ほしぞloveログ

天体観測始めました。

カテゴリ:観測機器 > FS-60CB

皆既月食の一連の結果です。前回の天王星食の記事からの続きです。


皆既月食の記事も佳境となってきました。メインの結果は今回で最後です。今回は、FS-60CBで赤道儀の追尾レートを太陽時で撮影した、4時間分の大量の画像です。


地球の形を位置合わせなしで

今回は一連の皆既月食の記事の中でも、目玉に相当るする回です。赤道儀の追尾レートを太陽時にして、月食の光源である太陽の移動速度に合わせることにより、地球による影を固定するように追尾します。影を映すスクリーンは公転運動で動いていく月です。月食の間の約4時間の間、1分に1枚撮影することで、うまくすると撮れた画像の位置合わせを一切することなく、影の形がそのまま地球の形になると期待しての撮影です。

実はこの位置合わせせずに地球の形を出す方法、昨年の限りなく皆既に近い月食の時から考えていて、太陽時に合わせればいいのではとの考えに至りました。でもシミュレーションしてみると、撮影中に月が上の方に移動していきます。上に移動していく理由は先の記事で書いていますが、一言で言うと地球の地軸の傾きのためで、地球の自転軸に垂直な面とと月の公転軌道面に差があるからです。赤道儀は赤経のみが追尾するので、赤緯を動かさない限り上下移動には対応しきれないのです。

Stellariumでのシミュレーションの結果から、画面の横方向にで2度角程度、縦方向でも2度角程度移動するようです。月の視直径が30分角程度なので、月が最低4個分、できれば6個分くらい入るような画角になります。左右だけでなく、上下にも十分な画角で撮影する必要があるため、今回は焦点距離の短い鏡筒FS-60CBを選びました。


機材

今回の機材は皆既月食で4つ出した機材のうちの一つで、これまで紹介してきた3つに続き最後になります。
  • FS-60CB + マルチフラットナー + ASI294MC + Advanced VX
です。SharpCapで撮影します。他の機材同様に、皆既月食時に合わせた長い露光時間と、満月時に合わせた短い露光時間の2種類をSharpCapのシーケンサーを使い30秒ごとに切り替えて撮影します。一つはグキの明るい部分用で、5msでゲイン120、もう一つは月食部分用で500msでゲイン240です。明るさの差は露光時間で100倍、ゲインで120 =12dB=4倍で、合わせて400倍になります。一つ一つは5秒程度の動画で撮影し、.serファイルに保存しました。

実際の撮影ですが、最初の頃は雲が少しあって極軸調整がなかなかとれなかったので、撮影開始が遅くなってしまい、結局部分月食が始まった直後の18時13分からになってしまいました。撮影は一旦始まってしまえば、あとはひたすら触らずに放っておくだけです。それでも最初と最後、あと皆既中のちょうど真ん中あたりで雲が多くなり、暗い画像になってしまったものが何枚かあります。


画像処理

撮影した画像を見ると480個の.serファイルと膨大な数になります。HDDの容量をみると400GB超えでした。

本当はそれぞれ動画で撮影した.serファイルをきちんとスタックしたいのですが、出来上がり画像の大きさがバラバラになったり、雲が多かった場合などはスタックがうまくいかない率が高かったので、1枚画像のみの方がマシだという結論に至りました。ただ、1枚ファイルを取り出す方法に苦労しました。例えばserplayerを使ってマニュアルで1枚づつ書き出すことはできますが、全部で480ファイルあるので、あまりに手間がかかります。いろいろ考えて、結局AutoStakkert!3で「Number of frames to stack」を1にして、スタックなしで書き出すことで、.serファイルから1枚のみを抜き出すことにしました。

