Obrazem: Celonoční mozaika Perseid

Na snímku vidíte mozaiku Perseid z louky vedle Kolonické hvězdárny na východě Slovenska. Při bližším pohledu zjistíte, že to není úplně obyčejná mozaika, neboť není tzv. celooblohová, nýbrž celonoční. Jde totiž o mozaiku od soumraku do úsvitu (soumrak i úsvit jsou vidět v horních částech vlevo a vpravo, na ranní obloze vlevo doplněny ještě o zodiakální světlo). Když si prohlédnete světové strany, zjistěte, že jih je tam dvakrát – zastoupen momentem začátku fotografické noci a momentem jejího konce. Mozaika oblohy vznikla v noci z 9. na 10. srpna 2018, tedy dvě noci před maximem roje, kdy bylo silné airglow (přirozené záření atmosféry), proto obloha v pozadí jde mírně do zelena. Od jihu a severozápadu se také rozpadala řídká oblačnost, na mozaice je patrná jako nažloutlé cáry.

Za pomoci tmavé oblohy i (paradoxně) COVID-19

Tuhle mozaiku jsem měl v hlavě už roky. Ale k jejímu splnění jsou potřebné v zásadě dvě věci: 1) Naprosto tmavá obloha a aspoň týden jasného počasí, 2) Dost času na zpracování. Ta první podmínka byla splněna během maxima meteorického roje Perseidy v srpnu 2018, kdy vůbec nerušil Měsíc a já měl tu možnost opět strávit fotografický týden na půdě hvězdárny v Kolonickém sedle v Parku tmavej oblohy Poloniny. Počasí přálo znamenitě, z 8 nocí byla jen jedna z půlky oblačná, jinak pořád krásně jasno. To druhé bylo ovšem výrazně problematičtější – při přednáškách, kurzech, jiných fotoexpedicích a dalších povinnostech bylo prakticky nemožné najít kus času na práci na snímku. Nakonec k tomu paradoxně napomohla nepříjemná pandemická krize, která nás uvěznila doma. Zatímco jiní se trápili nemožností jít do kin, hospod, na dlouhé nákupy do obchodních center, já se trápil zpracováním této mozaiky. Její dokončení přišlo prakticky na den přesně se skončením celoplošné povinnosti nošení roušek…

Nejdřív celonoční mozaika

Mozaika je panorama 7 samostatných obrázků, vždy 12x2 minuty dlouhé snímání na montáži na 12mm ohnisko (každý segment matematicky okalibrován – odečteny dargframy a umělý flatfield; pro široké ohnisko skutečný nebylo možné vytvořit). Všech 7 segmentů bylo problematické jasově sjednotit pro různé období noci, kdy byly pořízeny. Na jednom segmentu zářilo airglow, jinde zase oblaka, na konci pak barvy rozbřesku navazující na zvířetníkové světlo. Udělat tedy mozaiku jakž-takž homogenní byl první „ořech“. Znalí okolí kolonické hvězdárny se jistě budou tázat, kde se vzal ten „kopeček“ na severu. Ten je přirozeným výsledkem složení do celonoční mozaiky: Kopeček tam samozřejmě fyzicky není, ale během pohybu oblohy se k ránu více odkrývá obloha nad severovýchodem, zatímco v první polovině noci zapadá oblast nad severozápadem a část nad severem je stále vidět. Takto vzniká takový „kopcový“ překryv. Opakem je jižní obzor, nad kterým se naopak vytváří jakási „vana“, ačkoliv v reálu byl krytý stromy víc jak zmíněný sever.

Pak už samotné meteory

Meteory v mozaice nejsou zachyceny během jedné noci, ale během celého turnusu „perseidových žní“ a tradičního pozorovacího tábora na kolonické hvězdárně, konkrétně od 6. do 14. srpna 2018. Jsou fotografované dvěma kamerami s 12mm ohniskem tak, aby byla opravdu pokryta celá obloha a já tak nepřišel o jediný meteor. Kromě jedné noci (11./12. srpna) bylo stále jasno, takže celkový počet meteorů je opravdu vysoký – celkem 407 Perseid s jasností od cca +4,5 do -13 magnitudy. Perseidy byly snímány časosběrně každou noc vždy na 30s expozice při maximálně otevřené cloně (2.8) a ISO 10000 (u Canonu 6D je toto ISO stále poměrně zanedbatelné, neprojeví se tolik šum).

