PRACOVNÍ LIST Fotografie otevřené hvězdokupy M 45 Plejády

NÁROČNOST ÚLOHY:

POPIS ÚLOHY:

Otevřené hvězdokupy jsou objekty vzdáleného vesmíru, které obsahují řádově stovky mladých hvězd. Jedná se obvykle o seskupení, která nemají dlouhého trvání, protože nejsou dostatečně hmotné, aby je udržela vlastní gravitace, a jednotlivé hvězdy se časem rozlétnou do okolního prostoru.

Otevřená hvězdokupa Plejády, která bývá označována M 45, jelikož se jedná o 45. objekt Messierova katalogu objektů vzdáleného vesmíru se pouhým okem jeví jako těsné seskupení sedmi až devíti hvězd v souhvězdí Býka. Svým tvarem někdy připomíná seskupení malého vozu. Ve skutečnosti jde o hvězdokupu, vzdálenou od nás asi 400 světelných let a čítající asi 1000 hvězd. Při delších expozicích se okolo hvězd objevuje namodralá mlhovina s vláknitou strukturou. Dříve se mělo za to, že se jedná o zbytek materiálu, z něhož byly hvězdy vytvořeny. Dnes se však ví, že jde jen o oblak mezihvězdné látky, kterým hvězdokupa prolétá.

Cílem této úlohy je vyfotografovat zmíněnou hvězdokupu společně s okolní mlhovinou. Bude k tomu potřeba využít pointované expozice, opravné snímky a zpracování fotografií v programu Deep Sky Stacker III.

POMŮCKY:

• Paralaktická montáž Synta HEQ5 Sky Scan
• Lišta pro uchycení dvou dalekohledů
• Digitální fotoaparát Canon EOS 40D
• Dalekohled Skywatcher ED 80/600
• Pointační dalekohled s kamerou
• Kabelová spoušť
• Notebook se software pro ovládání pointační kamery a expozic fotoaparátu a také pro stažení a zpracování fotografií

POPIS ASTRONOMICKÉ MONTÁŽE HEQ5 S PŘIPOJENÝM REFRAKTOREM:

Obrázek 1: rovníková montáž Synta HEQ5 SkyScan

POSTUP MONTÁŽE FOTOGRAFICKÉHO VYBAVENÍ:

1. Stativ montáže vyndejte z krabice a rozložte ho na pevnou zem.
2. Vyjměte z krabice hlavici montáže a postavte ji na horní desku stativu tak, aby patka hlavice sedla do otvoru uprostřed desky (ustavovací šrouby pro usevernění v azimutu musí být dostatečně povoleny, aby mezi ně s rezervou zapadl opěrný kolík vystupující z desky stativu).
3. Nasuňte rozpěrný trojúhelník na stahovací šroub (rovná plocha trojúhelníku musí směřovat vzhůru) a sešroubujte hlavici montáže se stativem.
4. Useverněte montáž s pomocí polárního hledáčku.
5. Odaretujte obě osy montáže.
6. Pootočte osou rektascenze tak, aby tyč protiváhy byla natočena k severu (aby byla skloněna dolů).
7. Osou deklinace pootočte tak, aby byla rybina přibližně vodorovně a zajišťovací šrouby byly nahoře.
8. Zaaretujte obě osy montáže.
9. Povysuňte tyč protiváhy a aretujte, sejměte pojistný šroub, nasuňte závaží (vzhledem k hmotnosti přístrojů možná bude nutné použít dvě závaží), zašroubujte pojistný šroub opět na původní místo.
10. Povolte zajišťovací šrouby upínací rybiny.
11. Vyjměte postupně oba dalekohledy z obalů a osaďte je potřebnou technikou a hledáčky.
12. Najděte u každého dalekohledu přibližně těžiště a v jeho místě jej uchyťte do rybin upínací lišty pro připojení dvou dalekohledů na montáž tak, aby objektivy obou dalekohledů směřovaly stejným směrem.
13. Zkontrolujte vyvážení soustavy tím, že při uchopení do ruky za lištu by neměly mít dalekohledy příliš velkou snahu překlápět se dopředu, či dozadu. (Přesné vyvážení nelze jednoduše dosáhnout, nehledě k tomu, že těžiště každého dalekohledu se trochu změní při zaostření dalekohledu. Účel tohoto kroku je pouze v tom, že dalekohledy by na liště neměly být zcela nevyvážené. Pak by nebylo možné vyvážit ani celou montáž.)
14. Uchyťte soustavu dalekohledů za lištu do rybiny montáže a pořádně dotáhněte oba upínací šrouby. (Při vyvažování berte soustavu jako jeden dalekohled a deklinaci vyvažujte posouváním celé lišty s oběma dalekohledy)
15. Vyvažte osu deklinace.
16. Vyvažte osu rektascenze.
17. Do napájecího konektoru připojte napájecí kabel. (Buď z olověné baterie, nebo z měniče)
18. Do datového konektoru připojte ovladač montáže.
19. Na ovladači zapněte montáž přepínačem na straně montáže.