もう一つの問題が、暗い画像を.serで保存すると、その暗さによって諧調が16bitと認識されず、15bitやそれ以下、たとえば雲がかかってほとんど真っ暗に近いファイルは10bitなどと認識されるようです。認識というのはSer Playerでもそうですし、AutoStakkert!3でもそう認識されるので、どうも保存時にどこかで判断され、そのような情報として記録されるようです。でも実際のファイルは16bitで保存されているので、(間違った情報をもとに)表示が強制的に10bitとかになってしまうと、全面(ある色で)飛んだように表示されてしまいます。上の過程で1枚だけ取り出そうとしても色が飛んでしまった画像が取り出されるので少し困ったのですが、AutoStakkert!3の解析後のAPを打つ時に「Scaling(Fit/Ser)」のところの「Auto」のチェックを外し、「Range」をあからさまに「16bit」と指示してやることで、この問題を回避できることがわかりました。

出来上がった240枚x2セットのファイルを、前々回の記事で書いたようなPixInsightのImageContainerとHistgramTransformationを使って、適当な明るさにします。その後、Blinkを使って連番のjpegファイルに落とし、ffmpegでタイムラプスに仕上げます。当然ですが、位置合わせなどは一切しません。


タイムラプス 

まずは、満月時に合わせた露光時間が短い暗い映像と、月食時に合わせた露光時間が長いものを繋いだ動画です。切り替わりの前後10コマを、露光時間の違う2枚から不透明度を段階的に変えて合成することで、なめらかな切り替わりにしています。
影の形がほとんど動かないことがわかるかと思います。

影の形は、下の露光時間の長いものの方がわかりやすいかもしれません。
影の形は地球の形を表しています。動く月をスクリーンに、地球の形が再現されるわけです。こうやってみると、太陽と地球と月の関係が一度に見え、月食の仕組みがよくわかります。これが今回やりたかったことです。


静止画

次に、タイムラプス映像の中から何枚かを抜き出して、そのまま比較合成します。皆既時のものだけは上から被せています。

mix4_cut

でもこれを見るとやっぱり今回の作戦は失敗なのです。影の形が円になっていません。もう少しわかりやすい画像です。

output_comp_cut
月が上に昇っていったことにより、影の形が縦長になってしまっています。月が上に上がっていくのは地球の地軸が月の公転面に対して傾いているためで、地球の影を固定するという考えからは、やはりなんとかしてキャンセルしたい動きと言えます。

赤道儀で「月に追尾」とすると月が上に移動していくのを追っていく赤道儀があるらしい(Vixenのスターブックテン系列や、SkyWatcherでも動かなかったという報告がTwitterのほうでありました)のですが、実際にやりたいことは追尾レートを太陽時に合わせて、しかも月の上下の移動をなくしたいので、おそらく既存の赤道儀ではかなり難しいと思われます。

さらに、地球が自転していることによる視点の位置の移動も影響するという指摘がTwitter上の議論でありました。地球の半径が約6400km、北緯36度くらいにで観察しているので、4時間の間に2 x π x 6400km x cos(46/180*π) x 6hour/24hour = 5400km程度、地球の時点により観測点が移動します。月と地球の距離が約38万kmなので、ざっくり1.4%になりますが、そこまで大きな影響ではなさそうです。

もう仕方ないので、本来の目的からは外れてしまいますが、月が上に移動しないように位置合わせした場合を、Photoshopで各画像の上下移動だけさせて、横一直線に並べます。

mix4_cut

あれあれあれ?でもやっぱり今度も影の形がひしゃげてしまいました。ここでちょっとヘルプで国立天文台のページを見てみました。


国立天文台のクレジットが入っていればWebやSNSなどでも画像を使ってもいいそうなので、ここにも貼っておきます。赤道儀を使っていてカメラの向きも赤経移動が水平になるように合わせ込んであるので、撮影画像の上下左右と、この図の北南西東は十分一致しているはずです。とすると、この図を見る限りやはり月は時間とと共に上に移動していくのが正しいようです。

topics02-2-l

ここからはとても悔しいのですが、この図に従って時間と位置を合わせることにより合成したものが次の画像になります。あ、でも単に画像で合わせただけなので、そこまでの精度はありません。
topics02-2-l_all_cut

さらにそこに国立天文台の図と同じ位置に地球の形をいれてみると...
topics02-2-l_all_circle_cut
こんどは実際に撮影した影の形がひしゃげるようなことは全くなく、ものの見事に地球の形を再現していることがわかります。

