ほしぞloveログ

天体観測始めました。

カテゴリ: 観測・撮影

FC-76のセカンドライトで電視観望を試してみました。

名古屋スターベースの閉店前に手に入れた
対物レンズが白濁しているFC-76。昼間にアイピースで景色を見て全く問題なさそうなので実戦投入を決意。夜に一度月でコントラストの低下を試してみたのですが、他の鏡筒と比べると少し落ちるものの、単体ではわからないくらいでした。

次の課題は星や星雲などを試すことです。どれくらい白濁が影響するのか?先ずは簡単に電視観望で見てみました。


機材、条件など

鏡筒: タカハシ FS-76 (口径76mm, 焦点距離600mm) + 旧フラットナー
架台: AZ-GTi(経緯台モード)
三脚: Gitzo GT3840Cをシステマティック化 + AZ-GTi用のハーフピラー 
センサー: ZWO ASI294MC Pro
フィルター: なし 
日時: 2019年6月1日、22時半頃から
場所: 富山市下大久保
月齢: 27.1
SQM: 19.05 

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FC-76本体より高くついたK-ASTECの鏡筒バンド、プレート、持ち手は快適そのもの。特に持ち手は、これくらいの大きさがあるとしっかりホールドして運ぶことができます。持ち手のところにつけたASI178MCでの電視ファインダーも、特に運搬に邪魔になるようなことはありません。水準器も上手い具合についたので、AZ-GTiの初期アランメントの水平出しも簡単で、今回も一発でベガが入りました。

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AZ-GTiだとカメラのケーブル一本だけの接続なのであいかわらず楽なもんです。FS-60CBより鏡筒は重くなっていますが、AZ-GTiで特に問題なく駆動することができました。


電視観望に適した焦点距離

これまで電視観望はFS-60CBを主に使ってきましたが、FC-76にした場合に一番大きく違うところは焦点距離です。FS-60CBは355mmでしたから、2倍を切るくらいの焦点距離になります。そのため小さいものはより大きく見えるのですが、大きいものが画面に入りきらなくなってきます。カメラはフォーサーズのASI294MC Proを使っているのですが、なかなかフルサイズで電視観望に適したものを探すのは大変ですし、むしろさらにセンサーサイズが小さくなる方が最初に試す場合などは現実的なのかと思います。

今回見た惑星状星雲のM57なんかはかなり小さいので焦点距離が長い方が有利なのです。一方、例えば今回も試したのですが、北アメリカ星雲は全体像が見えなくてよくわからなかったですし、M8ラグーン星雲でも結構いっぱいいっぱいでしょう。秋冬だとM31アンドロメダ銀河やM42すばるは全然入りきらず、M42オリオン大星雲は画面いっぱいに広がります。

こうやって考えると、電視観望で見せることのできるネタの結構な割合を落としかねないので、実は焦点距離600mmというのは、フォーサーズカメラでも電視観望にはすでに長すぎの感があります。必要ならレデューサーなどの併用を考えて、焦点距離を短くできるようにしておいた方がいいかもしれません。

また、焦点距離が長いということは鏡筒の長さも長いということを意味します。実際に動かしてみて気づいたのですが、M57が天頂近くに来た時に、鏡筒に取り付けたカメラが三脚に当たるということがありました。アラインメントを合わせなおしになってしまい、時間が勿体無いのでこれも注意が必要です。

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実際の観望の様子

この日は昼くらいからずっと曇っていて、22時頃から少し星が見えてきた程度です。夏の大三角はまあまあわかります。ここらへんの北東の一部の分を除いて、基本的に薄い雲がかかり透明度はかなり悪い方でした。例えば肉眼だと、南では木星は見えますが、アンタレスは時間によってなんとか分かるくらいで、さそり座の形はほとんど全くわからないというくらいです。西はほとんど星が見えなく、北も光害と雲でダメ、天頂近くにある北斗七星は形がわかるくらいでした。こんな状態なので、とりあえず見えそうなものだけを試してみることにします。

先ずはM57。2秒露光で、Live Stackしています。ほおっておくと3分経つと一からスタックするようにしていて、下の写真は2分20秒くらい経ったところで撮影しています。実際には最初の10秒、20秒くらいでノイズがどんどん落ちていくのがわかり、あとは見た目はほとんど変化ないです。

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透明度の割に思ったより綺麗に見えています。中心星も何とか見えているので、分解能もまずまずです。これまでの口径60mmから76mmに変わった効果が出ているようです。これだけ見えるなら、少なくとも電視観望レベルではレンズの白濁はあまり気にしなくていいのかと思います。

ちなみに、上の画面ではかなり拡大表示していて、実際の画角は下を見てもらえればわかります。M57はやはりかなり小さい印象です。ASI294MCの画素数が多いため、上の画面くらいまで拡大してもそこそこ見えるわけです。

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次はM27。結果だけ載せておきます。ちょっと淡いですね。

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ついでに三烈星雲です。かなり無理してかろうじて色が出た感じです。透明度が悪いのでまあこのくらいなのでしょう。
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まとめ

あまり空の様子は良くなかったのですが、M57を見ている限り今回の目的のレンズの白濁は電視観望くらいでは特に問題にならないレベルなのかと思います。ただ淡いのが出なかったので、空の透明度のせいでなく、もしかしたら白濁レンズのせいもあるかもというのがふと頭をよぎりました。もう少し空がいい状態の時に今一度試してみたいと思います。

今回は白濁の問題というよりも、FC-76の焦点距離の長さでいろいろ制限されてしまったような感じでした。FS-60CBの方が軽くて取り回しがいいし、より広角なので見える天体が増えて、電視観望に適しているのではないかということです。

むしろFC-76を撮影に使ってみたくなりました。新フラットナーのFC-76用のリングはもう買ってあるので、次は撮影を試してみようと思います。FS-60Q状態と焦点距離が同じなので、直接の比較ができそうです。これでもし白濁が問題になるようなら、白濁除去の方法を考えようと思います。


仕事で疲れて帰ってきて遅めの食事をとり、ふと外に出ると綺麗な星空。月が出るまでにあと少しだけ時間があります。こんな日は撮影などせずに、自宅の庭でのんびりと星座ビノで星空観察をすることにしました。星座はPCを横に持ってきてStellariumで確認しながら見ます。

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ベガを目印にこと座の三角形と平行四辺形を確認。光害で目で見えなくても星座ビノならはっきり見えます。白鳥座も屋根から登ってくるところです。南東から東の空にかけて蛇の頭から尾っぽまで辿り天頂方向へ、へびつかい座の大きな盾型を確認。

天頂付近にはかんむり座とヘラクレス座の四角が見えます。M13を見ようと頑張りましたが、流石に星座ビノだと厳しかったです。

西の方にはまだからす座がかろうじて残っています。コップ座は屋根に隠れて一部のみ見えます。しし座は西の住宅の間に頭から突っ込んでいきます。

南にはさそり座が見えます。星座ビノだとS字まではっきりわかります。S字の先をよーく見ると大きな球状星団のM7も星座ビノでかろうじてわかります。M8干潟星雲もうっすら見えました。M6はどうしても見えませんでした。サソリの右には天秤座の四角があります。南の空の透明度がいいのでしょうか、サソリの左隣の射手座も今日ははっきり見えます。

実は見始めてすぐに、かんたろうさんが車でやってきました。長野に行くついでに寄ってくれたみたいです。「なんかやってると思った」とのことです。二人で星座ビノの品評会です。かんたろうさんは星座ビノでM6も見えると言っていました。私よりもかなり夜目がいいみたいです。

今日出した星座ビノは、まずは笠井の「WideBino28」と、この間名古屋のSCOPIOに行った時に手に入れた同じく笠井の「CS-BINO」です。同じ笠井で見比べると面白いです。

倍率が2.3倍と高いWideBino28。より暗い星まで見えますが、視野が狭くなります。CS-BINOは安価で2倍(メーカー値)と倍率は少し低いですが、私は初心者にはむしろこちらの方がオススメです。まず税込で1万円以下と安価なこと、実際に見える星の数はWideBino28とそれほど差がありません。大きめの星座も視野に一度に入るので星座の形がわかりやすいです。