VYVAŽOVÁNÍ ROVNÍKOVÉ MONTÁŽE:

Astronomické montáž HEQ5 SkyScan je vybavena motorickými pohyby v obou osách, v Rektascenzi i v Deklinaci. Jiné rovníkové montáže, pokud nemají motory v obou osách, mají motor alespoň v ose rektascenze, aby mohly přístroje na montáži sledovat pohyb oblohy v průběhu dne. Nosnost přístroje se u montáže HEQ5 pohybuje mezi 10 – 20kg, v závislosti na tvaru a použití přístroje. Vzhledem k tomu, že s těmito hmotami pohybují jen nepříliš výkonné krokové či synchronní motory, je nutné pro plynulý chod a snížení mechanického namáhání ozubených převodů perfektně vyvážit.

Je jistě mnoho způsobů, jak postupovat při vyvažování montáže. Tento se osvědčil díky svojí rychlosti a jednoduchosti. Montáž je vhodné mít ve výchozí poloze, tedy osu rektascenze stočenou tak, aby protiváha dalekohledu směřovala k severu (a tedy dolů). Osa deklinace je natočena tak, aby byl tubus dalekohledu přibližně vodorovný. Obě osy jsou zaaretovány.

Nezapomeňte, vyvažování se provádí, až když je dalekohled vybaven vším příslušenstvím a ve stavu, v jakém ho budeme používat: namontovaný hledáček, sejmutá krytka objektivu, připojený fotoaparát, nebo okulár, atd. Pokud je na ostřícím mechanismu fotoaparát, nebo hmotnější okulár, je vhodné vysunout ostření asi do poloniny, nebo do polohy, kde máte vyzkoušeno, že je přibližně zaostřeno. Soustava díky tomu bude blíže ke stavu, v němž se obvykle používá a vyvážení bude přesnější.

1. Přidržujte jednou rukou dalekohled a povolte aretační páčku Deklinace. Pokud je dalekohled nevyvážený, má snahu se otáčet na tu stranu, kde je těžší. Vraťte jej do vodorovné polohy a osu opět zaaretujte. Opatrně povolte rybinu dalekohledu a opatrně s ním posuňte v rybině opačným směrem, než se dalekohled protáčel. Dejte při tom pozor, aby vám dalekohled z volné rybiny nevypadl. Utáhněte šrouby rybiny a zkuste osu Deklinace odletovat znovu. Upravujte polohu dalekohledu, dokud bude mít snahu na odletované ose stáčet se některým ze směrů. Pak zaaretujte deklinaci a přejděte na vyvážení osy rektascenze.
2. Osu rektascenze je možné vyvážit posunutím protiváhy na vyvažovací tyči. Před odaretováním je vhodné posunout závaží k spodnímu okraji tyče a toto rameno tím záměrně převážit. Po odletování pak nehrozí, že by se těžší dalekohled protočil. Odaretujte rektascenzi a natočte ji tak, aby byla vyvažovací tyč přibližně vodorovně. Držte tyč v ruce a povolte upevňovací šroub závaží. Posouvejte jej blíže k montáži, dokud nebudou obě ramena páky vyrovnaná. Vyvážení se pozná opět tím, že odletovaná osa nemá snahu se nikam protáčet a drží při natočení do každého směru.

Poznámka: Pokud je na montáži pouze fotoaparát, nebo malý lehký dalekohled, není možné dalekohled vyvážit s pomocí 5kg závaží ani při jeho posunutí co nejblíže ke kříži montáže. Není-li k dispozici menší 3kg závaží, je většinou vhodnější nepoužívat těžké závaží vůbec a jako protiváhu přístroji nechat pouze vysunutou tyč protiváhy. Sice není fotografická soustava zcela vyvážena, ale toto nevyvážení je menší, než jaké způsobí těžké závaží.

