Astrometria asteroidov v praxi - archív SDSS
Sloan Didital Sky Survey (SDSS)
Program Sloan Digital Sky Survey (SDSS) prebiehal v rokoch 2000 - 2007 na observatóriu Apache Point v Novom Mexiku, MPC kód observatória je 645. Na pozorovanie sa používal zrkadlový teleskop o priemere 2,5 m. Obloha sa snímala v piatich širokopásmových filtroch (u, g, r, i, z). Použitá CCD kamera obsahuje 30 čipov, každý o rozmere 2048 x 2048 px. Teleskop bol na azimutálnej montáži a pri pozorovaní nehybný. Snímala sa tá časť oblohy, ktorá sa presúvala ponad zorné pole. V závislosti od použitého filtra bola hraničná magnitúda zachytených objektov 21,3 až 22,2 magnitúdy. Prehliadka bola primárne určená na výskum supernov, ale ukázalo sa, že získané CCD snímky sú použiteľné aj na astrometriu asteroidov. Hoci od samotných pozorovaní uplynulo vyše 20 rokov, na snímkach sa ešte aj po takej dlhej dobe nachádza množstvo neznámych telies.
Získanie snímkov z archívu SDSS
Ukážeme si ako nájsť pozorovania pre planétku 2001 UQ241. Asteroid sa nachádza v hlavnom páse asteroidov, je pozorovaný v 6 opozíciach a jeho dráhové elementy sú dostatočne presné na to, aby efemerida telesa bola spoľahlivá a objekt sa nachádzal na vypočítaných súradniciach. Najprv zistime v databáze MPC Database Search aké pozorovania eviduje Minor Planet Center pre dané teleso.
Systém nám zobrazí všetky údaje o danom telese - dráhové elementy a všetky evidované pozorovania, ktoré si môžete aj stiahnuť a pracovať s nimi.
Vidíme, že v MPC sú pozorovania asteroidu 2001 UQ241 z observatória Apache Point (645) v dňoch 25.10.2001 a 21.11. 2001.
Teraz cez stránku Canadian Astronomy Data Center zistíme, či sa v danom archíve nachádzajú snímky oblohy pre zvolený asteroid. Vo všeobecnosti pozorovania môžeme hľadať podľa viacerých kritérií - zadáme názov či označenie (designáciu) asteroidu, prípadne môžeme hľadať podľa existujúcich pozorovaní či dráhových elementov. V našom príklade sme uviedli, nech systém vyhľadá pozorovania podľa designácie.
Hľadanie zúžime zvolením časového obdobia, v ktorom má systém hľadať pozorovania a výberom observatória. Takže zadáme rok 2001 a ďalej označíme nech nám aplikácia prezerá len archív SDSS. Ak totiž nezadáme konkrétne časové obdobie a nezvolíme konkrétny archív, hľadanie bude trvať príliš dlho. Najprv odznačíme všetky možnosti teleskopov (Check none) a potom zaznačíme SDSS.
Následne klikneme na Search a program začne prehľadávanie podľa zadaných kritérií. Ak sa v archíve nachádzajú dáta podľa požadovaných podmienok, systém nám zobrazí konkrétne CCD snímky, čas pozorovania, použitý filter, expozičnú dobu, pozíciu pozíciu hľadaného asteroidu na danom CCD snímku, ako aj použitý teleskop.
CADC nám našiel asteroid v 4 nociach - 15.10., 25.10., 21.11. a 10.12. 2001. Databáza MPC obsahuje pozorovania asteroidu z 25.10. a 21.11.2001, takže vymeraním pozícií z 15.10. a aj 10.12. 2001 rozšírime oblúk v tejto opozícii oboma smermi. Vo všeobecnosti rozšírenie pozorovaného oblúka spresňuje dráhové elementy telesa.
Každá snímka bola fotografovaná piatimi filtrami: r, i, u, z, g. Pre náš účel použijeme snímky r, i, g. Kliknutím na názov CCD obrázku (Image) ho skopírujete do svojho počítača. Súbory sú s koncovkou "bz2". Ak vás počítač upozorní, že daný súbor nie je možné bezpečne stiahnuť, kliknete na voľbu ponechať a tak súbor skopírujete.
Iný spôsob stiahnutia obrázkov je zo stránky SDSS Run List for Data Release Stripe 82 - SN, kde z názvu obrázku frame-r-002662-3-458.fits.bz2 nájdeme zodpovedajúci link na skopírovanie. Názov CCD snímku obsahuje použitý filter (r), označenie pozorovacieho dňa (2662), stĺpec použitého čipu (3) a poradové číslo snímku (458).