他にも出したのは、スコープテックの「星座望遠鏡」、NIKONのテレコンビノ、Cokinのテレコンビノです。最近目の度が進んで眼鏡があってきていないせいなのか、ピント調整がないテレコンバーターを利用したNIKONとCokinが見にくくなってしまっています。目が悪い人は絶対ピント調整がついている現行の市販品の方がいいと思います。ピント調整のあるなしで、思ったより見える星の数が変わることが実感できました。特に目が暗闇に慣れてきて、じっくり細かい星まで見だした時の星の数ははっきりと違いがあります。目のいい人や、子供はテレコンビノの方が調整なしでもよく見えるのでいいのかもしれません。

今日の見え方の順位をつけます。あくまで目が悪い私の今日の評価です。

CS-BINO = 星座望遠鏡 > WideBino28 > NIKON > Cokin

でした。何故か今日は広角で見える方が気に入りました。こと座とか、かんむり座とかの小さな星座はWideBino28の方がいいかもしれませんが、大きな星座はWideBino28だと一度に入りきらずにはみ出てしまうので、少し倍率が低いほうがいいと思います。ひずみはNIKONが一番少ないですが、実際に夜に星を見ていてもひずみは、少なくとも私はほとんど気になりません。それよりもピント合わせがあるかないかが評価を分けた形です。

一方目のいいかんたろうさんはかなり逆の評価で、あからさまな順位は聞かなかったですが、聞いた限りでは見たものの中では概ね

NIKON > WideBino28 > CS-BINO  >  Cokin

と言った印象ところでしょうか。かんたろうさんはひずみが気になるそうです。見る人の目の良さや、好みによって随分印象が変わるのかと思います。私もかんたろうさんも今日はCokinが最低。視野はものすごく広いのですが、見える星の数が(少なくとも目の悪い私には)少ないです。目がいいといかんたろうさんはどう見えたのでしょうか?でも星が少ないというのは同様の印象だったみたいです。観望会で大人気なのとは対照的な評価でした。かんたろうさんとはその後少しだけ望遠鏡を見て、23時過ぎでしょうか、これから長野の自宅に戻ると言って帰って行きました。

その後も月が昇ってくるまで星座観察をつづけました。その際、普通の双眼鏡も一緒に使うと楽しいことを発見しました。ビノで広角で星団を見て、あたりをつけて星図を見ながら頑張って星雲や星団を探すという楽しみ方です。42mmで倍率も大したことのない7倍です。それでも双眼鏡だとM6も星の集まりとしてよく見えました。星座早見盤とか星図アプリ、星座ビノ、双眼鏡をセットで準備すると楽しさ倍増です。誰にも邪魔されずに、一人で星座をトレースしていくのは至福の時間です。

たまには撮影とかを忘れてこんなふうに気楽に星座を見るのも楽しいものです。


前回、昼間にMEADE 25cmシュミカセで遠くを見てみると、どうも地面の揺れが星像を乱している可能性が高いことがわかりました。その結果を踏まえて、防振をして夜に実際の星像を確認してみました。

防振

まず、防振のシートとして百円ショップで耐震マットと、それをはさみこむコルク板を用意しました。

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こんな風に挟み込みます。これを三脚の足の下に置きます。

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ただしこれは結局失敗に終わりました。使い終わった後にはこんな風になってしまいます。

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コルク板だと、さすがにウェイトも合わせて50kgくらいになるものを3点だけでは支えきれないようです。後日改良バージョンで、三脚の脚が当たる上のコルク板を厚さ5mmのゴム板に取り替えてみました。

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この時の手で揺すってみた時の揺れ具合が以下の動画になります。


一秒間に4回くらい揺すると一番よく揺れるので、共振周波数が4Hzくらいということがわかります。かなり軟らかいのと、揺れを止めるとすぐに減衰することから、そこそこの防振性能はありそうです。

この状態でM57を見てみました。さらにいくつかわかったことがあります。どうも光軸があっているところと、あっていないところの差が激しいことがわかりました。この原因は、BSアンテナでの光軸調整をきちんと画角の真ん中で行わずに、そのまま見えた位置、すなわち真ん中からずれた位置で行なっていたからです。これは全部の画角を見ながら、焦点をずらしてやると内外像が同心円になっているところと片側に寄っているところがあることで、すぐにわかりました。これを副鏡を調節することでうまく画面中央が同心円になるように光軸を合わせてやります。

Capture_00002 03_25_02


それでも4隅にいくほど偏っていって同心円になっていないことがわかります。これはコマ収差からくるものと考えられます。このLX200-25は短焦点バージョンで、Fが6.3しかありません。コマ収差はFの2乗で効いてくるので、例えばF10のC8と比べると、(10/6.3)^2=2.5 倍程度コマ収差が大きくなります。これを緩和するために、コマコレクター を入れるのですが、MEADE用のものはもう入手が難しいため、手持ちのF6.0まで対応するバーダーのMPCC Mark IIIを使っています。F値が少しメーカー値から外れるので対応外なのですが、それでも下記の様にかなりマシになります。

Capture_00001 03_23_00

それでも左端がまだ偏っています。何度かやったのですが、どうしても毎回左端のみ偏ってしまいます。もしかしたら主鏡の方が傾いているのかもしれません。と、MEADE25cmについてやっとここら辺までわかってきという状況だというところでしょうか。とりあえずトリミングして中央部を使う分にはそこまで問題ではなさそうなので、今回はそのまま撮影を続けます。

さて、実際の撮影ですが、ターゲットは惑星状星雲のM57。かなり小さい星雲で、白色矮星の中心星が見えるかなど、分解能を見るにはもってこいです。星像肥大を防ぐラッキーイメージの手法を生かすべく、露光時間は5秒に抑えました。合計306枚撮影し、AutoStakkert!3で上位60%、合計15分18秒分をスタックしています。ただ、SharpCapでfitsフォーマットで出力するとモノクロのままなので、事前にPixInsightでDebayer処理をしてカラー化しています。スタック後Registaxで細部を出し、その後PixInsightでDynamicBackgroundExtraction、PhotometricColorCalibration処理をした後、ある程度のストレレッチをした段階画像が以下になります。

TIFF_lapl5_ap2685_RS_DBE_DBE_AS

この時点でもかなりの分解能が出ているのがわかります。ただ、やはり四隅はコマ収差の影響が見えてしまっています。その後PhotoshopCCに渡してもう少しあぶり出した後、中心部をトリミングしたものが以下になります。

TIFF_lapl5_ap2685_RS_DBE_DBE_AS_nik_cut4_nik
富山県富山市下大久保 2019/5/22 23:33
LX200-25 + CGEM II + ASI294MC(非冷却)
f=1600mm, F6.3, gain 420/570, 5sec x 306枚のうち上位60%を使用、総露出時間15分18秒
AutoStakkert!3, PixInsight , PhotoshopCCで画像処理後中心部をトリミング 



まだコマ収差の影響が見えてしまっていますが、ボテっと感がかなり改善され、分解能的にはそれほど悪くないレベルになってきました。シンチレーションの違いもあるので直接の比較はなかなか難しいのですが、それでも明らかに分解能は改善されていてこれまでで一番細かく見えているので、防振の効果はあったと言っていいのかと思います。

まだ15分程度の短時間のテストですが、今後トタール時間を延ばし、冷却もしてみた場合にどれくらい出せるのか、楽しみになってきました。

 

GW真っ只中、この日は星関連で大忙しです。もともと前日から高校生のS君が計画した観望会に参加する予定が、天気が悪くてこの日の夜からに変更。同じく1日午後に、名古屋でちょっと前に太陽を始めたkymさんと、正月に観望会をした名城公園で太陽観望を計画していたのですが、これも雨天で中止。でもせっかくなのでお話だけでもと、名城公園スターバックスで会うことにしました。

レジで抹茶クリームフラペチーノのVentiサイズを注文していたら、携帯が鳴りました。外で電話をかけている方がいたので、すぐにわかりました。でも実はトイレでその前にすれ違っていて、もしかしたらこの人かなあと密かに思っていました。