でもこの図を作るためにどれだけ位置をずらしたかを種明かしすると
topics02-2-l_all_frames
枠の欠け具合を見てもらえればわかりますが、上下だけでなく、左右にもかなりの量をずらす必要がありました。ただ、ずれの具合を見るとなんらかの規則性はあるようで、なぜこのようなずれが起きたのか、定性的に、定量的に考える必要がありそうです。

この図ができた後にいろいろ考えてみて、定性的には視野のずれで説明できることはほぼわかってきました。ただそれが定量的にどこまで合うのか、これだけで丸々一つの記事になりそうなので、後日改めて書きたいと思います。


昨年からの進歩

まだまだ課題は残るものの、昨年の地球の形の再現は月の明るい部分は全部サチっていたので、今回は2段露光で明るい部分の月の模様も出ていて、大きな進歩かと思います。あらためて並べておきます。

all_cut
2021年11月19日の皆既に限りなく近い月食。

topics02-2-l_all_cut
2022年11月8日の皆既月食。部分月食時の月の模様が出た!


まとめ

前回の記事をアップし終えた後、電気スタンドがメインのPCのモニター落下して割れてしまい使用不能に。データを吸い出してたり、さらに体調を崩したりと、色々トラブルがあり記事の更新が遅れてしまいました。やっとデータ復旧も終わり、なんとか記事を書ける状態になりました。

そろそろ自分でも気づいてきたのですが、今回の皆既月食は撮影の時から張り切りすぎで、データ量が溢れていて全然処理が追いついていません。もう少し機材を控えてもよかったですし、もう少しデータ処理の手を抜いてもいいのかもしれません。でも今回の位置合わせみたいに、謎を解いていくのが楽しくて楽しくて仕方ありません。できるだけ資料を「見ずに」、できるだけ人に「聞かずに」、自分の頭の中で考えて、自分で計算します。実測と計算が合ったときの快感は何ものにも変え難かったりします。

膨大なファイルの処理は大変ですが、皆既最中の赤銅色など、これまで天気などの影響でなかなか完璧に撮影できなかった貴重な画像を、今回は余裕を持って撮ることができました。雲が少しあったのでそれが惜しいくらいで、もう皆既月食に関してはかなり満足して撮影できました。残る課題もありますが、ここまでの経緯から位置合わせをせずに地球の影を完全い映し出すのは、おそらく相当敷居が高いです。何か制御方法を根本的に変える必要がありそうで、今後の大きな目標でしょうか。

月食関連の記事ですが、もう少し、多分あと2回くらいは続きます。


 
 
 
 
 
 
 
 


フルサイズカラーCMOSカメラASI2400MC Pro

普段は格安電視観望を記事にしたりしているのですが、今回は正反対の贅沢電視観望です。機器はお借りしているASI2400MC Pro、何とフルサイズのカラー冷却CMOSカメラです。センサーはSonyのIMX410。ピクセルサイズが5.94μmと大きいため、電視観望向きです。SNR1sの情報が中々見つからなかったのですが、どうやら0.11lxらしいです。やはりかなり小さいようで、期待できます。

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FS-60CBとの接続で苦労

せっかくのフルサイズなので広角で見てみようと、単焦点の鏡筒を考えたのですが、FMA135だとさすがに口径のほうが30mmで小さくなるのでもったいないです。とりあえずFS-60CBにしてみました。ASI2400MC Proの取り付けですが、一番簡単に鏡筒につけるのは付属のM48のアダプターをつけて、2インチアイピース口に差し込むことなのです。しかしながら、 FS-60CBは標準では2インチアイピースに対応していません。SKY90用のが使えるらしいのですが、残念ながら手持ちでは無いです。今回はT2マウントを利用することにしました。カメラに付属のT2リングを使うと、手持ちのZWOの旧型のCanonマウントへの変換アダプターにとりつけることができました。FS-60CBは普段から6Dを取り付けられるようみにCanonマウントになっています。

