ほしぞloveログ

天体観測始めました。

タグ:ダストテイル

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。


彗星画像処理

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。

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核の部分の拡大。星の位置に合わせてスタックすると、彗星はずれていきます。

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。
comet_alignment_integration
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。
integration_ABE4_ABE4_ABE4

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。

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  • 撮影日: 2024年10月20日18時49分-19時21分
  • 撮影場所: 富山県富山市
  • 鏡筒: William Optics RedCat51(f250mm、F4.9)
  • フィルター: UV/IRカット
  • 赤道儀: SWAgTi (SWAT-350V-spec Premium + AZ-GTi)
  • カメラ: Canon EOS 6D(天体改造)
  • ガイド:  なし
  • 撮影: BackYard EOS、ISO1600、露光時間30秒 x 47枚 = 23分30秒
  • Dark: ISO1600、露光時間30秒 x 32枚、Flat, FlatDark: ISO1600、1/50秒 x 32枚
  • 画像処理: PixInsight、Photoshop CC

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。


核の回転

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。

comet_star_SPCC_MS_25_5_004_035_inv_cut_L_cut

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。


まとめ

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。


ずーっと雨で何もできなくて、久しぶりのブログ更新です。今回は話題のネオワイズ彗星。いろんなことが人生初の経験でした。


ネオワイズ彗星!?

ネオワイズ彗星というのがなんかすごいことになっているらしいというのを、ぽちぽち目にするようになりました。最初はほとんど海外の情報です。と思っていたら梅雨時の日本でも、北海道とかで撮影できたとかいう報告が少しずつ上がってきました。なんでも夜中の3時頃、夜明け前です。

私もなんとか見てみたいと思い、夜中に起きたり、時には夜更かししてその時間まで起きたりしたのですが、とにかく富山はずーっと雨か曇り。富山晴れるか?という予報も数度ありましたが、結局自宅からは何も見えず。悶々とした日々を過ごしていました。

太陽への最接近を過ぎて、徐々に夕方にも見え始めたとの情報も出てきました。彗星は何故、朝ものすごく早くか、次は夕方からなのかと、眠い目を擦って思っていました。でもよく考えたら、太陽の近くに来てやっと尻尾が出るので、尻尾が長いうちは太陽のそばから離れず、それを見ようと思ったら朝と夕方なのは当たり前なんですよね。多分彗星を長年追っかけている人にとっては当たり前の事で、今回自分で見ようとして初めてこのことを意識しました。


彗星遠征決定、どこに行こう?

そんな折、どうやら7月16日の木曜日の夕方は少しだけ晴れそうだという予報。でも富山は少し怪しそうですが、少し足を伸ばせばなんとかなるかもしれません。この日は仕事もあまり忙しくなさそうなので、休暇をとって遠征することにしました。

北の能登半島の方と、南の岐阜の一部が晴れそうです。北に行くか、南に行くかかなり迷いました。SCWの局所予報で見ると21時頃までは同じでも、22時には能登半島に一部雲がかかるとの予報です。でも日本列島全体の大きなエリアで見ると南から雲が上がってくるような様子なので、外れることも多い局所予報にかかわらず、大局で見た方がいいという判断で能登方面に決めました。

同様に晴れた場合に北と南でどちらが得かも考えてみました。光害となる太陽との相対的な距離は変わらないので、南に行って早く太陽が沈もうが、北に行って太陽が沈む時間が遅くなろうが同等。ならば、北に見える彗星なので、沈む時間が遅く上ってくる時間が早い高緯度の北方向が得かもと思ったわけです。

いずれにせよ、天気も観測時間的にも北が得という判断です。ではどこまで行くか?天気予報だと半島の根本の方が晴れの確率が高そう。彗星が北西方向なので、能登半島の西側の方がいいということで、羽咋市らへんで探すことにしました。