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スターバックスにPST(しかも鏡筒なし)。なかなかシュールです。


kymさんは元々天文少年だったとのことですが、長い間天文からは遠ざかっていて、定年を機にまた天文熱がよみがってきたとのことでです。ただ、夜になかなか観測することができないので、昼間でもできる太陽に興味が出てきて、ちょうどその頃このブログでも太陽を始めた記事を書き始めていて、それを読んでPSTの購入を決めたということです。いつも参考にしてくれているということで、嬉しい限りです。最初はPSTの眼視だけだったのですがそれだけだと飽きてしまって、昨年秋くらいから撮影を始めてどんどん面白くなってきたそうです。Twitterにアップすると撮影の腕も上がるとアドバイスを受け、太陽画像をちょこちょこ公開されていて、それを何かのきっかけで私が見つけてコンタクトを取ったのが今回の始まりです。昔の投稿を見ていくと、時とともにどんどん画像が綺麗によくなっていくのがわかります。最近では多分PSTでは限界近いくらいの腕になっているのではないかと思います。次はモノクロのカメラが...とか、PSTの次はどうするか...とか、やはり沼には底がないようです。

実際に会って話していた時に「なんで私に連絡を」とかおっしゃられていたのですが、ただえさえ数少ない太陽好きで、しかもPSTを使って撮影までしている人はそれほど多くはありません。もうこれは十分な太陽仲間です。しかもどんどん腕が上がっているということで、一度お話ししたかったわけです。PSTで普通のCMOSカメラで撮影しようとしても、通常はピントが合いません。私はアイピース口の長さを短くしましたが、kymさんはアイピース径と同じQHYシリーズを使って押し込んでいるのと、ASIシリーズではロープロファイルのアダプターを使って押しこむことでピントを合わせているそうです。前者のアイデアは知っていましたが、後者のアダプターの長さを短くすればピントが出ると言うのは知りませんでした。これだと撮影もだいぶん気軽になります。

テーブルではPSTを分解して中の構造とか見せたのですが、流石に改造まではということでした。とにかく太陽機器は値が張るので、至極まっとうな意見です。それでもやはり今のPSTの解像度の限界も感じているようで、60mmくらいはいつかと言っていました。もう少し太陽観測機器が安価になればもっと人口も増えるかと思いますが、エタロン部だけは精度が段違いなのでなかなか難しいのかもしれません。この日は小雨でお話だけでした。できれば一緒に太陽を見たかったです。太陽電視観望でも十分楽しめることを見て欲しかったです。

2時間ほど話して、一旦自宅に帰り昼寝。夜の観望会に備えます。
後半に続く


 

先週4月13日、土曜日の太陽黒点は、シンチレーションの観点からもどうやら相当状況が良かったようです。休日だったこと、久しぶりの大きな黒点だったこともあり、他の方の画像も随所にアップされていました。これまでほとんどの場合疑似カラーで画像処理をしていたのですが、コントラストの観点からか多少情報が出にくいようで、モノクロので処理してみました。

Capture_09_09_59__09_09_59_lapl5_ap2548_IP_mono_cut_small

カラー画像と比較するとわかりますが、モノクロの方がコントラスト的に細部がより鮮明に見えます。黒点などは無理に疑似カラー化せずにモノクロの方がいいのかもしれません。

その後、17日と19日、時間を少しだけ見つけて撮影を試みました。17日は夕方太陽が沈む寸前でさすがに低高度で厳しかったこと、19日は昼間でしたが、薄い雲がちょうどかかっている時間しか取れなかったの、いずれも13日の画質にははるかに劣ります。

Capture_17_22_26__17_22_26_lapl5_ap2308_IP_cut_small
2019/4/17、西に沈む寸前。


Capture 12_23_06_lapl5_ap2324_IP_IP_cut
2019/4/19お昼頃。新たな黒点が左上に見えています。

画像のクオリティの違いを除いても、どうやら活動がすこし弱くなってきたように見えます。また、19日の画像には小さいですが新たな黒点が出てきたことがわかります。昨日19日の時点でかなり西寄りになっているので、週末には活動領域をまた真横から見ることになりそうです。再びジェットのようなものを撮影できると楽しいのですが、天気はどうなのでしょうか。土曜日は撮影できないので、日曜にかけていますが、どうやらちょっと天気は期待できなさそうです。

13日の画像はおそらく口径で制限された分解能に達しつつあるようです。本格的に20cm計画を再稼動しようかと思っています。

ラッキーイメージングを少し始めたのですが、どうも腑に落ちません。トラベジウムの分離がイマイチできていない気がするのです。


星像の大きさについて

もともとは、MEADEの25cmシュミカセで0.1秒と1秒と10秒で星像を比べたのがきっかけです。もしシーイングが悪いせいで揺らぐなら、露光時間が短い場合と長い場合で、星像にあからさまに差がつくはずです。ですが、結果は差はつきますが本当にごくわずか。いろいろ試していたとき気づいたのが、そもそも中心像でもボタっとしていて、星像が大きすぎるのではないかということ。

それでも念の為ですが、M42を高解像度で撮ったと言われている、他の方の、すでに画像処理を施した他とトラペジウム周りを見比べてみると、自分のものはベストではないが、それほど悪いわけでもなさそうです。画像を見比べただけの分離度はそんなに差はありません。

また、もう一つ気づいたことがあって、微恒星がどこまで出るかも一つの指標になりそうです。例えばトラペジウムだけを分離度よく見せかけようとしたら、画像処理でどうにかできてしまいます。でも微恒星が写るかどうかは解像度に結構依っているようで、トラペジウムだけよく分離しているように誤魔化しても微恒星が出てこなくなります。なので、微恒星も同時にみるとどれだけ分解能が出ているかが判別しやすくなります。


目的

と、ここまでが前置きで、今回試したかったのは果たして理屈の上ではどれくらいの分解能があるはずで、実測した分解能とどれくらい乖離があるかを見極めることです。

もともとの目的は、今の手持ちのMEADE25cmおよびC8の性能がきちんと出ているのか、まだ性能が引き出せるい可能性があるのかを探りたいということです。要するにボテっとしている星像はこんなもんで正しいのか、それとももっと改善できるかが知りたいのです。

今回検討したことは4つ。
  1. エアリーディスク(Airy disk)
  2. レイリー限界(Rayleigh criterion)
  3. スポットダイアグラム(spot diagram)
  4. シーイング(seeing)
です。


エアリーディスク

エアリーディスクによる星像がどのようになるかですが、式の上ではエアリーディスク径Dairy

DD=2.44Fλ

のようになります。ここで、は鏡筒のF値で、λ は波長です。ただ、エアリーディスク径といっても、式だけみると一体どこの径のことを言っているのかよくわかりません。よく調べてみると直径とのことです。それでも直径といってもどこのことなのか?これはなぜこの式が出てきたのかの導出を調べるとすぐにわかります。エアリーディスクの振幅は横軸を星像の半径方向、縦軸を振幅ととると1次ベッセル関数で表すことができます。式としては
2J1(x)/x

となり、半径 の関数である1次ベッセル関数 J1(x) を半径xで割ったような式です。この式の導出自身は平面波仮定した波素を無収差レンズに入れた時に、結像点でどのような振幅になるのかを積分してやるのですが、ここでは式の導出自体は目的ではないので、解説はその他専門の文献に譲ります。

上の式は振幅なの、実際の光強度にするためには2乗してやる必要があります。2乗したものをグラフに表すと、
airydisk

のようになります。エアリーディスク径といっているものは、このグラフで0からみて正負の方向に最初に0になる点の間の距離のことを言います。この点を求めるのはちょっと面倒なのですが、Mathematicaなどがあれば

In[192]:= FindRoot[(2 BesselJ[1, x]/x)^2 == 0, {x, 1, 5}]

Out[192]= {x -> 3.83171}

のように簡単に求めることができます。最初にゼロになるxは+/-3.83程度とわかります。

なんでこんなことをするかというと、実際の星像では強度がゼロになるところなど見えるわけがなく、普通真ん中が明るくて徐々に暗くなっていくような正規分布のような強度を持っているものにはFWHM(Full Width Half Maximam, 半値全幅)といって、最大強度の半分になるところの直径で評価します。

