilean Satellites of Jupiter in
2021. JOA 2020-04 pp. 3-10
https://www.iota-es.de/JOA/JOA2020_4.pdf[3]
http://nsdb.imcce.fr/multisat/nsszph517he.htm[4] Herald, D. Occult
http://www.lunar-occultations.com/iota/occult4.htm[5] Saquet E. et al., The PHEMU15 catalogue and astrometric results of
the Jupiter’s Galilean satellite mutual occultation and eclipse
observations made in 2014-2015, Monthly Notices of the Royal
Astronomical Society, V 474, Issue 4, 4730-4739 (2018)
[6] Natural Satellites Data Center – Mutual Events of the Galileans
http://nsdb.imcce.fr/obsphe/obsphe-en/fjuphemu.html[7] Edelmann, T. FireCapture
http://www.firecapture.de/[8] IOTA_VideoCapture
https://occultations.org/observing/software/[9] Miyashita, K. Limovie
http://www.astro-limovie.info/limovie/limovie_en.html[10] Pavlov, H. OccuRec
http://www.hristopavlov.net/OccuRec/OccuRec.html[11] Glover R. SharpCap
https://www.sharpcap.co.uk/[12] Lee, A. VirtualDub
http://virtualdub.org/[13] Pratt, A., Results from Participating in PHEMU15. ESOP XXXVII,
Rokycany, Czechia.
http://www.esop37.cz/sbor/L5-1_Pratt_lecture.pdf[14] Venable, R. Some Idiosyncrasies of the Watec 910HX Camera (PDF
and YouTube video) 2020 Annual Meeting of IOTA
http://occultations.org/community/meetingsconferences/na/2020-iotaannual-meeting/presentations-at-the-2020-annualmeeting/
[15] Pavlov, H. Tangra
http://www.hristopavlov.net/Tangra/Tangra.html[16] Gault, D., Herald, D. All-Of-System Time Testing Using Lunar
Occultations. JOA 2020-01 pp. 9-13
https://iota-es.de/JOA/JOA2020_1.pdf[17] Pavlov, H., Gault, D. Using the Windows Clock with Network Time
Protocol (NTP) for Occultation Timing. JOA 2020-02 pp. 10-19
https://www.iota-es.de/JOA/JOA2020_2.pdf[18] Dimension 4
http://thinkman.com/dimension4/[19] Wünsche, N. Precise computer clock setting with MS Windows.
ESOP XXXVII, Rokycany, Czechia.
www.esop37.cz/sbor/L6-1_Wuensche_lecture.pdf[20] Meinberg NTP for Windows
https://www.meinbergglobal.com/english/sw/ ntp.htm#ntp_stable
[21]
http://www.sai.msu.ru/neb/nss/phemuobsai.htm