とりあえず羽咋に向けて出発

とにかくここで出発。何日か前にも晴れそうな時に遠征しようとしていたので、準備はほぼできています。この時点で13時頃。現地まではゆっくり行っても3時間。まだ余裕はあります。

ところで皆さん、羽咋といえばコスモアイルはご存知でしょうか?宇宙をテーマにした大きな施設があります。

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2階より上の展示場やシアターは有料で、以前行ったことがあるので今回はパスですが、これもかなり凝っていて面白いです。1階部分には市の図書館があったりするので、多分これ市の施設だと思います。NASAから持ってきた宇宙船もあるとかですが、発起人が元市の職員だったとか書いてました。無料の一回だけ見ても面白くて所々に宇宙人がいます。

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コロナ禍では宇宙人も3蜜に気をつけているようです。

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北陸に来た際には2階展示スペースも含めて、ぜひ寄ってみてください。


撮影場所の決定

さて、夕方の彗星は北西方向に出るので、光害が南になるようにできるだけ羽咋の街から北に行ったほうがよさそうです。さらに羽咋の少し北に灯台があるようなので、少なくともそこよりは北に行ったほうがよさそうです。Google mapで見ると島のように出っ張っているところがあり、堤防などもあり漁港のような感じになっています。

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奥に漁港があります。

実際に行ってみると、漁業関係者以外の車は立ち入り禁止だったのと、航空写真ではわからなかった外灯があったので、そこから少し離れることにしました。漁港が南側になるように、数百メートルほど北に行った、コンクリートがあるところを陣取りました。

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左の海の向こうに見えるのが上の漁港です。

16時半ごろには場所が決まったのですが、雲が結構出ていて雨が降る可能性があったのと、日没までにまだ時間があったので、近くの、と言っても5kmくらい車で走ったコンビニに夕食を買いに行きました。簡単に食べられるようにおにぎりとおつまみだけです。でも結局忙しくて、食べるの忘れてしまうんです。


機材セットアップ

再び現場に戻り、まずは太陽が沈んでいくところをタイムラプスに収めようとセットしました。APS-CサイズのEOS 60DにPENTAX 6x7の75mm f4.5レンズをつけたものです。太陽が沈む瞬間、グリーンフラッシュが綺麗に見えました。ほんの1秒くらいだったでしょうか。ものの見事に緑色に輝いていました。残念ながらタイムラプスが20秒に一枚だったので、グリーンフラッシュの瞬間は撮影できませんでした。実はこのタイムラプス、後で書きますが画角的にネオワイズ彗星が全く入らずに完全に失敗だったので、動画クラスで撮影してグリーンフラッシュを納めておけばよかったと後で反省しました。

失敗なので公開してもしょうがないのですが、2時間もとっていたのでもったいないので動画にしてみました。雲がどれくらいあったかとか、星が出るまで気分を盛り上げる導入と思ってください。途中何度か露光を変えています。



もう一つ、こちらがメインなのですがFS-60CBと0.72倍のレデューサーで焦点距離255mmにして、天体改造済みのEOS 6Dでの撮影です。赤道儀は玄関に置いてあったCGEM IIをそのまま車に積み込んだものです。6cmの鏡筒にCGEM IIは大袈裟過ぎますが、自宅でも遠征でもそのまますぐに移動できるので、最近はこればかりです。これをコンクリート部分に設置します。

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撮影開始、でも導入が全然うまくいかない!

十分余裕を持ってセットして、日が沈むまで待っていました。だんだん暗くなってきて彗星を探しつつ導入しようとしましたが、全くうまく導入できません。導入なんかどうにかなるやとなめていて、完全に想定外でした。まだ結構明るいので、そもそもこの明るさで見えるかどうかもわかっていません。自動導入しようにもCGEM IIだけでは彗星のデータは入っていません。