ではエアリーディスクのFWHMはどれくらいでしょうか?先ほどの式を2乗したもので、今度は0ではなく0.5になるようなところを求めればいいということになります。

In[198]:= FindRoot[(2 BesselJ[1, x]/x)^2 == 0.5, {x, 1, 5}]

Out[198]= {x -> 1.61634}

で、xが+/-1.62程度です。上のグラフで見ても実際にそれくらいのところですね。 なので、エアリーディスクの式を1.62/3.83=0.42倍したものがFWHMでみたエアリーディスクからくる星像と考えることができます。波長は目視の標準的な緑の550nmを選び、例えばC8の場合F10を考えると

DC8,FWHM=2.44Fλ=2.44×10×0.55[um]=5.66[um]

となり、FWHMでみたエアリーディスク径は5.66[um]となります。

これを現在使っているASI294MCProで何ピクセルに相当するかも見たいので、画素ピッチ4.63[um]で割ってやると、1.22[pixel]となりますが、これだけみるとエアリーディスク径とピクセルサイズが大体同じくらいと、ずいぶん小さいことがわかります。

さらに、um(マイクロメーター)単位のものを秒角(arcsec)で表すために、umからarcsecに変換することを考えておきます。式としては

Cumarcsec=tan(12×60×60π180)×2×f×1000

となり、焦点距離 に依存します。基本的にはある焦点距離のレンズを通したものが、ある大きさ[mm]のセンサー面で結像し、そのセンサーの大きさを単位1としたという意味です。tanの中のセンサーの大きさ「1」を2で割っているのは、センサーの真ん中から片側分の大きさで決まるからです。3600で割っているのは秒から度にするため、あと、Excelなどの関数で計算する場合は単位がラジアンなので度からラジアンへの変換係数として180度で割って、πをかけています。最後の1000倍はセンサーの大きさを[mm]単位、エアリーディスクを[um]と考えたための変換係数です。

例えばC8の焦点距離200mmを入れてやると変換係数は9.70[um/arcsec]となりますが、実はエアリーディスクがF値の関数なので、エアリーディスクのF値と変換係数の焦点距離fがキャンセルします。そのため、エアリーディスク径は視野角の秒で書くとF値や焦点距離にによらず一定で、FWHMで書いた場合0.584[arcsec]程度となります。


レイリー限界

レイリー限界を考えてみます。これも式は調べるとすぐに出てきます。

DR=127.5D[mm][arcsec]

鏡筒の口径[mm]だけで決まる量で、C8の場合の200mmを考えると、0.638[arcsec]となります。単位が秒角で出てくるので、上で求めた変換係数ををかけてやると、6.18umとなります。ん、FWHMで見たエアリーディスク径と結構近いですね。でもこれはある意味当たり前で、レイリー限界が、2つの同じ高さのエアリーディスクを並べた時に、片側の最初の暗いリングの中心が、もう片側の強度のピークと一致する距離と定義したからです。なので結局(元の定義の)エアリーディスク径の半分程度になり、一方FWHMで見た時のエアリーディスク径も元の定義の半分くらいになるので、同じような量になるわけです。

というわけで、結論としてはレイリーレンジはエアリーディスクと同じような原因なので、とりあえずここでは考えなくていいでしょう。

でもなんで一方のエアリーディスクは[um]で求めて、もう一方のレイリー限界は[arcsec] で求めるんでしょうね?両方ともarcsecで式を書いておいた方が、F値によらないので楽な気がするのですが。


スポットダイアグラム

だんだん、現実的になってきます。スポットダイアグラムはなかなか評価が難しいのですが、とりあえずC8相当の口径20cm、F10のシュミカセをLensCalでシュミレートしたスポットダイアグラムを元にします。緑の550nm付近が支配するくらいだと下からわかるように、黒い参照円の直径が20umなので、緑の部分は8um程度です。

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緑だけでなく、可視光とされる範囲の波長を考えると40umくらいになってしまいます。

IMG_6881

どの色までを考えるかはなかなか難しいです。実際の色のついた星をある波長依存性を持ったカメラで撮影して像を結んだものが、映った星像となるので、一概にはなかなか言えません。ここでは最大系として可視光を仮定します。

スポットダイアグラムは点光源とみなせる線素が多数入った時に収差によってどれくらいスポットが広がるかを示している図であって、少なくともLensCalではエアリーディスクの効果は入っていないようです。なので、それぞれの線素がエアリーディスク径を持つと仮定すると、スポットダイアグラムの外部にエアリーディスクの半径分の広がりを持つと考えることができます。スポットダイアグラムのFWHMは外周にある線素のエアリーディスクのFWHMだけ考えればいいので、下の手書き図のようにFWFMで考えたエアリーディスクの半径を外周に持つような台形に近い形となり、それをスポットダイアグラムの径と考えていいのかと思います。

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計算すると、スポットダイアグラムの広がりの40[um]にFWHMでのエアリーディスク径5.66[um]を足すことになって、45.66[um]。ピクセルに直して、9.86[pixel]です。かなり大きく、C8の場合はスポットダイアグラムが支配的なのがわかります。

ただしスポットダイアグラムを見てもわかるように、実際には端の方ほど密度が少ないので、このモデルは多分正しくなくて、やはりもっと中心が盛り上がったような、FWHMでは測ってももっと径が小さく出るようなモデルにするべきかもしれません。ここら辺は次の課題とします。


実際の星像と比較してみる

さて、実際に撮影した星像を見てみましょう。2019/4/4にC8でASI294MCPro撮影したものです。

IMG_6884


シーイングの影響を少なくするために露光時間25msecで撮影した動画から、一枚だけ抜き出してFWHM測定します。測定はPixInsightを使いました。そのままのRAW画像だとBayer配列なので、PixInsight上でDeBayerをして、測定したい星像を選択します。選ぶのは少なくともサチっていない星。さらにFWHM測定ツールがカラー画像には適用できないので、gray scaleに変換してから測定しています。結果は12.62[pixel]とのこと。計算より3割ほど大きいですが、まあまあの一致です。

ただし、例えばトラペジウムのところを3次元の等高線図で見てみると、

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結構尖っていてあまり台形っぽくないので、やはりモデルの方があまり合っていないかもしれません。実際にはスポットダイアグラムも端の方の効果が小さくなる気がするのですが、その一方でそのようにすると形ももう少し尖り、計算上の見積もり径は小さくなるので、結果としてはズレていく方向になってしまいます。

もう一つは観測時に鏡筒のピントや光軸がずれていた可能性があることです。ピントはSharpCapでFWHMが最小になるように合わせたので、それほどずれているとは思えませんが、光軸はあまり自信がないです。露光時間がもっと短ければ、さらに計算値に近づくかもしれません。ここら辺も次回もう少し見直すところでしょうか。


シーイング

やっとシーイングにたどり着きました。シーイングが悪いと、露光時間が増えていけば星像が大きくなるはずです。

ではC8で露光時間を先ほどの100倍の25秒かけて撮影した動画から一枚を取り出したものを見てみます。同様のFWHMを測定してみると結果は19.56pixel。0.25秒の時の倍近くなので、明らかに肥大しています。

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この大きさがシンチレーションで決まっているとすると、スポットダイアグラムで決まるような径を持った星像がシンチレーションで揺らされて、ランダムにある範囲内を動き回ると考えられます。スポットダイアグラム径と同程度のゆらぎの場合にはスポットダイアグラムの形や強度も揺らぐと考えられますが、ここではそれはないと仮定します。そのため簡単なモデルとしてはやはり、スポットダイアグラムの時と同様に外周にエアリーディスクの半径が付いた台形型の星像が得られるとします。

モデルからどれくらいのシーイングがあれば星像はどのくらいの大きさになる計算できます。実測が19.56umなので、先に求めたumから秒角への変換係数を用いると、25秒露光ではシーイングにより9.3秒角も揺らされていることになります。日本では2秒角だと静かな方で、3秒角くらいが平均、ひどいと10秒角くらいになるとのことです。確かにこの日シーイングはひどかったと考えられますが、一応C8の結果の9.3秒角は10秒角という範囲内で、評価はそれほど間違っていることはなさそうです。