ところがこれ、FS-60CB用のレデューサをつけるとどうしてもピントが出ないのです。マウントからセンサー面までの距離が離れているためで、回転装置などを外してフォーカサーを最短にしてもまだ長過ぎます。本来はフルサイズクラス用のZWOのCanonマウントへの変換アダプターを使って正しいバックフォーカスにすべきなのですが、とりあえず手持ちのアダプターを使って試したいので、泣く泣くレデューサはあきらめました。代わりに旧型のフラットナーを取り付けると、今度は逆に距離が足りません。回転装置を再び取り付けてやっとピントが出ました。
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架台はお気軽にAZ-GTiです。
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実際の電視観望画面

さて実際の電視観望画面を見てみましょう。もう西に沈みかけているM42オリオン大星雲です。
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まず、これだけ見てもいくつか問題があることがわかります。
  1. まず、周辺減光が大きくてオートストレッチで攻め込んで炙り出すことができません。
  2. ホコリが結構付いているので掃除が必要。せっかくの高性能カメラなのにもったいないです。
  3. 旧型フラットナーにフルサイズだとやはり周辺の流れが目立つ。
などです。

時間も経ってしまい、これ以上は春なので主に銀河になってしまいます。銀河に広角は流石に厳しいのと、少し曇ってきたで、この日はこれであきらめました。せっかくのフルサイズカメラなので広角を狙っていましたが、どうやらFS-60CBでは役不足なのかもしれません。


お気軽でない電視観望へ

そもそもASI2400MC  Proは冷却をしなくても12Vの電源入力が必須です。一応販売ページにはASI294MC Proも12V電源がないとダメと書いてあるのですが、冷却なしなら12Vなしでとりあえず動くことは試しています。でもASI2400MC Proは12V電源を繋がないと、SharpCapなどで起動さえできません。なのでこのカメラでお気軽電視観望というのはそもそも向いてないのだと思います。

やはりASI2400MC Pro恐るべしです。タカハシでもFS60クラスの小口径では相手にならないようです。ここは満を辞してTSA120の登場です。TSA-120+ASI2400MC Pro、超贅沢な電視観望です。

どんなふうに見えるのか?結果は次回記事で。お楽しみにしていて下さい。



今回はおとめ座銀河団に挑戦です。はてさて、うまく写るのでしょうか?

でもなんでマルカリアンの鎖でなくておとめ座銀河団?

普通はマルカリアンの鎖 (Markarian's chain) ですよね。なんでおとめ座銀河団なのでしょうか?理由は単純で、この撮影の前にカリフォルニア星雲をFS-60CBと6Dで撮っていて、それがこの季節は22時くらいで西の空の住宅の屋根にに沈んでいくので、その後にどうしようかと全く設定を変えずに試しに撮影したからです。焦点距離350mmクラスで、フルサイズのカメラだとマルカリアンの鎖よりもかなり広い範囲になります。なので「銀河団」とタイトルにしました。

設定が同じだと、バイアス、フラット、ダーク全てが使い回しができるので、かなり楽でパフォーマンスがいいのです。というわけで、露光時間180秒、ISO800、フィルターなしです(実はカリフォルニア星雲、フィルターなしで撮影してたと思ってたのですが、CBPが入っていたことに気づいて、その後本当にフィルター無しで撮影しました。これはまた後日記事にします。)。

今回こだわったのは位置です。マルカリアンの鎖はもちろん、見栄えのいいM100をどうしても入れたかったのと、M87もM90も入れたいし、反対側はNGC4216とIC3064も入れたかったのです。でもFS-60CBに1.04倍のマルチフラットナーを入れると、フルサイズの6Dでも本当にいっぱいいっぱいです。なので、ditheringの幅は相当小さくし、端が切れないよう最低限の動きにしました(このditherの小ささは後に問題となります)。それでもシャッターの影ができることはわかっているので、そこら辺は画像処理でどうにかするしかありません。

実際の撮影は?