仕方ないので、AZ-GTiを出して自動導入してみようと思いました。新機能で彗星導入が最近追加されたとのことです。SynScan Proをあらかじめアップデートしておいたたまではよかったのですが、何故かNEOWISEの2020年が出てこないのです。2018年まではきちんと出てきます。この時点でAZ-GTiも諦めます。(ちなみに、自宅に帰って試したらきちんと2020年のものまで出ました。もしかしたらデータのダウンロードにネットワーク接続が必要だったのかもしれません。)

次に感度が十分な電視観望で見てやればいいと思い、ASI294MC Proに50mmくらいのカメラレンズをつけようと思ったのですが、カメラ接続アダプターが何故か全然見つかりません。CMOSカメラと一緒に入っているはずで、絶対持ってきてるはずなのですが、どこを探してもないのです。結局見つからずに電視観望も諦めました。(実は最後の最後、撤収の時にアダプターが見つかって、取り付ける予定だった50mmレンズの袋にわざわざわかりやすいように一緒に入れてあって、奥まで見ていれば見つかったはずなのです。焦っていると全くダメだということが今回よくわかりました。)

今考えたら、光学ファインダーでもよかったはずなのです。でもその時は焦っていたのと、そもそも光学ファインダーで見えるかどうかもわかっていなかったので、思いつきもしませんでした。もう経験のなさがもろに出てきてしまっています。

いよいよ暗くなってきてだんだん肉眼でも普通に星が見え始めてきたので、ここで一旦落ち着いて赤道儀CGEM IIの極軸をきちんと取ることにしました。いつものSharpCapでの電子極望ですが、この時点でも多分まだ焦っていたんですね。全然星が認識されないのです。結局単にレンズとして使っていたガイド鏡のピントがずれていただけなのですが、これに気づくだけでも5分くらいかかってしまいました。でもここで極軸を正確に出しておけたのでよかったです。精度が1分角以下とかなり正確に合わせられるので、一旦撮影が始まったら恒星追尾がずれていくことはまずありません。後で画像処理してもわかりましたが、10秒露光9枚を位置合わせなしでスタックしても、恒星が全くずれてませんでした。

こうやって考えると、一番の敗因は実際の彗星の位置が思っていたよりかなり北向きだったことです。日没の太陽の位置から15度くらい北と思っていたら、もっとずっと北で、現場でStellariumで確認して、北斗七星の柄杓が見えて、やっとその下あたりだとわかりました。水平線に沈む位置だけ比べたら、太陽とネオワイズ彗星で40度くらいのズレがありました。


とうとう彗星が!!

最初からきちんと場所を確認しておけばよかったのです。でもとりあえずやっと場所が大体わかったので、その方向に鏡筒を向けてシャッターを切ると、一発目で簡単に彗星が入ってきました!下の写真が初めて入った彗星です。モニターで見ても尻尾が見事に写っていてとにかくうれしかったです。

IMG_6213

この後彗星の位置を合わせたりして、まずは保険に何枚か撮影しておきました。


肉眼でも尾っぽまで見える!

この日のもう一つの敗因は、双眼鏡忘れたことです。仕方ないので常備している星座ビノを使ってその方向を見てみると、なんとハッキリくっきりネオワイズ彗星が見えるではありませんか。そして肉眼でも見てみようと思い、まずはそらし目で。淡いですが、位置がわかりました。位置さえ分かれば、余分な光を手をかざして遮断して注意して見てみると、なんと目で見てもはっきりと彗星の形が分かります。この日のなかで一番感動しました。肉眼でもわかるくらいの彗星にこんなに早く会うことができるとは!

