先週から体調がかなり悪くて、週末の小海の星フェスは泣く泣く諦めました。2日とも天気が良かったようで、Xの投稿を見ながら楽しそうでいいなあと思いつつ、体力が持ちそうにないことはわかっていたので、自宅で大人しくしていました。自宅の富山でも天気は良くて、月が出ていない時間も長く透明度も良かったのですが、夜に撮影どころか起きている元気もなくて、かなり悔しい思いをしていました。

時間だけはあったので、やっと彗星画像の処理に取り掛かれました。撮影日はもうだいぶ前の10月20日になります。


3つも機材を展開してパニックに近かったのですが、タイムラプス映像はすでに処理済みです。



今回は、3つの機材のうちの2つ目、RedCat51に、最近手に入れた2台目の6Dを取り付けて撮影した画像の処理になります。30秒露光で使えるものは47枚ありました。総露光時間は23分半になって、ネオワイズ彗星の時が80秒と8分だったので、そこから見ても長くなっています。

その一方、撮影時間が長い分だけあって、恒星に対する彗星の移動が無視できないため、これまでのように恒星合わせでスタックすると、どうしても彗星がずれてしまいます。試しにWBPPしてみます。画像処理には、ダーク、フラット、フラットダークと後日別途撮影ファイルも使います。


核を見てみると、彗星が25分程度の間に移動していく様子がよくわかります。でもこれだと彗星の正確な形がわからないので、彗星のみ別途処理する必要があります。でもその前に、とりあえずここで作った画像をStarNetで、恒星画像を分離して保存しておきます。後で彗星画像と合成するために使うことになります。

彗星核の位置を合わせるようにスタックするのは、PixInsightのCometAlignmentで簡単にできます。その代わりに当然ですが、恒星が流れてしまいます。
こうやってみると、30分クラスの撮影になるとかなりずれるのがよくわかります。

恒星をここから消すのは、ちょっとめんどくさくて、少なくとも上記の星が流れている画像でStarNetは全くうまくいきませんでした。しかたないので、一枚一枚のRAW画像にImageContainerを使ってStarNetを適用します。StarNetは1枚処理するのにもそこそこ時間がかかるので、47枚だと2時間くらいを要しました。

その後は再びCometAlignmentで核の位置を認識して重ね合わせますが、ここからが大変でした。星消し画像を彗星基準で重ねると、星を消した跡が軌跡となって残ってしまうのです。言うなれば一方向に流れた時に出る縞ノイズのようなものなので、途中ディザリングをすればよかったのかもしれません。

その後、ダーク補正なしとか、フラット補正なしとか、フラットダーク補正なしのフラット補正だけとか、色々試しましたがどれも残った軌跡をうまく消すことはできませんでした。少しネットで調べると、niwaさんの記事にIntegration時にCombinationをAverageからMedianに変更するといいとありました。そうするとrejectionで明るいところを弾けるとのことで、いくつかパラメータを試して、今回はhigh側を0.5σまで落としました。

この原理は、以前PixInsightを使い始めた頃にM33を処理して、縞ノイズを回避しようと試みたことに似ています。あの時はクールピクセルをCombinationをMaximumにすることで回避できました。当時は理由がはっきりわからなかったのですが、今ならはっきりと理由がわかります。縞ノイズは一旦発生すると相当厄介なので、Integrataionのオプションで多少は改善できることは、覚えておいてもいいのかと思います。

ただ、今回の0.5σというかなりきついhighリジェクションでも、まだ星の軌跡は少し残るのですが、テイルを除去しないためにはここら辺がもう限界でしょう。

ここでできた背景画像をPhotoshopに渡して、先に作った恒星画像を合成し、画像処理を進めたものが以下になります。淡い尾の構造を見たかったので、背景はABEを使いかなり平坦化しています。淡いところを強調したので、まだ星の軌跡は少し出てきてしまうのですが、上の画像から見たらかなりマシなので、まあよしとします。


淡い尾が画面いっぱいまで広がってます。この画像の画角は横幅約8度に相当します。それ以上には余裕でありそうなので、まだこの時期だと少なくとも10度程度には広がっていたことがわかります。

10月14日の彗星にはかなり鋭い中心線となっていたネックライン構造ですが、20日のこの画像では鋭さはだいぶなくなっていて、明るいところも中心からずれています。視野方向が軌道面から少しずれてきたということなのでしょうか。

