Planétkové zákryty - 19. február 2019

Cez minuloročné vianočné sviatky som pripravil článok o planétkových zákrytoch. Ak neviete čo to je alebo by ste si to chceli vyskúšať, tento krátky článok vám pomôže (aspoň dúfam).

Pokrok techniky sa odzrkadľuje takmer v každej sfére ľudskej činnosti. Astronomické pozorovania využívajú tento pokrok plnými dúškami. Ako všetko, má aj tento pokrok určité negatíva. Amatérska astronómia v tomto už nemôže svojej profesionálnej sestre takmer v ničom konkurovať. Ostalo iba zopár oblastí, kde má amatérske pozorovanie ešte svoj význam a dokáže poskytovať nenahraditeľné miesto. Jednou z takýchto oblastí je pozorovanie planétkových zákrytov.

Princíp

Podstata vzniku zákrytu je jednoduchá. Pohyb asteroidu na jeho obežnej dráhe spôsobuje jeho neustále zmeny polohy na vzdialenom hviezdnom pozadí. Samozrejme občas sa hviezda a asteroid dostanú z pohľadu pozorovateľa na zemskom povrchu do jednej priamky. Práve v tomto okamihu dochádza k zákrytu. Po určitej krátkej chvíli asteroid zmení svoju polohu a zákryt skončí. Dôležité faktory sú presná poloha pozorovateľa a jednotlivé okamihy, kedy došlo zákrytu. Presnosť oboch údajov je kľúčová.

Približne platí, že šírka pásu totality zákrytu odpovedá rozmeru asteroidu. Okrem zákrytov je možné zistiť rozmery asteroidov iba radarovo, použitím vesmírnych ďalekohľadov, veľkých pozemských ďalekohľadov vybavených adaptívnou optikou alebo pomocou vesmírnych sond. Všetky metódy spomenuté v predchádzajúcej vete majú jeden veľký problém. Takýchto prístrojov je málo, sú nákladné, ich pozorovací čas je veľmi drahý a využívaný pre dôležitejšie pozorovateľské programy. A keďže asteroidy sú veľké desiatky (maximálne stovky) kilometrov, je jasné, že pre pozitívne pozorovanie je potrebná dostatočne početná sieť pozorovateľov. Profesionálne observatóriá sú na planéte rozosiate veľmi riedko a ich poloha je fixná. Naopak, amatérov je omnoho väčšie množstvo a ich mobilita umožňuje, aby sa efektívne sústredili do oblasti, kde nastane zákryt. Takto dokážu pokryť územie dostatočne husto a takéto spoločné pozorovanie dokáže dať zaujímavé informácie o pozorovanom asteroide.

Účel

Z nameraných časov zákrytu – začiatku a konca, prípadne ďalších zmien jasností – sa dajú určiť rôzne parametre a informácie:

Predpovede

Na Internete existuje viacero zdrojov, ktoré poskytujú predpovede planétkových zákrytov. Niektoré sú vypočítavané pre konkrétny typ asteroidov (napr. pre transneptúnske telesá), pre určité oblasti alebo s ohľadom na jasnosť zakrývaných hviezd a podobne. V každej predpovedi nájdete presný čas zákrytu (v drvivej väčšine v UTC), polohu zakrývanej hviezdy v RA a DE (väčšinou v J2000), samozrejme jej názov (používajú sa rôzne katalógy) a základné informácie o asteroide – jeho číslo a meno (ak už má nejaké pridelené). Niektoré predpovede obsahujú aj ďalšie údaje ako maximálnu dĺžku zákrytu, pokles jasnosti zakrývanej hviezdy, jasnosť hviezdy a asteroidu. Niekoľko autorov dokonca poskytuje jednoduchú vyhľadávaciu mapku príslušnej časti oblohy a dajú sa nájsť aj predpovede s veľmi dôkladne pripravenými vyhľadávacími mapkami. V dnešnej dobe sú takto vypočítané predpovede ešte upresňované pár dní pred predpokladaným okamihom zákrytu.
V prílohe A nájdete zoznam odkazov na portály s predpoveďami planétkových zákrytov.

