Фотографический поиск

За этим методом настоящее и уж точно будущее. Практически все любительские открытия десяти последних лет сделаны на фотоаппарат или астрономическую камеру. Да, я согласен, что такой подход не столь романтичен. Это так. Но определите для себя, что для вас важнее – процесс или результат? Если вы ловите энергию Вселенной через окуляр, и я сейчас не шучу, то ваш путь – визуальный поиск. Это своего рода медитация, и это потрясающее чувство. Но если вы хотите сильно увеличить свои шансы на успех – то вам нужно использовать фотографический метод поиска новых комет. Ну и конечно вам никто не запрещает комбинировать их между собой.

Где искать? Да все там же, где и визуально. Вы не сможете конкурировать в проницании, так что ищите там, где не работают обзоры или велик шанс, что они пропустят объект: сумеречный сегмент, околополярные области и вдобавок – Млечный Путь. Почему? Все просто – программные алгоритмы автоматического поиска объектов «сходят с ума» от такого количества звезд. С этим явлением борются, но пока еще полностью не победили. Да, кадры вычитаются, чтобы убрать неподвижные звезды фона, но так как мы наблюдаем через толщу земной неспокойной атмосферы, размер и форма изображений звезд немного меняются. Поэтому на повторном кадре поисковой площадки, снятом через пятнадцать минут, изображения звезд будут немного другими. При их вычитании образуется «бахрома» – мусор, который нужно исключить из вычислений. Объект на одном из снимков может попросту попасть на звезду и его не будет видно, а если звездное поле очень плотное – его изображение наложится на фоновый источник не только на одном кадре. Все это сильно уменьшает коэффициент полезного действия автоматизированных программных комплексов детектирования объектов. Раньше некоторые обзоры просто обходили Млечный Путь, сейчас разрывов уже не делают, но эффективность обнаружения все равно заметно ниже, чем в других областях небесной сферы, – и этим нужно пользоваться!

Если вы наблюдаете с помощью крупного любительского телескопа, позволяющего достичь проницающей силы 19–20 звездной величины, то вам следует обращать внимание на интернет-ресурс, показывающий, где и когда проводились обзорные наблюдения основными поисковыми телескопами. Это так называемая карта покрытия, и находится она по адресу: https://minorplanetcenter.net/iau/SkyCoverage.html. Именно здесь публикуются все области покрытия основных профессиональных и серьезных любительских обзоров, причем вы сможете отфильтровывать их по проницанию и дате. К примеру, наблюдения в той же области, где прошедшую ночь работал 180-сантиметровый телескоп, имеют мало смысла, скорее всего, вы просто потратите наблюдательное время. Поэтому вам придется подстраиваться и идти на некоторые компромиссы. Если ваше рабочее проницание скромно, то можно не обращать внимания на покрытие, так как я уже описал те области, в которых вы все еще сможете поискать свою удачу.

Поговорим о режиме наблюдений. Исторически, в далекие времена, когда фотопленка была малочувствительна, для поиска новых комет использовались длительные экспозиции, длиной в час и даже больше. Тогда для каждой поисковой площадки, равной полю зрения фотоснимка, получали лишь один кадр и после проявки искали наличие «смазанного» из-за собственного движения объекта. Минус такой техники очевиден. За ночь телескоп обследовал лишь несколько поисковых площадок, при этом сигнал эффективно копился только для далеких объектов Солнечной системы, которые за время экспозиции оставались практически неподвижными, а для близких полезный сигнал распределялся по всему треку, в который вытягивалось изображение объекта, и его общая поверхностная яркость была ниже. Позже стали использовать другой подход – получение нескольких кадров одной площадки, разнесенных по времени. Это могли быть десятки минут, часы и даже сутки. В настоящий момент подавляющее большинство обзорных телескопов работают по схеме, подразумевающей получение трех-четырех кадров с интервалом 15–30 минут. Если у вас короткофокусная оптика и большой масштаб изображения, то этот интервал можно увеличить до часа.