V stĺpci Run nájdeme riadok 2662, v tomto riadku klikneme na údaj v stĺpci MJD 52197.
Otvorí sa nám nová tabuľka, kde hľadáme riadok Run 2662 a v stĺpci 3 kliknene na číslo 40. To nás presmeruje na zoznam obrázkov podľa poradového čísla a tam nájdeme obrázok číslo 458.
V predchádzajúcej tabuľke si všimnite stĺpec Field end, kde je pri pozorovacom dni 2662 uvedené číslo 436 a po prechode na dalšiu tabuľku zase údaj v stĺpci Last frame, kde je číslo 555. V daný deň bolo získaných 555 CCD políčok, ale v archíve sa nachádza len 436. Takže v tomto konkrétnom prípade sa týmto spôsobom k obrázkom č. 458 nedopracujete ... Ak by tam boli, tak ich skopírujeme obyčajným kliknutím na jednotlivé snímky r, i, g v stĺpci Correted frames.
Príprava FITS obrázkov
Stiahnuté súbory rozbaľte napr. v aplikácii PeaZip. Režim farieb súborov je 32 bitový. Ak vám to program Astrometrica načíta správne, môžeme začať prezerať snímky a vymeriavať pozície asteroidov. Ak nie, je potrebné ich previesť na 16 bitový formát. Na konverziu FITS súborov používam program SIPS, ktorý obsahuje mnoho užitočných funkcií pre astrometriu i fotometriu.
Ten si môžete stiahnuť tu:
Po načítaní obrázkov do SIPS postupujte nasledovne: klik na ikonu 16 na 32 (konverzia) a následne klik na ikonu disketa (uloženie) v horizontálnom menu. A teraz už budete vedieť s takto upravenými FITS súbormi pracovať v programe Astrometrica.
Astrometrica - vymeranie asteroidov
Identifikácia pohybujúcich sa objektov
Máme teda uložené CCD zábery v pamäti počítača a nasleduje ich prezeranie.
Na identifikáciu pohyblivých objektov musíte presne určiť ich pozície voči hviezdam.
Na tento účel odporúčam program
Astrometrica.
Program je freeware a je plne funkčný počas 100 dní. Ak chcete s ním pracovať dlhodobo, je potrebné zakúpiť si licenciu za 25 EUR. Ak s programom nemáte skúsenosti, rady ako pracovať s programom nájdete na internete.
Nastavenie parametrov pre archív SDSS (Sloan Digital Sky Survey)
Na to, aby program dokázal presne zmerať súradnice jednotlivých objektov na snímkach, je nutné aby konfiguračný súbor
(config file) bol nastavený na to konkrétne observatórium a použitý prístroj, ktorým
sa CCD snímky získali. Konfiguračný súbor pre archív SDSS si stiahnite a uložte v tvare 645.cfg: 645.cfg
Po nastavení parametrov načítajte trojicu snímkov - cez menu
File - Load images. Nájdite uložené snímky, ktoré ste získali z databázy a kliknite na ne.
Ak bude na snímkach čierne pozadie a zopár hviezd (viď snímka vľavo) je potrebné dva kroky konverzie spomínané vyššie zopakovať. A potom by ste mali mať snímky podobné tej vpravo.
Korekcia času pozorovania
Pri každom otvorení snímky sa objaví okienko, na zapísanie dátumu a času získania daného záberu.
Čas, ktorý sa automaticky objaví v okne je nutné upraviť podľa dátumu, v ktorom boli dané pozorovania získané.
Pri načítaní sa v okienku objaví čas, ktorý je uložený vo FITS.
1997 07 01 - 1999 01 01 = -31 s
1999 01 01 - 2006 01 01 = -32 s
2006 01 01 - 2009 01 01 = -33 s
2009 01 01 - 2012 07 01 = -34 s
2012 07 01 - 2015 07 01 = -35 s
2015 07 01 - 2017 01 01 = -36 s
2017 01 01 - = -37 s
Pri spracovaní je potrebné čas pozorovania upraviť podľa roku, v ktorom sa snímky získali. V našom prípade, keďže pracujeme s dátami z roku 2001, budeme odrátavať 32 sekúnd.
