Kā tīmeklī populāras astrofotogrāfijas rada revolūciju astronomijā

Astrofotogrāfija pašlaik piedzīvo revolūciju, pateicoties pieaugošajai augstas kvalitātes digitālo kameru pieejamībai un pieejamajai programmatūrai, lai apstrādātu attēlus pēc to uzņemšanas.

Tā kā nakts debesu fotogrāfijas gandrīz vienmēr ir labākas ar ilgu ekspozīciju, kas uztver vairāk gaismas, šī apstrāde parasti ietver vairāku vienas un tās pašas debess daļas attēlu apvienošanu, lai iegūtu attēlu ar daudz ilgāku efektīvo ekspozīciju.

Tas viss ir vienkārši, ja pats esat uzņēmis attēlus ar to pašu aprīkojumu tādos pašos apstākļos. Bet astronomi vēlas darīt labāk.

Flickr astrofotogrāfiju grupai vien ir vairāk nekā 68 000 attēlu, saka Dastins Lengs no Kārnegija Melona universitātes Pitsburgā un pāris draugi. Šie un citi attēli ir plašs neizmantotu datu avots astronomiem.

Problēma ir tā, ka ir grūti precīzi apvienot attēlus, ja ir maz zināms par to, kā tie tika uzņemti. Astronomi ļoti rūpīgi izmanto attēlveidošanas iekārtas, kurās pikseļi rada signālu, kas ir proporcionāls trāpīto fotonu skaitam.

Taču to nevar teikt par digitālajām kamerām, ko plaši izmanto amatieri. Visu veidu procesi var ietekmēt gala attēlu.

Tātad jebkuram algoritmam, kas tos apvieno, ir jātiek galā ar šīm variācijām. Mēs vēlamies to izdarīt, neizsecinot (iespējams, ļoti nelineāro) apstrādi, kas ir piemērota katram atsevišķam attēlam, no kuriem katru savā mīļajā veidā ir sagraujis tā veidotājs, saka Langs un citi.

Tagad šie puiši saka, ka ir to izlauzuši. Viņi ir izstrādājuši sistēmu, kas automātiski apvieno attēlus no vienas un tās pašas debess daļas, lai palielinātu iegūtā attēla efektīvo ekspozīcijas laiku. Un viņi saka, ka apvienotie attēli var konkurēt ar attēliem no daudziem profesionāliem teleskopiem.

Viņi ir pārbaudījuši šo pieeju, lejupielādējot attēlus no diviem labi zināmiem astrofiziskiem objektiem: NGC 5907 Galaxy un sadursmes galaktiku pāra — Mesjē 51a un 51b.

Attiecībā uz NGC 5907 viņi ieguva 4000 attēlu no Flickr, 1000 no Bing un 100 no Google. Viņi izmantoja tiešsaistes sistēmu ar nosaukumu astrometry.net, kas automātiski izlīdzina un reģistrē nakts debesu attēlus un pēc tam apvienoja attēlus, izmantojot savu jauno algoritmu, ko viņi sauc par Enhance.

Rezultāti ir iespaidīgi. Viņi saka, ka apvienotajos NGC5907 attēlos (trīs apakšējie attēli) ir redzamas dažas no tām pašām vājām iezīmēm, kas atklāja vienu attēlu, kas uzņemts 11 stundu laikā, izmantojot 50 cm teleskopu (augšējais kreisais attēls). Visi attēli atklāj tādas pašas smalkas detaļas, piemēram, vāju zvaigžņu straumi ap galaktiku.

M51 galaktiku apvienotais attēls ir tikpat iespaidīgs, jo ar vienu procesoru tas aizņem tikai 40 minūtes. Tas atklāj paplašinātas struktūras ap abām galaktikām, kuras, kā astronomi zina, ir atkritumi no to gravitācijas mijiedarbības, kad tās saduras.

Langs un kolēģi saka, ka šīs vājās pazīmes ir ļoti svarīgas, jo tās ļauj astronomiem izmērīt iesaistīto galaktiku vecumu, masas attiecības un orbitālās konfigurācijas. Interesanti, ka daudzas no šīm vājajām iezīmēm nav redzamas nevienā ievades attēlā, kas ņemts no tīmekļa. Tie parādās tikai tad, kad attēli ir apvienoti.

Viena no iespējamām problēmām ar šādiem algoritmiem ir tāda, ka tiem ir jādarbojas labi, jo palielinās apvienoto attēlu skaits. Nav labi, ja tie apstājas, tiklīdz kļūst pieejams ievērojams datu apjoms.

Šajā sakarā Langs un citi saka, ka astronomi var būt mierīgi. Viņu jaunā Enhance algoritma veiktspēja mainās lineāri ar apvienojamo attēlu skaitu. Tas nozīmē, ka tam vajadzētu labi darboties lielās datu kopās.

Būtība ir tāda, ka šāda veida pūļa astronomijai ir potenciāls radīt lielu ietekmi, ņemot vērā, ka iegūtie attēli konkurē ar attēliem no lieliem teleskopiem.

Un to varētu izmantot arī vēsturiskiem attēliem, teiksim Lang un co. Piemēram, Hārvardas plāksnes arhīvā ir pusmiljons attēlu, kas datēti ar 1880. gadiem. Tie visi tika uzņemti, izmantojot dažādas emulsijas, ar dažādu iedarbību un izstrādāti, izmantojot dažādus procesus. Tāpēc visām plāksnēm ir atšķirīga reakcija uz gaismu, tāpēc tās ir grūti salīdzināt.

Tieši šo problēmu Lang un citi ir atrisinājuši digitālajiem attēliem tīmeklī. Tāpēc nav grūti iedomāties, kā viņi varētu viegli apvienot datus no Hārvardas arhīviem.

Visbeidzot, šis projekts ir pieejams ikvienam, kurš uzņem astrofotogrāfiju. Jūs varat tos iesniegt nova.astrometry.net , kur tie tiks apvienoti atvērtā koda debesu kartē. Apmaiņā lietotāji saņem anotētas savu attēlu versijas, kā arī apvienoto debesu attēlu, uz kuru tas attiecas.

Ne tik sen šķita, ka astronomu amatieru laikmets tuvojas beigām, jo ​​jaunās paaudzes milzīgi teleskopi un kosmosa observatorija ražoja datus, ko amatieri nekad nevarēja cerēt iegūt.

Tas viss tagad mainās. Lai dzīvo astronoms amatieris!

Atsauce: arxiv.org/abs/1406.1528 : ceļā uz pūļa nodrošinātas debesu kartes izveidi

paslēpties