Pre zjednodušenie a rýchlejšie vyhľadávanie potenciálne zaujímavých zákrytov pre konkrétne pozorovacie miesto je na Internete zadarmo stiahnuteľný software s názvom OccutWatcher (www.occultwatcher.net), ktorého autorom je Hristo Pavlov. Je to neoceniteľný pomocník. Mnohé zdroje predpovedí je možné automaticky sťahovať do jednotného rozhrania programu, kde sa dajú jednotlivé zákryty plánovať, reportovať a triediť. Bez tohto programu by bolo plánovanie pozorovaní zdĺhavé a komplikované. Autor na svojej stránke ponúka aj stručný návod a riešenie možných problémov. Ak chcete začať s planétkovými zákrytmi, určite si nainštalujte tento program, neoľutujete.

Metódy

Presné určenie začiatku a konca zákrytu (prípadne aj ďalších zmien počas pozorovania) je dôležité. Existuje niekoľko možností. Kvalita merania závisí od množstva zaznamenaných zmien svetelnej krivky za jednotku času a od presnosti určenia jednotlivých meraní.

Vizuálne

Pri tejto metóde pozorovateľ sleduje hviezdu, ktorá by mala byť chvíľkovo zakrytá asteroidom. Každý významný zákrytový moment (pokles jasnosti a zvýšenie jasnosti hviezdy) zaznamená pozorovateľ stlačením stopiek. Nakoniec je ešte potrebné stopky vypnúť v nejakom čase, o ktorom vieme zistiť presnú hodnotu času podľa nezávislého etalónu (DCF alebo GPS prijímač presného času). Následne spätne vieme určiť hodnoty jednotlivých stopkami zaznamenaných okamihov. Vizuálna metóda je veľmi závislá na osobnej chybe pozorovateľa. Táto chyba sa mení v závislosti na skúsenostiach a veku pozorovateľa. V dnešnej dobe už nie je doporučovaná.

Video záznam

Druhá metóda nahrádza oči pozorovateľa elektronikou. Namiesto okulára sa do ohniskovej vzdialenosti umiestňuje citlivá CCD kamera, ktorá v reálnom čase sníma obraz a odosiela jednotlivé snímky do ďalšieho elektronického zariadenia, kde sa zaznamenávajú. V minulosti sa často používali veľmi citlivé bezpečnostné kamery a výstupný obraz sa nahrával na video pásku. Rozvojom výpočtovej techniky sa video rekordér nahradil digitalizačným zariadením (grabovacia karta) a digitálny záznam sa nahráva priamo do počítača. Dnes sú na trhu už aj vysokorýchlostné citlivé digitálne CCD kamery, ktoré sa dajú výhodne používať aj na zákrytárske účely. V tejto kombinácii odpadáva potreba použitia grabovacej karty. Zvyšuje sa s tým kvalita pozorovania, lebo nevzniká v signále šum z prevodníkov medzi analógovým a digitálnym signálom.

Dôležitým aspektom video pozorovania je presne určenie času jednotlivých záberov. V prípade použitia analógovej techniky je potrebné použiť vkladač času. Je to zariadenie, ktoré dokáže do snímaného obrazu vložiť informáciu o presnom čase. Na trhu existuje niekoľko vkladačov časov – využívajú príjem DCF alebo GPS signálu. Druhý v poradí je samozrejme presnejší. Ak použijeme digitálnu kameru, nepotrebujeme vkladač času, ale musíme docieliť rovnaký efekt – a to zaručiť, že každý záber zaznamenanej video sekvencie bude mať presný čas. Jednoduchá možnosť je do obrazu vkladať systémový čas počítača. Bohužiaľ tento nie je presný a mení sa v čase. Aby sme dodržali nutnú presnosť, je potrebné zabezpečiť jeho sústavnú aktualizáciu pomocou vhodného synchronizačného programu. Existuje niekoľko možností ako túto synchronizáciu zabezpečiť. Prvou je využitie služieb siete Internet a špeciálneho synchronizačného programu v počítači. Na to však potrebujeme rýchle pripojenie. Mobilné pripojenia nie sú vhodné. To trocha limituje pozorovateľa, lebo v prírode nie je docieliť túto presnosť.
Druhou možnosťou je synchronizácia systémového času v PC cez GPS prijímač. Na trhu existuje niekoľko zariadení. Mali by sme zvoliť také, ktorého presnosť synchronizácie je 1PPS (informácie o konkrétnych zariadeniach pre zabezpečenie časovania nájdete na stránke www.euraster.net/links.html v časti "Timing").