これまで彗星を撮影したのがウィルタネン彗星だけ。それでもテイルを見ることはできませんでした。いつかテイルが出ている彗星をと思っていましたが、今回のものはその期待に十分以上に答えてくれた体験でした。でもこれでもヘールボップ彗星の方が全然凄かったとのこと。今度はいつか大彗星と言われるクラスのものを見てみたくなりました。


とりあえずの簡易画像処理

とりあえずここまでの画像処理の結果を一枚載せておきます。

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  • 石川県羽咋市, 2020年7月16日20時49分
  • FS-60CB + x0.72reducer
  • Canon EOS 60D(ISO1600), 露出10秒 x 8 = 80秒
  • PixInsightとPhotoshopで画像処理、トリミング済み
上が北になります。ダストテイルは十分に見えていますし、青いイオンテイルも見えています。テイル中に見える筋のようなシンクロニックバンドも見えています。シンクロニックバンドというのは今回初めて知りました。よく見ると、イオンテイルの中にも筋が見えます。これもシンクロニックバンドというのでしょうか?ただ、快晴ではなかったようで雲少しかかっていました。


タイムラプス映像

21時すぎ、ここにきて60Dでずっと撮影しているタイムラプスに彗星が全く写っていないことに気づきました。もともと太陽が沈んだ様子と彗星を同じ画角に収めようと思っていました。でも調べてみると、太陽が沈んだ時の彗星は確かに北西の方向にあったのですが、彗星が「沈む」のはかなり北によって、北西というより北北西。20度くらいずれます。思ったより北に彗星がいたのです。75mmレンズとAPS-Cでは画角的に全く治らないところを延々と写していたことになります。

気を取り直してカメラの向きを変えると簡単に彗星が見えました。その時のタイムラプスです。20秒ごとに25分間分の76枚を動画にしています。



この画像を見た妻の一言。

「なんで逆向きに進んでいくの?」

最初、何を言っているのかわからなかったのですが、よくよく聞くと

「尾が出てるのだから、尾と反対に進まないとおかしい」

という意味らしいです。頑張って日周運動だとか理由を説明しましたが、

「うーん、理屈は分かったけど普通の人はそうは思わない」

とピシャリ。私は「宙のまにまに」の「キャシー・レヴィー彗星」で「あ、彗星って尾っぽからのぼってくるんだ」と初めて意識しました。マンガなので時系列で進んでいて、彗星の動きを意識させてくれます。


続いて、彗星が沈むまでです。


最初のうちは中空に厚い雲が、そして徐々に低空にうすい雲がかかってくるのがわかります。彗星はちょうど雲を避けていてくれたような状態す。

実は天気は最初からあまり良くはなく、北西以外は結構曇っていました。特に東と南はどん曇りで、雨が降るのではと心配してたくらいです。ちょうど夕日すぎくらいから彗星が見えるところだけ雲が避けてくれているような状態で、とてもラッキーだっと思います。


大満足の結果

いろいろ落ち着いて、気付いたら21時30分、ここでやっと余裕ができて夕食を食べてないことに気づきました。彗星はだいぶん低空に来ていて、星座ビノを使っても見えにくくなってきています。車に戻り、食事をとり、その後少しずつ片付けを始めます。

22時半近く、どうやら彗星も水平線の下に沈み、気づくと雲も多くなってきたので、ここで撤収です。とにかく、帰りはまだ興奮気味で、自宅に到着してからも寝付けずにそのままいくつか簡易画像処理をして、Twitterに速報で流して、結局ベッドに入ったのは4時近くになってからでした。


反省点
  • 導入はボロボロだった。あらかじめ、機材、ソフトの準備を確認まで含めてきちんとしておく。
  • 使う可能性のあるものはどこに入れてあるかチェックしておく。
  • 赤道儀に載せているので、少なくとも恒星はほとんどずれていきない。なので、露光時間をもっと伸ばしてもよかった。
  • テイルの広がりが思ったより大きいので、天気が良ければもっと広角のレンズでもいいかも。
とにかく人生初だらけでした。尾っぽがある彗星も初めて、撮影できたのも初めて、さらに目で実際に彗星の形を見れたことも初めてです。もう大満足です。反省点にも書きましたが、画像処理をやっていて、もう少し攻めることができたのではと思うようになりました。初回でいろいろわからないこともあったので、晴れてくれればですが、できればもう一度くらい挑戦したいと思います。-> 二日後、また同じ場所で撮影しました。



 

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