MEADE 25cmで測定した時の場合

以上のことを、前回MEADEの口径25cm、焦点距離1600mmで測定した時の結果とも照らし合わせてみます。MEADEの場合、エアリーディスク系はFWHMで0.85[pixel]とかなり小さくなります。これはF値が小さくなるためです。そのためスポットダイアグラム、シーイングでも外周のエアリーディスク半径自身が小さくなるので、ともに星像の肥大が多少抑えられます。

例えば、前回
  • 0.1秒露光: FWHM = 6.952 pixel
  • 1秒露光: FWHM = 7.333 pixel
  • 10秒露光: FWHM = 8.108 pixel
という結果が得られましたが、これはあくまでスタックされたものです。それでも0.1秒露光の動画から一枚だけ抜き出してきてFWHMを測定しても6.0pixel程度とほとんど変わりません。スタックはそこそこうまくできていることがわかります。また、10秒露光でも肥大がそれほどないことから、この日はシーイングが相当よかったことがわかります。

例えば10秒露光で、もし星像がシーイングで制限されているとしすると、その揺れ幅はモデルから4.4秒角程度と計算できますです。C8で測定した時よりもはるかにシーイングの影響が少なく、揺れも少なかったものと考えられます。実際の動画を今更ながら見ても、ほとんど揺れていなかったことがよくわかります。トラペジウムのところで分離が悪いように見えましたが、あからさまにサチっていたので、これは何の評価にもなっていませんでした。

このような日はスポットダイアグラムで支配されるような星像がえられているはずなので、スポットダイアグラムがさらにいい鏡筒を選ぶことで、星像の大きさは改善されるはずですが、逆に言うとラッキイメージングで星像があまり改善されない日ということもできます。

本当はC8でやったような計算をMEADEの25cmでやりたかったのですが、MEADE用のスポットダイアグラムがなかなか計算できない、もしくは見つからないのです。なので、MEADEのスポトダイアグラムは適当に仮定していますが、もしこの日がシーイングの影響が小さくて、スポットダイアグラムがほとんど径を制限しているとすると、18[um]ほどになります。これが正しいなら、中心像に関してはC8よりもMEADEの方がはるかに性能がいいことになります。ただし、四隅のコマ収差はF値の2乗に反比例して悪くなっていくので、MEADEの方が(10/6.3)^2=2.5倍くらい大きく出るはずです。コマ補正は必須でしょう。


考察

モデル化などまだ不十分な点はありますが、それでも今回のことからいろいろなことがわかります。
  • 露光時間が長くなると星像が肥大化することが確かめられた。
  • 露光時間によって径が変わる範囲では、シーイングによる影響が効いていると思って間違いない。
  • C8で測定した日はシーイングが悪かったようである。
  • このような場合、星像の大きさは現実的に撮影するような1秒以上の時間単位ではシーイングに制限されている。
  • 1秒をはるかに切るような短時間露光では、シーイングの影響のない星像を得ることができる可能性があるが、明るさが足りない、撮影枚数が増える、スタック処理が大変などを考えると、あまり現実的ではない。
  • ラッキーイメージで露光時間を短くすれば星像の改善にそのまま繋がる。
  • MEADEで測定した日はシーイングが良かったようである。
  • 短時間露光のスタック方法も、特に問題ないこともわかった。一枚だけの星像の径と、スタックした後の星像の径を比較すればすぐにわかる。
  • このような日は鏡筒の、特にスポットダイアグラムの性能が効いてくるので、より性能のいい鏡筒が星像を改善する。
  • 逆に言うと、ラッキーイメージでの星像の改善をあまり望めない日でもある。
画像を見ただけでは実際の径は全然わかりません。階調圧縮や拡大でFWHM径は容易にかわってしまいますし、単に画像処理で小さく見せてしまうこともできます。サチらない範囲で星像を撮影して、きちんと測定することが大事です。


課題もまだあります。
  • スポットダイアグラムの中心と端の部分で同じように評価していいのか。端の方が密度が薄くはずなので、実効径はもう少し小さくていいはずである。また、波長によってスポットダイアグラムがちがうので、これも端の方がより密度が低く、実効径はもう少し小さくなるはず。
  • 超短時間で露光した場合は、スポットダイアグラムで支配されるような径に一致するのか?もしそうなら、それがスポットダイアグラムの実測径とすることができそうである。

結論

まず結論の一つとして言えることは、実際の撮影では、短時間露光の動画を見て、明らかに揺れている場合は露光時間を短くとるといいということでしょう。短時間露光の動画を見て、あまり揺れていなければ露光時間を延ばしてリードノイズの効きを緩和していった方が有利です。

それでは今回の元々の目的の、C8やMEADEで撮影した星像はおかしいのでしょうか?それとも正しかったのでしょうか?計算してみると、シーイングにかなり左右されますが、少なくとも説明できる範囲内には入っているようで、光軸など多少の改善の余地はあるものの、性能としておかしなことが出ていると言うことではないようです。

シーイングがいい時にはこの鏡筒の性能に制限されることもありますが、シーイングが悪い時には性能は何ら問題ではないということがわかります。ただし、ラッキーイメージングでシーイングの影響を除いていく時に、鏡筒の性能で制限される時がくることがあるはずです。それでも現実の1秒程度の露光時間でもまだシーイングが効いている(星像が揺れている)時には鏡筒はこのままで十分でしょう。ただしこれはあくまで中心像のみの話で、周辺像の例えばコマ収差が効いてくるような場合はシーイングの影響よりもスポットダイアグラムで見た径が効いてくるので、この補正をきちんとするなりする必要があります。四隅の短時間露光映像もきちんと見て、全然揺れていなければラッキーイメージの効果はあまりなく、むしろ鏡筒の性能を改善した方がいいということです。

いずれも、結論としては短時間露光の動画を見てスポットが動くならラッキーイメージングで鏡筒の性能に迫る努力をする、動かないなら鏡筒の性能で制限されていると判断して差し支えないと思います。


まとめ

色々長々と書きましたが、計算量は大したことはありません。これだけの検討でかなりのことが納得できました。ラッキーイメージングで露光時間をどれくらいにすれば価値があるのかもだいぶんわかってきました。次回以降、実際の撮影で試していきたいと思います。

 

週末の金曜日、夕方から天気がだんだん良くなってきたので久しぶりに牛岳に向かいました。実際には自宅でラッキーイメージを試すのか迷っていたのですが、星仲間のかんたろうさんから電話で「どこか富山で星見スポットに行きましょう」とのことです。牛岳がもう雪もないと聞いているのと、Twitterで学生さんたちも観望会かもという情報もあったので、牛岳に向かうことが決定。夕食後午後8時頃に出発しました。

私は21時前に到着しましたが、この日は半月前の月が出ていたのでまだこの時間では明るすぎるのか、誰もいません。空は6割ほどが雲で覆われていたのと、少し眠かったので車で仮眠をとっていました。21時半を過ぎた頃でしょうか、起きてみると学生らしき人影が見えます。空もすっかり晴れ上がっています。「こんばんは」と挨拶をすると富山県立大の学生たちでした。 少し話していると、星を見始めて星座のことになったので、星座望遠鏡を渡してみました。星座望遠鏡のことは知らなかったようで、実際に見える星の数が増えるのが実感できたみたいで、すごく喜んでくれました。早速スマホで購入できるか調べていたみたいです。

下の方に歩いて降りていくと、いつもの県天のメンバーがすでに何人か撮影準備をしていました。Oさんと、Kさんです。OさんはOrionの結構大きい鏡筒でオメガ星団狙いだそうです。程なくしてかんたろうさんから電話があり「今着いた」とのことです。すぐ目の前の車の中から電話をかけていたみたいで、そのまま無事に落ち合うことができました。かんたろうさんは富山に引っ越してきたばかりなので、牛岳の場所もよく知らなくて、牛岳を最初宇奈月の方かと勘違いしていたそうです。いやいや、八尾の上ですと説明し、無事に到着。確かにこの場所も、知らないとたどり着くのは夜だと大変かもしれません。この日はY君も途中から到着。Y君は先々週もも牛岳に来たそうです。Y君もかんたろうさんも県天に入会しそうな雰囲気です。仲間が増えていくのは嬉しいことです。