Pre pozorovateľa, ktorý doteraz pozoroval pomocou analógovej kamery, vkladača času a grabovacieho zariadenia, existuje ešte jeden zaujímavý spôsob, ako zaručiť vysokú presnosť pri digitálnych kamerách aj v teréne. Ak skombinujeme nazávislosť synchronizácie času pri pozorovaní analógovými kamerami s vkladačom času a vyššiu kvalitu záznamu pomocou digitálnej techniky, budeme mať systém oplývajúci oboma výhodami. Ako na to? Tu je recept.

Budeme potrebovať:


Postup:
Výstup z analógovej kamery a DCF (GPS) prijímača pripojíme na vstupy vkladača času, výstup pripojíme na výstup grabovacieho zariadenia. Jeho USB výstup pripojíme do PC. V počítači spustíme dva programy na zaznamenávanie videa. Prvý bude zaznamenávať samotné pozorovanie – teda hviezdy, medzi ktorými by mala jedna na chvíľu zmiznúť (alebo jej poklesne jasnosť) spolu so systémovým časom a druhý bude zaznamenávať zdigitalizovaný analógový signál s presným časom získaným z nezávislého etalónu (presný DFC alebo GPS prijímač). V tomto druhom zázname je ešte potrebné zabezpečiť informáciu o systémovom čase. Keď budeme potrebovať zistiť presné okamihy zákrytu, stačí vyhľadať v druhom zázname rozdiely v oboch časom – teda medzi presným z analógového systému a mierne nepresným systémovým časom počítača. Takto sa dá určiť pre akýkoľvek časový okamih korekčný udaj, o ktorý treba modifikovať čas zákrytových okamihov z prvého videa. GPS prijímače dokážu poskytovať čas s presnosťou 1ms. Počas nahrávania druhého záznamu sa takto uloží 25 dvojíc časov, teda dokážeme zaručiť presnosť pre expozičné doby 0,04s. Ak by sme potrebovali vyhodnotiť ešte kratší expozičný čas, urobili by sme lineárnu aproximáciu medzi dvojicou časových údajov z druhého videa. Avšak to by musela byť zakrývaná hviezda dostatočne jasná a použili by sme kameru s vysokým počtom záberov sa sekundu. Je to trochu komplikovanejší spôsob zabezpečenia synchronizácie časov, ale často pozorovatelia prechádzajú z analógovej techniky na digitálnu, takže takto sa dá výhodne použiť aj staršia technológia.

Driftová metóda

Predchádzajúce metódy využívali chod paralaktickej montáže na to, aby pozorovaná hviezda bola stále na rovnakom mieste. Driftová metóda je iná. Na začiatku sa zakrývaná hviezda nastaví na okraj zorného poľa CCD kamery. Spustí sa jedna dlhá expozícia. Niekoľko sekúnd sa nechá bežať montáž a potom sa pohon vypne. Po skončení zákrytu sa pohon zapne na rovnaký časový interval. Tento spôsob využíva fakt, že ak vieme začiatok a koniec celej expozície, tak môžeme určiť aj okamihy samotného zákrytu. Zdanlivý pohyb hviezd spôsobí pri vypnutom pohone montáže, že hviezdy budú vytvárať čiary. Ak zákryt nastane, bude jedna čiara prerušená. Presnosť určenia potrebných časových okamihov závisí od ohniskovej vzdialenosti použitej optickej sústavy. Ukážka zákrytu je zobrazená na obrázku vpravo. Detailné inštrukcie ako aj software na vyhodnotenie nájdete na www.driftscan.com. Driftová metóda je vo všeobecnosti menej presná ako video záznam. Na druhú stranu je výhodná pri možnosti využiť robotizované ďalekohľady, ktoré sú pôvodne určené pre iné pozorovateľské programy a v čase nečinnosti ich je možné využiť aj pre zákrytárske pozorovania.