Pri prvom obrázku sa načíta čas uvedený vo FITS dátach - 09:18:14. Tento znížime o 32 sekúnd na hodnotu 09:17:42. Prepíšeme čas v okienku a následne odklikneme OK. Takto upravíme čas pri všetkých troch snímkach. Ďalším krokom je klik na 4. ikonu zľava (Astrometric Data Reduction), alebo použijeme skratku stlačením kláves Ctrl +A. Objaví sa nám okienko s koordinátami, ktoré sú tiež uvedené vo FITS hlavičke. Tieto údaje sú správne, takže len odklikneme OK. Otvorí sa nové okienko "Align Reference Stars". Tu zvýšením magnitúdy na hodnotu 20 - 21 pridáme viac referenčných (červených) hviezd z katalógu a následne šípkami ich nastavíme čo najpresnejšie na hviezdy z nášho obrázku a odklikneme. Ak je nastavenie presné, objaví sa nám tabuľka Data Reduction Result, čo znamená, že môžeme začať prezerať skúmané hviezdne políčko.
Teraz prichádza na rad vymeranie koordinátov a následná identifikácia. Identifikáciu možno spraviť cez funkciu Known Object Overlay, kliknutín na Tools. Táto funkcia pracuje s databázou MPCORB.DAT, ktorú nájdete na stránke
V našom prípade sa na obrázku nachádzajú štyri jednoznačne pohybujúce sa objekty. Dve z nich sú zmáme, (337697) 2001 TK 255 a (155858) 2004 PT1 v dolnej časti obrázku. Zvyšné dva asteroidy systém nerozpoznal, buď sa jedná o telesá s veľmi nepresnou dráhou, alebo o nové, doteraz neevidované v MPC. Oba som vymeral a označil ich ako sdss001 a sdss002.
Náš hľadaný asteroid bude jeden z dvojice sdss001 a sdss002. V programe
Necháme vypočítať dráhu a následne porovnáme residuá z nášho výpočtu s údajom, ktorý je v databáze MPC pre asteroid 2001 UQ241. RMS (hodnota residua) z databázy je 0,40. Po pridaní pozorovaní z 15. 10. 2001 a prepočte dráhy sú reziduá z 15.10. 2001 (viď obrázok) blízke hodnote 0,22 v poslednom riadku dráhových elementov (mean residual). Nové pozorovanie znížilo celkovú hodnotu RMS z 0,40 na 0,22. To je vlastne kontrola správnosti, že nové dáta patria tomu istému telesu. Ak by sa v tesnej blízkosti vypočítenej pozície z dát v MPC náhodou pohybovalo iné teleso, jeho jasnosť, rýchlosť a smer pohybu by ho prezradilo zvýšeným reziduom, že sa jedná o iný asteroid.
Iný spôsob identifikácie je kontrola na stránke v sekcii Minor Planet Checker.
Po zadaní rektascenzie a deklinácie objektu sdss2 do príslušných políčok a zadania času pozorovania nám program skontroluje, či sa v daný čas pozorovania a na uvedených koordinátach nachádza nejaký asteroid. Na obrázku vidíte, že odchýlka Offsets R.A. a Decl. je 0.0, čo znamená, že nami vymeraný objekt je asteroid 2001 UQ241.
Teraz prichádza na rad druhá korekcia času. Kliknutím na náš nájdený asteroid na prvom obrázku (r) z nášho tripletu sa nám otvorí okno Object verifikation, kde zistíme hodnotu pixelov na ypsilonovej osi, y = 609,85.
Tento údaj dosadíme do nasledovného vzorca:
((1480 - y)/37,5)/24/3600 = 0,0002685...
a výsledok zaokrúhlime na 5 desatinných miest: 0,00027. Túto hodnotu prirátame k času jednotlivých pozorovaní.
Čas pozorovania, ako ho evidoval program Astrometrica teda upravíme. Keďže sme jednoznačne identifikovali asteroid, môžeme kód objektu zmeniť z sdss002 na K01UO1Q, čo je skrátený tvar označenia 2001 UQ241. Dôležitejšie ako označenie objektu je čas pozorovania a vymeraná rektsascenzia a deklinácia. Ak by sme tam nechali označenie sdss2, systém to aj tak identifikuje správne.
Kontrola duplicity
Máme pripravené dáta na zaslanie do MPC, ale prv než nachystáme email do MPC, odporúčam spraviť kontrolu duplicity. Nestačí len identifikovať nami zistené pohybujúce sa teleso, ale je rozumné overiť, či sa nejedná o duplicitné dáta. Ide o to, aby sme do MPC zbytočne neposieli dáta, ktoré už tam sú.