Выбор оборудования здесь еще шире, чем при визуальном поиске. Основные критерии: светосила и апертура. Как раз здесь светосила не только характеризует короткофокусность объектива, а значит, и большее поле зрения, но и дает возможность быстрее накапливать сигнал. Чем короче экспозиция при одинаковом проницании кадра, тем бо́льшую область неба вы сможете покрыть за наблюдательную ночь. Для начала вы можете попробовать поиск со старыми светосильными объективами времен СССР и обычным цифровым фотоаппаратом. Имейте в виду, что фокусное расстояние объектива должно быть согласовано. Выбирая светосильный короткофокусный или нормальный объектив, вы получите не только большее поле зрения, но и больший масштаб изображения (количество угловых секунд, приходящихся на один пиксель изображения), то есть сможете фиксировать лишь протяженные и яркие кометы, конкурируя уже с визуальными наблюдателями. Так что рекомендую выбирать фокусные расстояния от 85–105 миллиметров при пересчете на кадр 36×24 миллиметра, который часто называют «полным кадром».

Любительский телескоп для фотографического поиска комет

Какой фотоприемник выбрать? Им может быть фотоаппарат или специализированная камера. В чем же различия? Я не буду брать во внимание профессиональные астрономические монохромные камеры стоимостью свыше 10 тысяч долларов США, ограничусь лишь любительскими моделями. Выбирая полнокадровый фотоаппарат, вы получите большее поле зрения и приемлемую цену. К минусам можно отнести низкую квантовую эффективность (процент «пойманных» фотонов к общему числу попавших на пиксель-сенсор), заметное падение проницания из-за наличия цветного фильтра перед матрицей и сильный тепловой шум на длительных выдержках из-за неохлаждаемой конструкции. Используя монохромные любительские камеры с охлаждением, вы получаете многие плюсы профессионального оборудования, но для удержания стоимости можете потерять в размере сенсора, а значит, и поля зрения. Если вы очень хотите найти комету, то используйте полнокадровую монохромную камеру, я думаю, что этот вариант близок к оптимальному.

Следующий шаг – телескоп с фотоприемным устройством. Здесь нужен все тот же «кометоискатель». Короткое фокусное расстояние, максимальная светосила и доступная вам апертура. Оптимально – от 40 сантиметров, но вы можете использовать и более скромные размеры. К примеру, Геннадий Борисов успешно открывал кометы с 190-миллиметровым светосильным телескопом «Генон» (f/1.5). Его последние открытия, о которых мы еще поговорим, сделаны уже с солидным и уникальным 650-миллиметровым телескопом со светосилой f/1.5! Это ультимативный кометоискатель, который драматически повысит ваши шансы на открытие – апофеоз любительского поиска, конкурирующего с небольшими профессиональными обзорными телескопами, ведь обзор «Каталина» использует для своих наблюдений телескоп, апертура которого больше лишь на три сантиметра, а обзорная программа ATLAS – и вовсе полуметровые широкопольные телескопы.

Говоря о фотографическом поиске, нельзя не затронуть его важнейшую составляющую – программное обеспечение. Это может быть как простейшее решение в виде программы для ручного блинкования цифровых кадров, которую в свое время, с еще аналоговыми снимками, использовал Клайд Томбо, открывший 18 февраля 1930 года Плутон. Смысл этой процедуры прост – наблюдатель быстро меняет изображения одной поисковой площадки, превращая их в подобие анимации, на которой как раз и обнаруживает движущиеся объекты (программы MaximDL, Astrometrica, IzmCCD). Подобные программы могут быть и бесплатными, но они предполагают много ручной работы. И чем больше ваши кадры по размеру, тем больше объем выполняемой работы, ведь исследовать изображения придется с увеличением, чтобы не пропустить то, что вы ищете.