Možné nástrahy pri pozorovaní

Prvou, pre začiatočníkov, významnou nástrahou je vyhľadanie hviezdy, ktorá by mala byť zakrytá asteroidom. Významný pomocník je dobre nastavená montáž so systémom GoTo. Vo hviezdnej mape si nájdite jasnú hviezdu v dostatočnej blízkosti cieľovej hviezdy. Zosynchronizujte svoju montáž na túto polohu a presuňte sa do cieľovej oblasti. Teraz už budete mať vyššiu šancu sa zorientovať podľa vyhľadávacej mapky z predpovede a nájsť cieľovú hviezdu.
Ak môžete upravovať parametre kamery (zisk, expozičnú dobu, gain, ...) tak sa pokúste nastaviť čo najkratší expozičný čas tak, aby bola cieľová hviezda dostatočne zreteľná. Treba dbať na pomer signál/šum. Ak ide o prípad zákrytu s dostatočným poklesom, môžete si dovoliť ísť až na jemné preexponovanie obrazu hviezdy. Avšak ak pri zákryte nastáva pokles o 1-2 magnitúdy (alebo ešte menej), musíte nastaviť parametre tak, aby obraz cieľovej hviezdy nebol v žiadnom prípade preexponovaný, pretože by potom nebola možná korektná analýza zákrytu. Pri zákrytoch, kde asteroid má vyššiu svetelnosť ako cieľová hviezda, dochádza k veľmi malému poklesu jasu. Tieto typy zákrytov sú náročnejšie na nastavenie parametrov kamery, lebo dosiahnutie vhodného pomeru signál/šum ide protichodne s požiadavkou o čo najkratší expozičný čas. Aj následná analýza v týchto prípadoch býva komplikovaná. No netreba sa nechať odradiť. Ak sa čas zákrytu vyskytne v čase súmraku alebo svitania, nastáva problém s nedostatočne tmavou oblohou. Tu existujú dve zlepšenia. Buď predĺžiť ohniskovú vzdialenosť použitej optickej sústavy alebo zaradenie IR filtra pred kameru. Takto sa potlačí jas oblohy – ale predĺži sa expozičná doba. Ak používate optický systém s dlhým ohniskom dostanete malé zorné pole. Pokiaľ montáž s GoTo systémom nepracuje absolútne presne, budete mať problém nájsť cieľovú hviezdu a kontrolnú hviezdu v takomto malom zornom poli. V týchto prípadoch je užitočné skrátiť ohniskovú vzdialenosť ďalekohľadu pomocou reduktora (napr. na 0,5F).

Vyhodnotenie

Vyhodnotenie záznamu býva niekedy jednoduchá, no niekedy komplikovaná záležitosť. Ak je pokles významný (o niekoľko magnitúd jasnosti hviezdy), pomôžeme si aj jednoduchou prehliadkou videa po jednotlivých snímkach. Komplikovanejší prípad nastáva, ak bol pokles jasnosti iba niekoľko desatín magnitúdy. V tomto prípade sa dá video vyhodnotiť len ak máme dostatočný odstup užitočného signálu od šumu. Tu môžu viac profitovať digitálne kamery, ktoré majú väčšinou nižší šum. Pre vyhodnotenie môžeme použiť špecializované programy (Tangra, Limovie). Zistené časy spolu so všetkými potrebnými informáciami je potrebné uviesť do hlásenia a zaslať e-mailom na hlavných koordinátorov zákrytov (adresy ako aj protokol sú zverejnené na www.euraster.net). Tu treba poznamenať, že aj negatívne hlásenia majú svoju cenu. Aj keď nezaznamenáte zákryt, môže takého pozorovanie poslúžiť na odhad maximálneho rozmeru asteroidu. Takže aj negatívny výsledok je dobrý výsledok a treba ho rovnako dôkladne spracovať a odoslať na celkové spracovanie.

Na záver by som rád poprial vytrvalosť, čistú tmavú oblohu a kus šťastia pri pozorovaní planétkových zákrytov. Je to veľmi dynamické a napínavé pozorovanie, ktoré je možné uskutočňovať na vysokej úrovni aj v amatérskych podmienkach.

Zoznam odkazov na predpovede planétkových zákrytov






www.astronomy.sk