再び上のエリアに行くと、県立大の学生の数が増えています。それでもこの時点でまだ10人くらい。すごいのはここからです。富山大の天文同好会の学生がどんどんやってきて、最終的に車10台ほど、総勢40人程の、多分新歓観望会でしょうか、すごい人数になっていました。県天のK会長も上に銀次を出して観望と撮影。私も牛岳にこんなに人が集まっているのは初めて見ました。

この日は月が沈むのが午前1時頃。私は次の日太陽の黒点を撮りたかったので早めに退散するために撮影は諦めて、この日は電視観望のみです。学生さんにも少し見てもらいたいと思い、導入がてら月から初めました。

IMG_6886

ここで実際の月と向きが違うと指摘され、適当にカメラをセットしたことがバレバレです。気を取り直して向きを整えます。それでも月を拡大すると大気の揺らぎも見えることにびっくりしていたみたいです。

次に獅子座の三つ子銀河。

IMG_6887


うーん、なぜか粗いです。どうやら細部が出ない感じ。ここで勘太郎さんからフィルターのせいではとの指摘。と言うわけで常時つけていたQBPを外したらきれいに出ました。きれいに出た画面を撮り忘れてしまったのですが、どうも系外銀河などはQBPでは情報を落とすことがあるのかもしれません。恒星の集まりと考えたら白色光に近いので、正しい気もします。と言うわけで、これ以降はQBP無しでの電視観望です。QBP無しの三つ子銀河を学生たちに見せたら「実は今日これが見たかったんです。でも望遠鏡で見てたんですがなかなか見えなくて。こんなにきれいに見えるんですね。見れて良かったです。」と、いたく喜ばれました。その中の一人と話していると、なんと出身地が同じで中学校も同じ、小学校は隣だと判明しました。世間は広いようで狭いです。でも私が中学校にいたのはもう30年も昔のこと。今の大学生が中学にいたのはわずか5年ほと前なので、もうずいぶん様変わりしているはずです。それでも地物とのあの地域のガラの悪さはいまだに変わらないみたいで、妙に意気投合してししまいました。

もう一つQBPで面白かったのが、QBPを外してから月を見たときです。明らかに締まりがなくなっています。眠い感じです。もしかしたら明るいものはQBPを入れることでコントラストを上げるとかの効果を期待できるかもしれません。いずれ検証したいと思います。

他に見たのはM51子持ち銀河です。スタックさえしてしまえば結構きれいに見えます。これも学生たちに見せたら感激してくれていたようです。学生の中には大学に入ってから天文を始める人もたくさんいます。銀河を見たことがないことも多いので、やはりインパクトがあるようです。でも、4年生クラスでも電視観望を見たことがある学生はいなかったので「いやー、楽しいですねえー!」と電視観望の楽しさが少し伝わったみたいで嬉しかったです。

IMG_6889


あと、見たのはM13とかくらいでしょうか。意外にダラダラと話しながらなので、観望というよりは雰囲気を楽しんだ感じでした。

再び下に降りると、県天のYamayoさんも来ていて、さらにSさんも到着。Y君も撮影を始めていて、アンタレス狙いだそうです。かんたろうさんと私はオメガ星団観察。かんたろうさんは星景写真にオメガ星団を入れて、私は双眼鏡で。でも双眼鏡は自分で導入できず。かんたろうさんに入れてもらいました。流石に40mmの双眼鏡だとボヤーっと薄く、導入してもらってど真ん中だと言われてやっとわかりました。自分だと全然導入できないはずです。Oさんの撮影したオメガ星団も見せてもらいました。この日は低空の透明度が良く、オメガ星団が狙い目だったようです。かく言う私も、オメガ星団を見たのは生まれて初めてで、最大の球状星団の姿を楽しむことができました。いつか撮影してみたいと思います。

ここではYamayoさんの導入トラブルをかんたろうさんが解決。YamayoさんはタカハシのEM11をINDI経由で操作しています。LX200モードをタカハシで対応するうように内部で変換させているらしいのですが、自動導入時鏡筒がどうしても反対方向に行ってしまうとのこと。以前はうまくいっていたとのことですが、私が「もしかして何かバージョンアップしたのでは?」と聞いてみるとINDIをちょっと前にアップデートしたとのこと。もしかしたらそこで変わったのかもしれません。結局かんたろうさんの指摘で、初期位置の違いが決め手でした。タカハシの初期位置の鏡筒を天頂に向けるのではなく、Celestronのようなシンタ系のように鏡筒を極軸側に向けることで解決。さすがかんたろうさん、以前赤道儀の水平出しで議論して色々教えてくれたように、経験豊富です。

午前1時位に、再び上にあがるともう富山大の大所帯は退散していて、再び静かになっていました。途中K会長の知り合いで八尾に住んでいると言う女性の方が二人きて、片付けがてら少し話していました。最後、県立大の学生と少し話して、私も今日は早めに退散です。

でもこの日、自宅に着いて改めて思ったのですが、ものすごく透明度が良くて、しかもほとんど星の瞬きもないくらいシーイングが良さそうでした。なんと街中なのに低空の星がきちんと見えています。あー、やっぱり撮影しておけば良かったかなと少し後悔したのですが、次の日太陽がきちんと撮影できたので、まあ良しとします。


先日撮影した、ジェットが出ていた活動領域が表面に出てきて、今週は黒点が見えています。平日はなかなか撮影はできないので、週末の土曜日、天気は昨晩からものすごい快晴。雲一つなく、透明度もかなり高い絶好の太陽撮影日和となりました。

撮影器材

昨晩牛岳に行っていて、結局寝たのが午前4時と遅かったにもかかわらず、太陽が気になって結局8時には起きてしまいました。朝ごはんもそこそこにさっそく撮影準備です。いつもの太陽器材ですが、一応記録の意味も兼ねて書いておきます。
  • 鏡筒: 国際光器マゼラン102M、口径102mm、焦点距離1000mm、F10 アクロマート
  • エタロン: Coronado P.S.T.
  • 赤道儀: Celestron CGEM II
  • カメラ: ZWO ASI290MM
  • 撮影ソフト: SharpCap 3.2 (64bit)
  • 撮影時間: 2019/4/13 8:45頃から10時00分頃まで、モノクロ16ビットのser形式で15本、それぞれ10ms x 1000フレーム x 12本, 10ms x 5000フレーム x 1本, 5ms x 1000フレーム x 1本, 5ms x 5000フレーム x 1本、ゲインはそれぞれサチらない範囲で最大 
  • 画像処理: AS3にてスタック。ImPPGで細部だし、PhotoshopCCで疑似カラー化と後処理。

この器材だと、準備から撮影開始まで30分程度で、もう手慣れたものです。

太陽黒点

準備完了後さっそくPCの画面で確認すると、黒点がすぐに目に飛び込んできます。ざっと回るとプロミネンスも少し出ていましたが、今日はまずは黒点です。以前も小さな黒点は撮影していますが、こんなにはっきり大きく出ているのは初めて見ます。

撮影も滞りなくうまくいって、処理をしたらモノクロ段階でも結構すごい細かい模様が出てきてちょっと興奮気味でした。疑似カラー化した完成画像をとりあえず示します。

Capture_09_09_59__09_09_59_lapl5_ap2548_IP_cut

端の方のエタロンがうまく働いていない、ボケてしまっているところはトリミングしています。それでも黒点周りは口径10cmの解像度がいかんなく発揮できていて、かなりの分解能で撮影できています。

今回撮影で特に気を使ったことは、露光時間5msecで5000枚撮影して、そのうち上位20%を使用したこと。予備で10ms、1000枚、上位40%などの設定でも10ショットくらい撮影したのですが、明らかに差が出ました。特に、5msecにしたのは効いていて、10msec、5000枚、上位20%としたのと比べても明らかな差が出ました。