Более сложное программное обеспечение, которое берет на себя часть вашей работы и само подготавливает для вас список кандидатов в новые объекты, обычно доступно на коммерческой основе (PinPoint, SkySift, Prism, Tycho). Это позволит вам более оперативно обрабатывать отснятый за наблюдательную ночь материал, что немаловажно. Именно с подобными программами работают и профессиональные обзоры, с той лишь разницей, что у них программное обеспечение свое и часто закрытое. В конце концов, фильтрация отобранных кандидатов сводится к тому, что астроном-наблюдатель решает: реален обнаруженный объект или нет. А это вполне может быть «хитрый» шум или какая-то другая помеха, к примеру высокоэнергетическая космическая частица, которую астрономы называют «космиком», или даже блик от близкой яркой звезды. Да, и это направление тоже бурно развивается и на помощь астрономам приходит глубокое машинное обучение и нейросети, но пока глаз опытного наблюдателя остается наиболее точным инструментом. В такой работе множество нюансов, но это тема уже совсем другой книги или даже скорее учебника. Так что, как мне кажется, для моего обзорного описания этого вполне достаточно. Перейдем к тому, что одинаково важно для любого из рассмотренных методов поиска.

В первую очередь это условия наблюдений, главным из которых является ваше небо над головой. Жители городов, выезжая на отдых к морю или в горы, восхищаются красотой ночного неба, которое выглядит совсем по-другому, чем в городе. Вместо засвеченного серого небосвода перед их взором предстают черные небеса, не испорченные световым загрязнением, искрящиеся мириадами звезд. Под темным горным небом средний человек может видеть несколько тысяч ночных светил и далеких миров. Без наличия хороших условий наблюдений любой поиск, будь то визуальный или фотографический, теряет свою эффективность. Особенно это касается поисковых наблюдений с максимально достижимым проницанием. Но для начала стоит определить параметры условий наблюдений. Известный американский визуальный наблюдатель и ученый, исследователь комет и переменных звезд Джон Бортль ввел шкалу, по которой любой астроном-любитель, обладающий минимальным набором знаний, может оценить темноту и качество своего ночного неба.

Я лишь кратко опишу эту методику, ведь для большинства читателей она сведется к выбору между самыми высшими баллами по шкале Бортля (чем выше балл, тем хуже небо). Итак, если вы можете отчетливо видеть галактику Треугольника (М33), а центральные области Млечного Пути в созвездиях Стрелец и Скорпион настолько ярки, что даже отбрасывают тень, – поздравляю, вы находитесь под идеально темным небом (1 балл), которое наблюдал очень малый процент жителей Земли. Если вы отчетливо видите структуру Млечного Пути и все еще можете видеть М33 прямым зрением, то это небо 2 баллов. Млечный Путь выглядит размыто, без особых деталей, но вы легко находите на небе туманные пятнышки шаровых скоплений М4 и М5 в Скорпионе и Змее, а также М15 и М22 в Пегасе и Стрельце – над вашей головой небо 3 баллов. 4 баллам соответствует небо, при котором вы все еще видите галактику Треугольника боковым зрением. Можно сказать, что это типичное деревенское небо в достаточной удаленности от крупных городов. Если это не так, но вы видите зодиакальный свет – слабое рассеянное свечение, видимое осенью перед восходом или весной сразу после заката, вызванное рассеянием солнечного света частицами межпланетной пыли вблизи плоскости эклиптики, то ваше небо оценивается в 5 баллов по шкале Бортля. Никогда не видевшие этих столпов света, но все еще различающие бледные очертания звездной реки Млечного Пути в темную ночь, живут под небом 6 баллов. Вот мы постепенно подходим к тому, что видит большинство из нас – типичному небу крупных городов и их пригородов. Вы уже не видите даже призрачных очертаний Млечного Пути, но вам хорошо видны все семь звезд известного астеризма – Ковша Большой Медведицы? Это 7 баллов по Бортлю. Если нет, но вы все еще в состоянии увидеть слабое туманное пятнышко нашей гигантской соседки – галактики Андромеды (М31), то над вами небо 8 баллов. Если не видите и этого, то вы житель мегаполиса с небом 9 баллов, которое, к сожалению, скорее всего, не позволит вам найти новые кометы.