テイル部分は濃いところと薄い所で段になっているのがわかります。濃いところがイオインテイルに相当するのでしょうか？今回は軌道にかなり平行になっているからでしょうか、テイルもまっすぐで、前回見たネオワイズ彗星のように弧を描くようなテイルにはならないみたいです。

この画像は、これまでのネオワイズ彗星の画像に変わって、スマホの背景にしようと思っています。



後半の処理は、同じ画像から核の部分を拡大して、ここにLarson-Sekanina フィルターを適用してみました。

これは、3つ目のセットアップのSCA260とASI29MCでの核の部分の拡大撮影の練習になります。ただし、このSCA260の画像、改造でシュミットに送り返してから何も調整せずに、しかも天板のプレートを自分で少し付け替えてしまっていて、現場で見ていると星像がかなり肥大化してしまっていました。もしかしたら解像度があまり出なくて、核の拡大画像としては使い物にならないかもしれません。

さて、上で作った恒星と背景画像をPixInsightの PixelMathで合成し、ここにPixInsightに標準で搭載されているLarson-Sekanina フィルターを適用してみます。Larson-SekaninaフィルターはRotation Gradientという名前でSirilにも搭載されているようなので、無料ソフト環境でも使うことができるようです。興味がある方は試してみるといいかもしれません。今回の画像のように、拡大するとかなり粗い画像でも結構面白い結果が得られます。

Larson-Sekaninaフィルターは彗星の核の周りの角度方向の輝度の違いなどを見やすくするために、以前からよく使われているとのことですが、数学的には特に難しいことをしているわけではありません。簡単にいうと、古文書の画像解析で文字をずらして見やすくするようなイメージでしょうか？ちょうどこの間の探偵ナイトスクープの西田局長の追悼回で、古いハガキのかすれた文書を読むのに使われれたので、見た方も多いかと思いますが、あの文字ずらしを極座標系でやっているようなものです。

具体的には、例えばPixInsightの場合には、中心を核の座標に指定し、距離と回転角でどれだけずらすかを、ピクセル単位と度単位で指定するだけです。Larson-Sekaninaフィルターの元の式を見るとわかりますが、距離はマイナス方向だけに、角度はプラスとマイナスの両方向に変化させています。距離がマイナスだけなのはプラスに動かすと、中心に空いたところに何を埋めればいいのかわからないからでしょう。このフィルターは1984年のかなり昔に提唱されたものなので、今ならアイデア次第でもっと複雑な変換を試してもいいのかもしれません。PythonやMatlabなどで画像を直接解析できるなら、実装もそれほど難しくはないでしょう。

PixInsightに搭載されているLarson-Sekaninaフィルターには、距離と角度の他に、もう一つamountというパラメータがあります。これが何を意味するのかよくわからないのですが、結果にはかなり大きく効きました。今回は距離: 2.5pixel、角度: 5度、amount: 0.05で、意味のありそうな構造が出てきました。

下が結果になります。見えやすいように輝度を反転しています。くるっと回っているような模様が見えると思います。


ですが、ここから何か意味を引き出そうとすると、とたんに難しくなります。そもそもLarson-Sekaninaフィルターの意義は「見やすくする」というものなので、そこから意味を引き出すのは別の話になります。意味を引き出すには、彗星がどういうものなのか、もっと知る必要がありそうです。今後の課題とします。



彗星の画像処理はあまり慣れていないので、なかなか思うように進みませんが、やっとゴールが見え始めてきました。今回の紫金山アトラス彗星は、ネオワイズ彗星以来の大彗星で、そもそもやっと長時間での撮影ができたくらいです。Larson-Sekaninaフィルターもやっと試すことができたくらいです。

星を始めて8年半になりますが、これまで大彗星と呼ぶにふさわしいものはネオワイズを含めて2つだけです。ということはざっくり4年に1回というペースなのでしょうか。Wikipediaで大彗星で調べてみると、ネオワイズ彗星も紫金山アトラス彗星も大彗星に含めて、ここ50年ではわずか7つなので、実際には4年に1回よりは長そうで、むしろ4年に1度見えているのはラッキーなのかもしれません。

ネオワイズ彗星の時から考えてみても、今回は色々な進化がありました。次の大彗星ではどんな手法で撮影や画像処理を進めることができるのか、かなり楽しみです。

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