両者を比較してみます。ともにImPPGでの処理を終えた段階です。

Capture_09_09_59__09_09_59_lapl5_ap2548_IP
露光時間5ミリ秒、5000枚、うち20%を使用。


Capture_08_54_54__08_54_54_lapl5_ap2514_IP
露光時間10ミリ秒、5000枚、うち20%を使用。

AS3!の設定は全く同じ、ImPPGの設定はストレッチで明るさをそれぞれ同じくらいにしたこと以外は全く同じです。時間をおいてなので、エタロンの角度は少し違うかもしれません。それを除いても、露光時間が変わるだけで解像度にかなりの違いがあることがわかると思います。実際にはずっと10msecで撮っていたのですが、最後に一応5msecで撮っておこうとしたのが吉と出ました。

また、最初のカラー写真と比べることでどれくらいトリミングしているかもわかるかと思います。


プロミネンス

蛇足になるかもしれませんが、プロミネンスも少し出ていたので載せておきます。まず西側にたくさんプロミネンスが出ています。今回は結構薄いのまであぶりだしてみました。

Capture_09_05_34__09_05_34_lapl5_ap2294_IP_cut

南東にも一本。

Capture_09_07_17__09_07_17_lapl5_ap1725_IP_cut


短時間の撮影でしたが、黒点とプロミネンスでもうおなかいっぱいの気分です。


まとめ

昨年から始めた太陽撮影で、とうとう今回は念願だった大きな黒点を撮影することができ、かなり満足です。立山を見るとすごくよく見えたので透明度もよかったのかと思います。停滞期はもう終わるはずなので、これからは太陽活動が活発になってくれると嬉しいです。

次はいよいよ、あのいわくつきの20cm太陽望遠鏡を復活させることでしょうか。



今回の太陽GIFアニメ制作の過程で太陽画像を大量に処理したので、処理方法がだいぶん確立しました。

昨年まだ太陽を始めた頃に、一度画像処理方法をまとめましたが、あれから随分経ち手法もかなり変わってきたので、ここらで一度メモがわりにまとめておきます。

ネット上で得られた情報を元に、自分で実際に試してみて有効だと思った方法です。自分自身でもいくつか発見した方法も織り交ぜています。有益なソフトを開発してくれた作者様、ネットで各種手法を公開していただいている方々に感謝いたします。


画像スタックと細部出し

AutoStakkert3

太陽を撮影した動画(RAWフォーマットのser形式推奨)ファイルをAutoStakkert3でスタックします。

1.  「1)Opne」を押してファイルをオープン後、「Image Stabilization」で「Surface」を選択。
2. 画像が見える画面で、緑の枠をコントロールキーを押しながら移動。光球面のきわと背景の境目とか、プロミネンスがはっきり見えているところとか、黒点やプラージュの周りとかの構造がはっきりわかる部分を選択。
3. 後のパラーメータはあまり影響はないので適当に、私は下の写真の通り。「2)Analysis」を押す。
IMG_6870

4. 解析終了後、画像の方に移り「Min Bright」を調整して、光球面のみAPでおおわれるように。APの大きさは小さいほうが精度が出るが、小さすぎると出来上がった画像が破綻する。破綻がない程度に小さく。
IMG_6872


5. 「Stak Options」では「TIF」を選択して保存。「Sharpend」はオフに。
6. 「3) Stack」を押してスタック開始。


ImPPG

ImPPGで細部を抽出。パラメータの一例を下に示しておく。
IMG_6873

1. スタックしたtifファイルを開く
2. 上の方のアイコンの、左から4つ目の曲線グラフアイコンをオンにしてトーンカーブ調整エディタを表示。
3. 背景の一部と光球面の一部が四角い枠で選択された状態で、トーンカーブ調整エディタの「stretch」を押す。
4. 「gamma」は出来上がり画像の傾向を見るために使う。まずチェックボックをオンにして、ガンマを調整。光球面を出したいときはガンマの値を0.6くらいまで落とし、プロミネンスを出したいときは1.5-2.0程度までガンマを挙げる。
5. ここから模様出し。「Prevent ringing」はオンに。
6. 「Iterations」は大きい方がいいが、大きすぎると逆にリンギングが目立つ時がある。
7. 「Adaptive」はほとんど使っていない。
8.  画像保存時にはガンマのチェックボックスをオフにする。->後でPhotoshopで同様の処理をするため。画像を16bit tiffで保存。


Photoshopにてフラット補正と疑似カラー化

光球面の切り出し

光球面とプロミネンスをどの様に合成させるかが難しいです。以下に示した方法はあくまで一例です。

1. Photoshop CCにおいて、上で作成した画像を開く。
2. 「イメージ」->「モード」->「RGBカラー」でカラーモードに変換。
3. 背景を全選択して、コピー、ペーストする。光球面処理用レイヤーとする。
4. ペーストで作られた光球面レイヤーを選択してから、画面で「マグネット選択ツール」で光球面とプロミネンスの境、光球面が枠の縁に接しているところをなぞり、光球面のみ選択。
5. 「選択範囲」->「選択範囲を変更」->「境界をぼかす」で4ピクセルほどぼかす。
6. 「選択範囲」->「選択範囲を反転」で光球面以外を選択された状態にし、DELキーなどで削除。光球面のみが残る。これが光球面レイヤーとなる。


フラット補正

次に、光球面のフラット補正。光球面はエタロンの影響で減光が大きいので、フラット補正をした方がいいです。以下に示したフラットフレームの作り方は、境界がボケるのでもっといい方法があるかもしれません。

1. 背景を全選択して、コピーする。ペーストを2回する。一枚はプロミネンス処理用レイヤー、もう一枚はフラット補正レイヤーとする。
2. フラット補正レイヤーを選択し、「フィルター」「ぼかし」「ぼかし(ガウス)」で半径を20ピクセルほどにして適用。フラット画面を作る。念の為もう一度同じガウスぼかしを適用してさらにフラットに。
3. このレイヤーのかぶせ方を「通常」から「除算」に変更。この時点でかなり明るく飛ぶ。
4. 「レイヤー」->「 新規調整レイヤー」->「レベル補正」でできたレイヤーを右クリックして「クリッピングマスクを作成」をクリック。
5. 調整レイヤーのレベル補正のハイライト側をヒストグラムが盛り上がっているところまで下げる。

IMG_6867

(2019/4/13 追記: 上記4、5の方法だと、プラージュなど白い領域が飛んでしまうことがわかりましたので訂正しておきます。明るい領域の諧調を保つためにも、やり方も簡単になることも含め、下に書いた方法のほうがよさそうです。)

4. フラット補正レイヤーを「イメージ」「色調補正」「トーンカーブ」で調整します。トーンカーブで真ん中らへんを一点選んで上下し、明るさが適当になるように調整。
5. 光球面のみのレイヤー、フラット補正レイヤーの2つを選んで、右クリックで「レイヤーを結合」してフラット補正が完了。
6. フラット補正された光球面レイヤーを一番上に持っていく。境が自然になっていることを確認。


プロミネンスレイヤーを疑似カラー化

1. 一番上の光球面レイヤーの目のマークをクリックして非表示に、プロミネンスレイヤーを選択。
2. 「イメージ」->「色調補正」->「レベル補正」を選んでダーク側の三角をヒストグラムが下側の山(背景の暗い部分に相当)になっているところのピーク付近まで持ち上げ、真ん中の三角を下のほうまでもっていき、できるだけプロミネンスを出す。ここでいったん「OK」。
3. 再度「イメージ」->「色調補正」->「レベル補正」を選んで、「チャンネル」の「レッド」を選択。真ん中の三角を左端の山の際くらいまでもっていく。
4. 「チャンネル」の「ブルー」を選択。真ん中の三角を右端くらいまでもっていく。
5. 「チャンネル」の「グリーン」を選択。真ん中の三角を少しだけ右にもっていって赤っぽくなるように調整。
6. もし背景に赤いノイズが残っていたら、Nik collectionのDfine 2が有効。さらに背景を少し暗くするため、「イメージ」->「色調補正」->「トーンカーブ」を選んで補正。


光球面レイヤーを疑似カラー化

1. 一番上の光球面レイヤーの目のマークをクリックして表示させ、選択。
2. 「イメージ」->「色調補正」->「レベル補正」を選んで、「チャンネル」の「レッド」を選択。真ん中の三角を左端の山の際くらいまでもっていく。
3. 「チャンネル」の「ブルー」を選択。真ん中の三角を右端くらいまでもっていく。
4. 「イメージ」->「色調補正」->「トーンカーブ」を選んで、50%のところを選んで少しだけ下げ、模様を強調。これはImPPGのガンマ補正で数値を上げたことに相当する。

IMG_6869


これで完成です。あとは適当に荒れた縁の方をトリミングして、画像を保存するなどしてください。


太陽観測のススメ

他のソフトや、細かい工夫などの方法はまだまだあるかと思いますが、画像処理の基本はこんなところかと思います。太陽の隠れた面が見えてくるのはとても楽しです。あなたも太陽観測試してみませんか?