Не стоит сразу расстраиваться, ведь всегда можно попробовать улучшить свои условия наблюдений, перебравшись под более темное небо. Пара часов на автомобиле от Москвы, и вы это сразу почувствуете. Да, такие выезды будут эпизодическими, что тоже не увеличивает ваши шансы на успех, но если желание настолько сильно, то вам придется, как Юдзи Хякутакэ, перебраться под более темный небосвод и уже там искать лучшие места с минимальной засветкой и открытым горизонтом. Если такой возможности нет, то ваш вариант – контроль областей Эверхарта на закате и особенно под утро, на восходе. Ведь именно тогда вы будете осматривать сегмент неба, который только-только стал доступен для наблюдений после соединения с Солнцем. Еще один вариант – использование удаленного телескопа, вашего или арендованного. Это отдельная большая тема, которой я немного коснусь в последней главе книги.

И вот, после долгих скитаний по небу в предрассветных морозных сумерках или сотен часов, проведенных за блинкованием кадров, вы находите то, что так долго искали. Я вас понимаю, это очень волнительно, но мой первый совет – успокойтесь. Чтобы не упустить птицу счастья, нужно просто сделать свое дело четко и быстро, а эмоции будут вам только мешать. Ниже я опишу алгоритм действий по проверке возможного открытия. Давайте привычно начнем с визуального открытия и представим, что вы в поле, у вас с собой телефон, возможно, компьютер и интернет. Это все, что нужно.

Первым делом вы должны аккуратно и максимально точно зарисовать положение странного объекта относительно близких опорных звезд, обязательно подтвердив его движение повторным наблюдением. После чего можете использовать карту неба с экваториальной сеткой координат или – ведь мы живем в XXI веке – программу-планетарий. С ее помощью вы сможете определить экваториальные координаты объекта с достаточно высокой точностью, которая была недоступна визуальным наблюдателям прошлого. Здесь может возникнуть сложность, связанная с тем, что при наблюдениях в сумеречном сегменте вам будет недоставать близких опорных звезд; тогда придется использовать более яркие, но далекие «маяки». Безусловно это снизит точность определения положения. Для таких случаев вам понадобится компьютеризированная монтировка, снабженная датчиками положения. Тогда, если телескоп был верно «привязан» по звездам, никаких проблем не будет, поскольку вы всегда будете знать, куда в данный момент направлен луч зрения. Подобная техника доступна даже для отличных кометоискателей на монтировке Добсона. И пусть у вас не будет возможности управлять наведением телескопа с компьютера, но даже при его механическом передвижении руками умная электроника будет показывать вам верные координаты.

При фотографическом поиске и последующем анализе кадров, записанных в формате простой цифровой фотографии (к примеру, JPEG или HEIC) или же астрономического снимка в профессиональном формате FITS, у которого безусловно есть свои преимущества, необходимо также получить координаты нового объекта. FITS (англ. Flexible Image Transport System) – это цифровой формат файлов, используемый для записи, передачи и редактирования научных изображений и их метаданных. Помимо самого изображения – по сути, массива значений яркости каждого пикселя, содержащего обычно 2¹⁶ или 2³² отсчетов или градаций (для обычного фото в формате JPEG этот параметр равен всего 2⁸, то есть 256), в FITS-файлах присутствует вся необходимая информация для их обработки – заголовок (header). Прочитав его, ваша программа обработки будет знать параметры экспозиции, экваториальные координаты центра кадра и еще десятки различных параметров, часть из которых при использовании обычного фото вам придется вводить самому вручную. Если вы используете обычные цифровые снимки, то могу порекомендовать онлайн-сервис Astrometry.net, который поможет вам легко «привязать» ваш кадр к экваториальной координатной сетке. Итак, снимки загружены, успешно проведена их компьютерная астрометрическая редукция, то есть на изображение «наложена» сетка координат, и вы получаете точные данные о положении вашей находки.