Proč to zabralo tolik práce? A kolik práce vlastně?

Pochopitelně nejvíce času zabralo registrování jednotlivých meteorů do mozaiky, jelikož neexistuje automatický způsob. Meteory jsem tedy jeden po druhém identifikoval mezi více jak 5000 obrázky, dále jejich výřezy předpřipravil identickým postupem jako mozaiku (abych zachoval jas a stejné rozvržení barev), zregistroval do geometrie výsledné mozaiky a „nakonec“ jeden po druhém vkládal. Zachovat správně jas bylo obtížné, neboť meteory se objevovaly mezi nasvícenými mraky, na světlé obloze rozbřesku, skrze airglow, nad září z dalekých měst (zejména slovenské Sniny a ukrajinského Užhorodu). I tak věřím, že jsem výzvu uchopil dost zodpovědně a výsledek je z hlediska fotometrie – i s ohledem na náročnost – docela věrohodný.

Když vezmu v potaz celkový čas focení (8 nocí krát 6 hodin plus jedna noc s jasnem jen na 3 hodiny – celkem 51 hodin), zpracování podkladové mozaiky (celkem 22 hodin včetně kalibrace, barevné kalibrace a jasové) a k tomu vkládání meteorů (každý zabral průměrně 50 minut včetně detekce, registrace, barevné i fotometrické kalibrace a vložení do mozaiky), jsme na přibližně 339 hodinách. Celkově tedy vice jak 412 hodin. V závěru ještě post-zpracování výsledného obrázku okolo 30-35 hodin – finální kalibrační práce a samozřejmě popisky (což už byla maličkost). Celkově jsme na skoro 450 hodinách čisté práce. Slovy Robo Jakaba z legendární slovenské show Partička: „No sice neviem, čo s tým, no je to výzva. Je to zas niečo nové“.

Co tedy ze snímku lze vyčíst?

Pochopitelně hlavní otázkou je: K čemu bylo proboha těch 450 hodin práce? Na co je to dobré? Odpověď: Popularizace astronomie. Výsledkem není jen „celkem pěkný obrázek“, ale snaja co nejlépe demonstrovat vlastnosti a distribuci meteorů roje Perseid. Co tedy lze na snímku dobře vidět a dále diskutovat?