撮影は3日に渡って行いました。
  1. 3月17日: 23時10分から23時29分まで6枚。その後曇り。
  2. 3月18日: 22時15分から23時18分まで14枚。その後曇り。
  3. 3月19日: 22時44分から翌日4時27分まで89枚。
最初の2日は雲に悩まされ枚数をあまり稼げなかったのでもうバッサリ捨てて、結局使ったのは3日目の89枚のみ。南天越えのために一度反転しています。(この反転も後に問題の一つとなります。)

明るさ比較ですが、同じISO800と同じ露光時間3分で、3月18日21時40分頃、西に傾いたカリフォルニア星雲の撮って出しJPEGだとこれくらい、
LIGHT_180s_ISO800_20210317-22h35m53s926ms
一見、ほぼ何も写ってませんね。よーく見ると淡ーいピングがあります。

一方同じ日に同じ条件で続けて撮影した、22時20分くらいの南天前のおとめ座銀河団の撮って出しJPEGはこれくらい
LIGHT_180s_ISO800_20210317-23h10m04s723ms
ずいぶん明るさに違いがあるのが分かると思います。自宅撮影の場合、暗い東から南天の少し高いところをを含む天頂過ぎくらいまでにかけてはISO1600とか3200でもいけそうです。一方南天を過ぎて少し西に傾きかけるとISO800位に抑えざるを得ないのかと思います。

画像処理ですが、普通通りPIのWBPPでスタックです。スタックしたマスターライト画像をDBEしたものを一旦見てみますが
integration1_DBE
人様に見せるものではないですね。ゴミがひどいです。しかも南天で赤道儀を反転したために、ゴミが軸対称に同じ位置に出てしまっています。しかも大きなゴミが途中で動いたのでしょう。補正しきれていない部分と、過補正のところが出てしまっています。

これを防ぐためにマスターフラットにぼかしをかけて処理したらとか考えたのですが、まずはフラット補正なしの画像を見たら、全く補正しないと細かいゴミが全部浮き出ることがわかり諦めました。
masterLight_integration_DBE1
フラット補正無し画像を、ゴミが見えるようにDBEしたもの。
フラット補正した画像よりさらにひどく、物凄いゴミの数。 

マスターフラット画像を見てみます。ABEで見やすくしますが、

masterFlat_RGB_VNG_clone_ABE
同じような位置に、やはり相当な数のゴミがあります。

今回スタックしたライト画像にゴミが目立ったことの理由の一つが、ditherの幅が小さく散らしきれていないためです。なのでフラット補正は必須になり、補正なしではさらに細かいゴミまで目立ってきてしまいます。フラット補正をしても残ったゴミについては、もう誤魔化すしかないです。これを反省して、この後6Dのセンサー面の掃除をしたので、これはまたそのうち記事に書きます。

気を取り直して、処理を続けます。今回はシャッターの影になるところも使う必要があるので、ABEではなくDBEで細かくムラをとります。暗黒帯とかない銀河の薄い方向なので、全体が一様になる方向で進めます。PIでStarNetをかけて、恒星のマスクを作り、さらにRangeSelectionで星雲のマスクを作り、Photoshotpに渡します。

後から切り出すことを考えているので、いかに小口径を取り繕う解像度を出していくかです。今回はその目的でSharpenを使ったので、解像度に関しては少しインチキしてるといえるかもしれません。

まずは出来上がり。

「おとめ座銀河団」
up_DBE_DBE_PCC_AS_HT_all_disks_back2_rot_denoise_larage_cut
  • 撮影日: 2021年3月19日22時44分-3月20日4時27分
  • 撮影場所: 富山県富山市
  • 鏡筒: Takahashi FS-60CB + マルチフラットナー
  • フィルター: なし
  • 赤道儀: Celestron CGEM II
  • カメラ:  Canon EOS 6D(HKIR改造, ISO800, RAW)
  • ガイド: f120mmガイド鏡 + ASI120MM mini、PHD2によるマルチスターガイドでディザリング
  • 撮影: BackYard EOS、露光時間180秒x90枚 = 4時間30分、ダーク73枚(ISO3200、露光90秒、最適化なし)、フラット256枚(ISO3200、露光1/1600秒)、フラットダーク256枚(ISO3200、露光1/1600秒)  
  • 画像処理: PixInsight、Photoshop CC、Sharpen AI

Annotaionも付けます。今回、これが楽しみでこの領域を撮影しました。ものすごい数の銀河ですね。PGCなんかもういくつあるのか。でも拡大するとわかりますが、小さなものは写っていないものも多いです。ここら辺は次回以降、光学系をもう少し変えて、拡大しての撮影になるのかと思います。

up_Annotated

PGCの数が多すぎるので、PGCを抜いて少しシンプルにしたものです。

up_Annotated_noPGC


切り出してみよう!