Если вы используете программу-планетарий, убедитесь, что она позволяет загружать данные о новых кометах и что каталог комет актуален. Предположим, что на месте вашего объекта нет ни известных комет и астероидов, ни звезд и объектов дальнего космоса. Это обнадеживает, но все же я настоятельно рекомендую сделать еще одну «официальную» проверку. Для этого вам необходимо воспользоваться одним из онлайн-сервисов Центра малых планет для идентификации ваших измерений: MPChecker и CMTChecker. Разница между ними в том, что первый пытается отыскать ваш объект в обоих каталогах малых планет Солнечной системы: астероидном и кометном, а второй ищет лишь в каталоге комет. Рекомендую использовать первый вариант, и вот почему. Бывали случаи, когда «новую» комету обнаруживали на том месте, где должен был находиться обычный астероид, но у него почему-то «отрос» хвост. Это могло произойти как из-за реально начавшейся кометной активности редкого класса комет Главного пояса (комета 238P/Read), так и вследствие космического столкновения («комета» 354P/LINEAR) или разрушения объекта из-за вращательной нестабильности («комета» 331P/Gibbs). В любом случае первым зафиксировать подобное явление почетно, и ваше открытие будет иметь заметное научное значение. Второй вариант скорее уже является неким атавизмом. Когда компьютерные мощности были не столь велики, расчет положения малых тел Солнечной системы занимал продолжительное время, и для ускорения этого процесса производился перебор меньшего числа объектов, к примеру только комет или астероидов, сближающихся с Землей. В настоящий момент поисковый запрос по одному положению для всех известных малых тел Солнечной системы занимает всего пару десятков секунд.

В открывшейся форме необходимо ввести дату и всемирное время наблюдений, полученные нами экваториальные координаты на эпоху J2000, ниже можно установить предел проницания, поисковый радиус, который стоит расширить, если используется визуальная оценка положения найденного объекта на небесной сфере, и код обсерватории. Если его нет, то выбирайте значение «500» – тогда будет использован расчет геоцентрического положения объекта (как будто вы наблюдаете из центра Земли), или же IAU-код ближайшей к вам астрономической обсерватории. Для Москвы это Краснопресненская обсерватория МГУ (код «105») и Звенигородская обсерватория Института астрономии РАН (ИНАСАН, код «102»), для Санкт-Петербурга код Пулковской обсерватории – «84». После расчетов вам будет выведена информация обо всех объектах внутри поискового радиуса с заданными ранее параметрами. Если список пуст – поздравляю, вы еще на один шаг ближе к своей мечте. Самое время подготовить сообщение об открытии!

Когда я в 2010 году открыл свою первую комету, то был к этому абсолютно не готов. Я даже не знал, как правильно оформлять вожделенное письмо об открытии. В ту ночь мне пришлось спешно что-то придумывать самому, так как подсказать мне было попросту некому. Я был первопроходцем среди всех любителей астрономии в нашей стране и уже позже помогал оформить подобное письмо Геннадию Борисову, когда он в 2013 году открыл свою первую комету C/2013 N4 (Borisov). И я буду по-настоящему счастлив, если кому-то из вас пригодится эта инструкция.

Вы можете использовать приведенный ниже шаблон, заменив необходимые данные на свои. Он создан для случая фотографического открытия кометы, но вы легко сможете его трансформировать и для описания визуального открытия.

[ваше имя, к примеру L. Elenin] ([имя обсерватории]) report about discovery a possible comet [ваше внутреннее обозначение объекта (семь символов), к примеру, E000001]. Object was detected on [на скольких кадрах виден объект] images taken with [апертура телескопа в метрах]-mf/[светосила] [тип телескопа или фотообъектива: reflector, refractor, astrograph, lens] + CCD on [месяц] [дата и время в десятичном формате: полдень десятого числа записывает как 10.5], [год]. The diffuse coma of the new object is about [диаметр комы, в угловых секундах дуги]´´, tail length is [длина хвоста, в угловых секундах дуги]´´ in PA [позиционный угол в градусах] deg. Astrometric measurements were sent to MPC.