• První snahou bylo zachovat fotometrickou korektnost, takže lze celkem snadno odhadnout jasnosti meteorů a jejich počty při dané jasnosti. Pochopitelně dokonale to nešlo, protože některé meteory letěly přes slabé mraky, jasnější oblohu za soumraku/rozbřesku, nebo nad obzorem skrze „clonu“ světelného smogu, takže fotometricky jsou slabší než v reálu. Nicméně takových řekněme 70 procent meteorů má jasnost fotometricky korektní. Rozsah jasností je od cca +4,5 do -13 magnitudy, přičemž nejčastěji se (v rámci citlivosti fotoaparátu) objevují ty okolo +2 či +1 magnitudy. Toto pochopitelně není směrodatné, hraje zde roli výběrový efekt daný citlivostí čipu a jeho rozlišení při použitém širokoúhlém ohnisku.
• Druhý důraz byl kladen na zachování korektních barev s ohledem na spektrální citlivost kamery, aby bylo možné co nejlépe definovat emisní vlastnosti meteorů. Barva meteorů a tedy emise daných prvků, z nichž se skládají, a také prvků atmosféře, kde zrovna letí, v závislosti na uvolněné energii v různých výškách nad zemí. Konkrétně jde o barvy emisí kalcia, magnézia, sodíku, křemíku a železa, ze vzduchu pak dusíku a kyslíku. Více například v této vědecké práci.
• Distribuce meteorů v různé úhlové vzdálenosti od radiantu – jejich délka, jasnost, výbuchy. Výbuchy jsou nejvíce závislé od velikosti meteoroidů a také úhlu, pod kterým vstupují do atmosféry (či jdou více tečně nebo kolmo k atmosféře). Díky tomu se dá trošku odhadnout, který meteor na snímku mohl letět více tečně (dál od radiantu) a jaký zas spíš kolmo (blíž k radiantu). Dále podle množství výbuchů zda se drolil a byl pravděpodobně způsoben vstupem většího meteoroidu do zemské atmosféry.
• Můžete si všimnout, že nejvíce meteorů je mezi radiantem a severním obzorem. Zde je ale distribuce daná opět výběrovým efektem – tato část oblohy je cirkumpolární, vůbec nezapadá, a tedy všechny meteory zasvítí nad obzorem. Opakem je oblast nad jižním obzorem, kde je meteorů skutečně pomálu, více jich je jen přesně nad oblastí kulminující okolo lokální půlnoci (tedy okolo 1 SELČ), neboť tato oblast byla nad obzorem též prakticky celou noc.
• Více jasných meteorů je v druhé polovině noci a k ránu (od středu k levé straně mozaiky) díky sečtením rychlosti pohybu Země a meteorů.
• Pokud se dobře podíváte všechny meteory, zjistěte, že nemají úplně soustředné cesty. Jednak je to tím, že radiant není úplně bodové místo na obloze, zadruhé proto, že radiant během týdne po obloze putuje. I když nemáte přesné informace, data a časy pořízených snímků, můžete docela dobře odhadnout, který meteor zazářil v jaké noci a dokonce v jaké její části (tedy ta část oblohy, která již/ještě byla nad obzorem). Poloha maxima je vyznačena na verzi s popiskami oranžově.
• Kromě meteorů můžete na mozaice najít několik zajímavostí vztažených (nejen) k létu 2018. Hned tři planety, které toho léta dosáhly své opozice se Sluncem (Jupiter, Saturn, Mars). Dále 3 galaxie viditelně z Polonin očima (Mléčná dráha, M31 a M33) a už zmiňované zodiakální světlo. Dvě souhvězdí, která spojuje jedna legenda, ale z našich zeměpisných šířek nemáme šanci jejich vidět v jeden okamžik – Štír a Orion.
• Pochopitelně díky modifikaci foťáku najdete několik známých mlhovin jako M8 Laguna, NGC7000 Severní Amerika, NGC1499 Kalifornie, M42 v Orionu, reflexní mlhoviny v Plejádách, na snímku v plné kvalitě i mlhoviny „Srdce a Duše“, pozůstatek po supernově v Labuti, mlhovinu Helix...
• Jako bonus v pravé horní části je dobře patrná kupole kolonické hvězdárny

Závěrem bych chtěl velmi poděkovat pracovníkům Astronomického observatória na Kolonickom sedle (zejména Peťovi Miklošovi, Mišovi Maturkaničovi), řediteli Vihorlatskej hvezdárni, Igoru Kudzejovi, a velký dík patří Paľu Rapavému z Hvezdárne v Rimavskej Sobote. Po technické stránce poděkování patří prof. Miloslavu Druckmüllerovi za trefné rady, Martinu Myslivcovi za modifikaci foťáku a Mahdi Zamanimu (ESO) za finální barevné korektury odpovídající fyzikální korektnosti. Snad se vám všem bude snímek líbit a vhodně poslouží ke vzdělávacím účelům. V internetové kvalitě je ke stažení zde: https://www.astronom.cz/horalek/?p=6509. Plná kvalita je k získání na vyžádání.

Video: Jak pozorovat a fotografovat Perseidy 2020

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Stránky Petra Horálka
[2] Facebook Petra Horálka
[3] Obrazem: Proud meteorů z Persea

Převzato: Petr Horálek: Whole Night Perseid Mosaic