と気楽に呼びかけているのですが、太陽の一番のハードルはやはり観測機器の値段でしょうか。太陽観測に必須のエタロンは精度が必要な光学部品なので、どうしても価格が上がってしまいます。入門用のCORONADOのP.S.T.でも簡単に10万円越え。これでも口径40mmなので解像度に不満が出るかもしれません。P.S.T.より上級機ではCORONADOのSolar MaxやLUNTなど、口径60mmクラスでBFの径にもよりますが数10万円から50万円コース、口径80mm越えだと50万円からなんと100万円以上のものもあります。

この値段がネックなのか、海外などでは比較的安価に手に入るP.S.T.の改良記事もたくさん見受けられます。このブログでも改造記事を紹介していますが、くれぐれも太陽観測は安全に気をつけて、改造するにしても自己責任で、繰り返しになりますが本当に安全に気をつけながら楽しんでください。


2019/4/6: 15:01頃、太陽の北東10時方向に広がっている活動領域から、突如ジェット(最初フレアのようなものと書いていましたが、ジェットというみたいです)のような筋が一本伸び始めました。筋の成長していく様子をなんとか捉えることができました。自分的にはこんなのは初めて見るので、もう大興奮です。

all3_amime_cut
GIFアニメです。動かない場合はクリックしてみて下さい。
何かが飛び出しているようにも見えます。
長さだけでも地球数個分です。
数分単位で伸びていくのがわかるので、
分速数千kmとものすごいスピードであることがわかります。


all4_anime_cut_small
それぞれの動画から一枚だけ抜き出して速攻でアニメを作って、
速報で17時頃にTwitterに流したアニメです。
画像処理もほとんどしていないのと位置合わせも適当なので粗いです。
この時は上下逆転しているのを忘れていました。
上のように画像処理をすると相当見栄えが良くなることがわかると思います。



今年2度目の太陽観測
 
ずーっと静かだった太陽活動も、今年に入って少しづつ動きが見えてきたと各所で報告が上がっています。私も3月9日に観測をして以来、昨日4月6日は久しぶりに休日で昼間快晴だったので太陽観測をしました。

と言っても、朝も結構のんびり起きて、その後はラッキーイメージングのことで頭がいっぱいで、グダグダしていまいした。実は木曜日に少しラッキーイメージング試したのですが、撮影したものだけではあまり成果がなかったので、のんびり解析やらアイデアやら、PixInsightなど各種ソフトを触りながらいたらあっという間に午後になってしまいました。あー、そろそろ太陽見ておかないと午後から曇るんだっけ?と思いながら、セットアップです。


機材、条件など

いつもの太陽セットです。ASI294MCを使った全景はなかなかうまくいかないので、今日はASI290MMの拡大のみにしました。

  • 鏡筒: 国際光器マゼラン102M、口径102mm、焦点距離1000mm、F10 アクロマート
  • エタロン: Coronado P.S.T.
  • 赤道儀: Celestron CGEM II
  • カメラ: ZWO ASI290MM
  • 撮影ソフト: SharpCap 3.2 (64bit)
  • 撮影時間: 2019/4/6 14:50頃から15時40分頃まで、モノクロ16ビットのser形式で31本、それぞれ10ms x 500フレーム x 15本, 10ms x 1000フレーム x 15本, 10ms x 5000フレーム x 1本、ゲインはそれぞれサチらない範囲で最大 
  • 画像処理: AS3にてスタック。全て上位50%使用。ImPPGおよびPhotoshopCCで後処理。


実際の撮影

最初はいつも通り、太陽光球面をぐるっと見渡します。この日は北西方向にプラージュがありました。リングを形成しているプロミネンスも同じ方向に出ていたので、一つの画角に収めました。黒点は無いようでした(でも他の方の報告を見ると小さな黒点が観測されたそうでうす)が、これだけでも十分堪能できます。

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その後、西側少し南寄りに3つのプロミネンスと下の方にスピキュール?らしきトゲトゲ(おそらく)活動領域を真横から見ているような領域を見つけて撮影。こちらも一番大きなプロミネンスはリングを形成しているように見えます。

_14_59_02__14_59_02_lapl5_ap241_IP_l_cut

その後、南東のところにも低く広がった活動領域があるので、15時01分にワンショット撮っておきました。

_15_01_49__15_01_49_lapl5_ap332_IP_l2b_cut

その後、他の場所をぐるぐる回って9分後、15時10分に再び南東のところに帰ってくると、なんか筋のような線が見えています。あまりにまっすぐだったので最初何か変な光でも入ったのではないかと思いました。それでもとりあえずおもしろそうだったので1ショット撮っておきました。

_15_10_38__15_10_38_lapl5_ap294_IP_l2a_cut

しばらく見ていたのですが、変な光とかではないようなので、どうやら本当に太陽で起こった何かみたいです。流石に9分間でこの変化はすごいと思い、その後12ショットを15時34分まで撮影しました。画面で見た限りもうほとんど動いていないと思い込んでしまったことと、曇り始めていたのでここでストップして解析に入りました。でも並べてみた結果を見てみるともう少し撮り続けておいても良かったと思いました。12ショットのうち画角的に使えない1ショットを除いてアニメにしたのが上のものです。

でも正直言うと、撮影中はあまり変化がわからなかったので、時々他の場所に行っては撮影を続けていて、時間的には結構飛び飛びになってしまっています。飛び飛びになった時間は一枚の表示時間を長くするなどして、実時間の流れ方に合わせてあります。1分を0.2秒にしたので、300倍の速度です。

アニメにしている過程で、何も写っていないと思っていた1枚目にもわずかに飛び出ている痕跡があるのがわかりました。上の画像でもその痕跡を確認できます。その次のショットまでの時間が9分間と少し空いてしまっていますが、一応かなり初期の段階から撮影できたことになります。


今回はかなりすごいのが撮れたと、撮影終了後かなり興奮していて家族にも見せびらかしたのですが、下のSukeは「これの何がすごいんけ?」と、どうも反応が冷たいです。妻からは「あー、よかったねぇ。いい子、いい子。」みたいな扱いです。それではと速攻でアニメにしてTwitterで報告したのですが、やはりなぜか自分が思っていたのより反応が薄いです。唯一特徴的だったのが、フォロワーとかでは無い海外の方がリツートしてくれたことでした。NASAとかのニュースを中心にリツートしている方みたいです。これはちょっと嬉しかったです。

でもやっとここで思い出しました。そういえばこのブログでも太陽の記事はいまいちというか、かなり反応薄いんです。PVを見ててもはっきりとわかるくらいです。まあ、太陽をやっている人は天文ファンの中でもさらにごく一部の人ですから仕方ないかもしれません。

みなさーん、太陽面白いですよ。昼夜本当に寝る間がなくなるくらい天文沼を楽しめますよー。


(追記: 少し落ち着いて色々調べてみました。NASAのSDO( Solar Dynamics Observatory)の付近の時刻の画像を見ると、同じような位置に一本筋が出ているのがわかります。SDOはこういった画像を撮り続けていて、太陽の活動をアニメにしています。これを見ると太陽活動の凄まじさを改めて実感することができます。最初スピキュールと書いたものはどうやら活動領域をちょうど真横から見たもの、また最初筋のことをフレアと書きましたが、フレアはもっと大爆発なのでこれは言い過ぎでした。ジェットというようです。さすがに衛星から撮った画像に勝つことはできませんが、太陽活動の一環を直にその場で見ることができたのは、それでもやはりとてもいい経験でした。)



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