Во втором блоке данных нужно записать ваши измерения. В качестве примера используются данные об открытии моей первой кометы C/2010 X1 (Elenin): дата и время, экваториальные координаты, блеск и фильтр (для визуальной оценки используйте «V»), фамилия наблюдателя. Это электронное письмо необходимо отправить на почтовый адрес: [email protected]. Помимо телеграммы об открытии, желательно выслать астрометрические измерения в Центр малых планет на электронный адрес [email protected] с пометкой о возможном открытии новой кометы (тема письма «New Comet»). К сожалению, описание этого формата и его заголовка, вкупе с новым форматом ADES – громоздко, и я решил вынести его за пределы этой книги. Более детально с ним, а также с другими техническими вопросами, вы можете ознакомиться самостоятельно по адресу: https://minorplanetcenter.net/iau/info/Astrometry.html.

Письма отправлены, и остается лишь ждать. Если вы отослали свои измерения в Центр малых планет, то сможете в реальном времени наблюдать, как ваш объект подтверждают обсерватории по всему миру. Здесь кроется еще один важный нюанс. С увеличением измерений и наблюдательной дуги орбита новой кометы будет уточняться, и не исключена возможность, что вашу находку смогут отождествить с возвращением давно не наблюдавшейся кометы. Тогда ваше открытие превратится в переоткрытие, что тоже полезно и важно, но, конечно, не так престижно. Но если этого не произошло, то через несколько суток будет опубликован долгожданный циркуляр, который официально возвестит об открытии кометы, названной вашим именем. Мечта осуществилась, поздравляю! Это отличное достижение, ведь на сегодняшний день общее число открывателей комет значительно уступает числу людей, побывавших в космосе. На весну 2022 года за линией Ка́рмана побывало 587 землян, а открывателями комет за все время исторических наблюдений пока стали лишь 465 человек. Добро пожаловать в клуб!

В заключение хочу рассказать о текущих правилах именования комет, которые необходимо знать для исключения возможных недопониманий. Итак, комета будет носить ваше имя, если и само малое тело Солнечной системы, и его кометную активность открыли именно вы. Бывает так, к примеру, как это случилось со мной и одной из моих комет, когда один человек открывает сам объект, не понимая, что это комета из-за ее малой активности, а второй находит кометную активность уже известного «астероида», открытого кем-то другим. В этом случае комета получит двойное название. Двойное или даже тройное название получают кометы, открытые независимо несколькими наблюдателями. Независимым открытие считается, если сообщение о нем получено до момента публикации новой кометы на странице подтверждения Центра малых планет (Possible Comet Confirmation Page, PCCP). В противном случае ваши измерения будут считаться лишь независимым подтверждением. Хотя уже давно не было прецедентов независимого обнаружения кометы более чем тремя первооткрывателями, но нужно рассказать и об этом варианте. В подобном случае комета получает некое обобщенное имя, к примеру: комета Затмения или Большая Южная комета.

Вот и все. Если при чтении этой главы вам показалось все запутанным и сложным, то уверяю вас, что стоит только заболеть кометами и сделать свои первые шаги, как эта тема увлечет вас, и через непродолжительное время все встанет на свои места. В далеком 1997 году открытие кометы казалось мне абсолютно несбыточной мечтой. Но если идти к своей цели, то невозможного мало. И это не пустые красивые слова. Открыть комету сложно, не буду лукавить, отсюда и такая статистика по первооткрывателям, но чувства, которые вы испытаете при осуществлении своей мечты, вознаградят вас за все. Понимаю, для жителей городов, не имеющих доступа к телескопам, расположенным в местах с хорошим астрономическим небом, эта цель еще более призрачна, но есть один выход, и о нем я уже рассказывал в главе, посвященной околосолнечным кометам. А пока желаю вам мечтать, упорно идти к своей мечте и во что бы то ни стало реализовать ее. Ну и конечно – удачи!