USEVERNĚNÍ MONTÁŽE S POMOCÍ POLÁRNÍHO HLEDÁČKU:

Polární hledáček, je malý zaměřovací dalekohled umístěný uvnitř osy rektascenze. Jeho úkolem je zobrazit okolí pólu a tím napomoci k přesnému nastavení směru osy rektascenze na nebeský pól. V ohniskové rovině tohoto dalekohledu je umístěn záměrný kříž, s diagramem, umožňujícím rychlé a snadné nalezení severního, nebo jižního, nebeského pólu. Existuje několik principů, jak nebeský pól hledat a podle toho existuje i několik typů diagramů. Asi nejobvyklejší je ten zobrazení na obrázku (3). Tento typ diagramu je používán i na montážích HEQ5 SkyScan.

Obrázek 3: diagram záměrného kříže v polárním hledáčku

Diagram je použitelný pro nastavení jak severního, tak i jižního nebeského pólu. Princip spočívá v nastavení hvězdy, nebo hvězd, které jsou poblíž některého z pólů do vyznačených kroužků. V případě severního nebeského pólu jde o jedinou hvězdu, Polárku. Polárka není přesně na pólu, ale nachází se v jeho blízkosti, proto v průběhu dne opisuje malou kružnici okolo pólu. Tato kružnice je vyznačena na diagramu kružnicí okolo středového kříže. Je jasné, že na to, abychom z polohy jediné hvězdy určili polohu nebeského pólu, musíme znát aktuální poziční úhel Polárky vůči pólu. Tento úhel je možné vypočítat například s pomocí Hvězdářské ročenky a nastavit na stupnici, která je okolo okuláru polárního hledáčku. Výrobce však přišel s jednodušší a elegantní metodou. Na okraji zorného pole hledáčku jsou zobrazeny dvě výrazné skupiny hvězd blízké severnímu nebeskému pólu. Jde o souhvězdí Kasiopey a asterismus Velký vůz (v severoamerické kultuře nazývaný Velká naběračka – Big Dipper). Ačkoli se tyto skupiny hvězd nevejdou do zorného pole hledáčku, není problém přehlédnout je pohledem, pokud oddálíme oko od hledáčku a podíváme se okolo montáže. Před samotným useverňováním je nutné jen odaretovat osu rektascenze a natočit ji tak, aby se směry na Kasiopeu a Velký vůz na obloze shodovaly se směry na diagramu v hledáčku. Tím je s obstojnou přesností nastaven správný poziční úhel Polárky a je možné přejít k samotnému usevernění. Po správném natočení je nutné rektascenzi opět zaaretovat, aby nedošlo k samovolnému pootočení.

K správnému usevernění je velmi vhodné, aby byla hlavice montáže vodorovně. Ke kontrole vodorovnosti je na základně montáže vodováha. Odchylku od vodorovnosti lze korigovat povysunutím nohou montáže. Po uvodorovnění se k usevernění montáže používají stavěcí šrouby pro pohyb v azimutu (5 v popisu montáže) a pro pohyb ve výšce (4 v popisu montáže).

Před natáčením montáže v azimutu je nutné trochu povolit stahovací šroub (který drží hlavu montáže na stativu a zároveň přes trojúhelník rozpírá nohy stativu), aby bylo možné s hlavicí natáčet. Povolení by mělo být tak o čtvrtinu, až polovinu otáčky. Ne více, protože po usevernění se tento šroub opět utahuje a je-li příliš povolený, obvykle po dotažení s hlavicí montáže trochu pohne a osa rektascenze se odkloní od nebeského pólu. Šrouby pro pootočení v azimutu jsou umístěny proti sobě a při natáčení určitým směrem je vždy nutné jeden šroub povolovat a druhý utahovat. Po nastavení správného azimutu je nutné oba šrouby lehce utáhnout, čímž se oba opřou o stavěcí kolík stativu a zamezí jakýmkoli vůlím v natočení montáže v azimutu.

Pro nastavování montáže ve výšce jsou také dva šrouby. Při jejich nastavování je nutné dbát zvýšené opatrnosti. Šrouby nejsou v jedné ose a při silnějším utažení proti sobě může snadno dojít k jejich ohnutí. Při nastavování výšky je proto nutné mít protilehlý šroub, který právě není utahován, vždy dostatečně povolený, aby nehrozilo jeho ohnutí. Teprve po nastavení správné výšky je možné volný šroub zlehka dotáhnout a zajistit tak montáž proti pohybu ve výšce.

Po nastavení Polárky přesně do malého kroužku popsaného nápisem Polaris je možné znovu dotáhnout stahovací šroub stativu a zkontrolovat, zda se tím nevychýlila Polárka ze své pozice.