全体像だけだと個々の銀河のインパクトがないので、いくつか見栄えのする領域を切り出したいと思います。少しでも見かけの解像度を良くするために、上の出来上がり画像を拡大します。拡大にはTopaz labsのGigapixel AIを使って2x2倍の解像度にしています。ただ、このGigapixelなかなか扱いづらかったです。恒星が多少ひしゃげてしまいます。もしかしたらPhotoshopで単純に拡大した方が良かったかもしれません。

あと、切り出したそれぞれにもAnnotationを付けます。例え分割してもまだまだ銀河がたくさんあるので、名前付けも十分情報を含んでいます。それでは行きます。


1. マルカリアンの鎖付近

言わずとしれた、一番見栄えのするところです。M87とM88まで入れてみました。
03_Markarian_all

_03_Markarian_all_Annotated

2. M99とNGC4216

M99の渦巻きがかっこいいです。右下のNGC3つの存在感があります。
05_M99_wide

_05_M99_wide_Annotated

3. M87からM91一を網打尽

縦長で、連番を全部入れました。
06_M90_wide_portrait

_06_M90_wide_portrait_Annotated


4. M99とM100
渦巻きが2つ。これもかっこいいです。
04_M100_wide

_04_M100_wide_Annotated


さらに拡大

ここからさらに拡大して、もう少し細かいところに注目します。でも公開するかどうか迷いました。さすがにこれくらいになるとアラが見えます。お見苦しい点は今後の期待とし、今回はご容赦ください。

5. M99
07_M99_small

6. M100
13_M100_small



7. M88とM91
10_M91_M88

8. NGC4216まわり
08_NGC4216_small

どうでしょうか?銀河団は大枠で撮って、面白いところを切り出しても、意外に見えるみたいです。まあ、拡大しすぎると限界はありますが、4時間半という露光時間と、画像処理でのごまかしも効いていて、あまり大きな画面で見なければなんとかなりますでしょうか。


過去画像と比較して

 さて、前回おとめ座銀河団の中のマルカリアンの鎖を撮影したのが、2017年の3月なので、4年も前のことになります。



MARKARIAN_edit2

焦点距離600mmのFS-60QとAPS-CのEOS60Dでの撮影なので、今回より範囲は大分狭いです。前のときもノーフィルターでした。というより、フィルターなんか持ってなくてノーフィルターでいいのかなと、不安になりながら撮影してたのを覚えています。でも回り回って銀河はノーフィルターの方がいいのではという結論で今に至り、今回も(でも今回は自信を持って)ノーフィルターとなりました。

4年経った、今回撮影した画像から、ほぼ同角で切り出してみました。
01_Markarian_comp
切り出しにもかかわらず、今回の方が見栄えはいいです。本質的には粗く撮影しているので、いかに画像処理で出しているかだけなのですが、よく言えば技術が進んだ、悪くいえばいかにごまかせるようになったかでしょうか。

当時はAnnotationなんていう技術は知らなかったので、手で何が見えているか書き込んでいますが、これはこれでいい思い出です。

markarian_signed_final


まとめ

銀河団は面白いけれど、細かくみないと迫力に欠けてしまいます。なので今回切り出しということを積極的に試してみました。自分では面白かったかと思うのですが、どうでしょうか?

切り出した画像はそのまま見てもいいですが、次回撮影のアングルの候補としても使えます。手持ちの機材なら、焦点距離900mmのTSA-120と6Dなんかで撮ると解像度が上がって面白いかもしれません。

一枚の画像からたくさん楽しめたので、パフォーマンスがよくてなんかもうかった気分です。
 

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