Overovanie je trocha odlišné v závislosti od toho, či máme pozície známeho asteroidu, alebo ide o teleso, ktoré v databáze MPC nie je. V našom konkrétnom prípade, pri asteroide 2001 UQ241, sme našli tzv. predobjavové pozorovania z 15.10.2001. Ako uvádzam v časti Získanie snímkov z archívu SDSS, to sme zistili kontrolou v MPC Database Search. Tam vidíme, že prvé pozorovanie je z 25.10.2001, teda naše pozície tam určite nie sú.
V prípade, že sme na archívnych snímkach našli a vymerali pozície nového telesa, prvotná kontrola je takisto pomocou MPC. Tentokrát cez Minor Planet Checker. Ak tu zadáme koordináty nášho objavu, tak by nám systém nemal nájsť žiadne teleso pre konkrétny čas a pozície. Ak bude odchylka (Offsets) v RA a Dec nenulová, ale s malými hodnotami, môže ísť predsa len o známy asteroid s velmi nepresnou dráhou. Vylúčiť takýto prípad vieme pomocou online Find Orb. vyššie. Do veľkého okienka zadáme naše pozorovania a do malého okienka zas uvedieme asteroid, ktorý nám našiel MPC Checker. Výpočet dráhy okamžite ukáže, či ide o daný známy asteroid, alebo nie. V prípade, že to bude iné teleso, tak narastie stredná odchýlka (mean residual) ako aj jednotlivé odchýlky za každý riadok nášho pozorovania.
Po tom, čo sa uistíme, že nejde o známy objekt, ešte odporúčam zistiť, či naše merania nie sú v databáze ITF. ITF je vlastne databáza jednodňových pozorovaní, ktoré sa nepodarilo zlinkovať so žiadnym známym asteroidom. Táto kontrola je trocha pracnejšia, ale ja ju zvyknem robiť.
Súbor itf.txt si stiahnite z tejto stránky: jednodňové pozorovania MPC.
Link je úplne na spodku stránky. Je skomprimovaný v tvare "gz". Po rozbalení si otvorte súbor v textovom prehliadači napr. v EmEditor a cez funkciu CTRL F zadajte do okienka rektascenziu vášho pozorovania. Ja zadávam rektascenziu pri sekundách len ako celé číslo a potom sledujem, či sa v deklinácii zhoduje môj údaj z tým, čo sa nachádza v ITF. Ak sa uistíte, že v ITF nie sú údaje zhodné s vašimi, tak môžete začať konečne chystať email pre MPC.
Zaslanie pozorovaní do MPC
Od augusta 2025 MPC zaviedlo nový proces overovania pre osoby zasielajúce pozorovania z verejných archívov. MPC pritom prepája jednotlivých prispievateľov s archívmi, z ktorých pochádzajú nimi zasielané dáta, a archívne pozorovania priraďuje k príslušným programovým kódom. Podrobný popis je tu:
Teda každý, kto chce zasielať merania, musí prejsť overovacím procesom. Pre dáta z SDSS je tou osobou Tyler Linden. Jeho mail je tlinder34-zavinac-gmail-bodka-com. Spolu so žiadosťou sa zasielajú nejaké dáta, aby vedeli posúdiť presnosť vašich meraní. Ide najmä o čas pozorovania a presnosť vymeraných pozícií v rektascenzii i v deklinácii. Presnosť by mala byť na úrovni 0,1 - 0,3". Ak ich presvedčíte, tak vám priradia kód, ktorý sa potom bude objavovať pri všetkých vašich zaslaných meraniach. Okrem samotných dát, by ste mali preukázať prínos zasielaných meraní. Prínosom je predĺženie pozorovaného oblúka a spresnenie dráhových elementov daného asteroidu.
Po získaní súhlasu môžete začať zasielať svoje merania z archívu. Môj email s vymeranými dátami pre objekt, ktorý som identifikoval ako 2001 UQ241 vyzerá takto:
Ako odpoveď by ste mali dostať potvrdenie, že váš email MPC obdržalo:
Zvyčajne v priebehu 24 hodín budú zaslané dáta spracované a následne sa aktualizujú údaje o tomto objekte v databáze MPC.
V prípade že počas hľadania sa dopracujete k problémom a neviete ako ďalej, pokúsim sa poradiť. Kontaktujte ma tu --->>> tu!
Prajem dobrú zábavu pri práci!