Pokud se usevernění podařilo, je montáž ve stavu, kdy by měla zvládnout sledovat objekt na obloze, aniž by došlo k jeho pohybu vůči zornému poli. Při použití dalekohledu jako fotografického objektivu pro dlouhé expozice to sice nestačí, protože usevernění není dostatečně přesné a navíc není dostatečně přesná ani plynulost chodu montáže a je nutné neustále kontrolovat a upravovat chod montáže. Této činnosti se říká pointace. Při použití základního objektivu fotoaparátu, však není pointace nutná, protože chyby v chodu montáže jsou tak malé, že se na širokoúhlé fotografii neprojeví.

POSTUP FOTOGRAFOVÁNÍ:

Před samotným fotografováním je nutné se přesvědčit, zda je ve fotoaparátu nabitý akumulátor a paměťová karta s dostatečnou volnou kapacitou paměti.

Postup fotografování snímků objektu na obloze:

1. K fotoaparátu připojte kabelovou spoušť.
2. Zapněte fotoaparát.
3. Zvolte manuální režim.
4. Režim snímání nastavte na kontinuální.
5. Nastavte citlivost fotoaparátu 1600 ISO.
6. Nastavte formát výstupního souboru na RAW.
7. Nastavte do zorného pole některou jasnou hvězdu.
8. Nahrubo zaostřete s pomocí matnice hledáčku.
9. Zapněte funkci živého náhledu a zvětšete obraz na maximum. Posuňte výřez obrazu na jasnou hvězdu.
10. Zvolna ostřete, dokud nebude obraz co nejostřejší.
11. Voličem expozice nastavte expoziční čas B (bulb).
12. S pomocí časovače udělejte pokusnou expozic cca 5 minut a zkontrolujte, zda není fotografie přeexponovaná, či podexponovaná a také zda není chyba v kompozici snímku. (při prohlížení snímku se zobrazeným histogramem jsou na náhledu fotografie zvýrazněny přepálené oblasti blikající bílou plochou) V případě potřeby prodlužte, nebo zkraťte čas expozice.
13. Na časovači nastavte požadovaný počet expozic. Vhodný počet je 8 až 16, ovšem je-li více času, může jich být i více.
14. Vyčkejte dokončení poslední expozice.

Postup fotografování temných snímků:

1. Bezprostředně po ukončení fotografování objektu na obloze nasaďte na objektiv krytku.
2. Pokračujte v exponování stejným způsobem, jako u předchozího fotografování.
3. Pokud to čas dovolí, pořiďte 8 – 10 temných snímků.
4. Vyčkejte dokončení poslední expozice.

Postup fotografování bias snímků:

1. Odpojte fotoaparát od notebooku.
2. Nastavte voličem expozice nejkratší expoziční čas (1/8000s)
3. Pořiďte 8 – 16 bias snímků.
4. Vyčkejte, dokud fotoaparát neuloží snímky na paměťovou kartu.
5. Fotoaparát vypněte.

Postup fotografování plochých snímků:

1. Zapněte fotoaparát.
2. Nastavte citlivost fotoaparátu na 100 ISO.
3. Výstupní formát fotografií nastavte na RAW.
4. Režim fotografování nastavte na AV.
5. Clonu objektivu nastavte na stejnou hodnotu, jako při nočním fotografování.
6. Režim ostření na objektivu přepněte na manuální.
7. Namiřte zblízka fotoaparátem na jednolitou, rovnoměrně osvětlenou stěnu, nejlépe bílou a hladkou.
8. Obraz co nejvíce rozostřete, aby nebyl vidět žádný detail na zdi.
9. Nafoťe 8 – 16 plochých snímků.
10. Vyčkejte, dokud fotoaparát neuloží snímky na paměťovou kartu.
11. Fotoaparát vypněte.

ZPRACOVÁNÍ NAFOTOGRAFOVANÝCH DAT:

Pro začátek je nejjednodušší zpracovat fotografie pomocí volně šiřitelného programu pro zpracování astronomických fotografií delších expozic. Program se jmenuje Deep Space Stacker (DSS), což by šlo volně přeložit jako „skládač fotografií hlubokého vesmíru“. V několika posledních verzích je přeložen i do češtiny a jeho ovládání je relativně jednoduché a intuitivní. Program dokáže automaticky provést postupově velmi náročné zpracování fotografií, včetně opravení snímků objektu s pomocí plochých, temných i bias snímků. Také dokáže automaticky sesadit všechny snímky přesně na sebe díky detekci poloh hvězd na každém snímku a následném posouvání a natáčení dalších snímků tak, aby nedošlo k rozmazání hvězd případným nepřesným vedením montáže za hvězdami.