34 Potovanje med ozvezdji južnega neba z GoChile A Journey Among the Constellations of the Southern Sky Damjan Kobale Osnovna šola Hajdina Izvleček Z GoChile – pedagoško-raziskovalnim projektom Centra za astrofiziko in kozmologijo Univerze v Novi Gorici in astronomske revije Spika – sem raziskoval in snemal objekte globokega vesolja na južni polobli ter posnel astrofo- tografije. Končne astrofotografije prikazujejo objekte globokega vesolja na južni polobli, in sicer kroglaste kopice, razsute kopice, refleksijske in emisijske meglice, planetarne meglice ter galaksije. Projekt GoChile je edinstven prav v tem, da učencem v osnovni šoli omogoča opazovanje objektov globokega vesolja na daljavo ob podpori učitelja. V ta namen sem učencem pri izbirnem predmetu Zvezde in vesolje predstavil posamezne faze snemanja s telesko- pom. Fotografije, ki jih učenec sam posname in izdela, so zanj neprecenljive. T ako pridobljeno znanje bogati mlade raziskovalce nočnega neba. Predstavljene astrofotografije sva posnela in obdelala avtor članka ter Nik Vintar, nadar- jeni učenec iz 9. razreda OŠ Hajdina. Ključne besede: slovenski teleskop v Čilu, daljinsko upravljanje teleskopa in opreme, astronomska opazovanja, objek- ti globokega vesolja, astrofotografija Uvod GoChile je nekomercialni izobraževalni projekt, ki ga vodita Center za astrofiziko in kozmologijo Univerze v Novi Gorici in astronomska revija Spika [1, 4]. Gre za prvi slovenski robotski teleskop, ki je nameščen v obser- vatoriju El Sauce v puščavi Atakama v Čilu [2] (–30,472° južne zemljepisne širine, –70,765° zahodne zemljepisne dolžine) (slika 1). Projekt GoChile predstavljata 400-milimetrski zrcalni teleskop GoT1 z goriščnim razmerjem f/6,5 in optičnim sistemom tipa Ritchey-Chréitein ter na njem pritrjeni 72-milimetrski lečni teleskop GoT2 z goriščnim razmer- jem f/5,6 (slika 2). T eleskopa sta krmiljena na daljavo in namenjena astronomskemu raziskovanju ter opazova- nju južnega neba. Vsa opazovanja sem izvedel s telesko- pom GoT1. Namen raziskovanja s projektom GoChile je razvoj di- gitalnih kompetenc pri učencih ter spoznavanje prvih korakov raziskovalnega procesa pri astronomskem opa- zovanju objektov globokega vesolja na južni polobli. Abstract Through the GoChile pedagogical research project of the Faculty of Natural Sciences, Center for Astrophysics and Cosmology , University of Nova Gorica, and the astronomical magazine Spika, I have been researching and captur- ing deep sky objects in the southern hemisphere of the Earth and producing astrophotographs. The final astropho- tographs depict deep sky objects in the southern hemisphere of the Earth, including globular clusters, open clusters, reflection and emission nebulae, planetary nebulae, and galaxies. The GoChile project is unique in that it allows pri- mary school students to observe deep sky objects remotely with the support of a teacher. For this purpose, I introduced students in the elective subject Stars and Space to the various phases of telescope imaging. The photographs taken and processed by the students themselves are invaluable to them and enrich the knowledge of young researchers of the night sky . The presented astrophotographs were taken and processed by the author of the article and Nik Vintar, a talented 9th-grade student from Hajdina Primary School. Keywords: Slovenian telescope in Chile, astronomical observations, remotely controlling telescope and equipment, deep sky object, astrophotography . Fizika v šoli 35 Iz prakse T eleskop GoT1 in vsa dodatna oprema, ki je nameščena v Čilu, sta avtomatizirana; to omogoča daljinsko upra- vljanje vseh operacij iz Slovenije in spremljanje opazo- valnih razmer (vsenebna kamera, kamera observatorija, model oblačnosti, satelitska animacija vremenskih raz- mer, trenutno zvezdno nebo). Puščava Atakama s te- mnim nebom, minimalno zračno vlago in več kot tristo jasnimi nočmi na leto je izjemna lokacija [1]. V programu izberemo navpična zavihka za nastavitev kraja ter datuma in časa načrtovanega opazovanja. Pri opazovanju s teleskopom projekta GoChile so namreč vidna ozvezdja južnega neba. Poiskal sem nekaj zanimi- vih objektov globokega vesolja, ki sem jih želel posneti in obdelati. Predhodno je treba še preveriti trenutne vremenske raz- mere in napovedi v puščavi Atakama prek satelitskih ra- darskih slik, modela oblačnosti in vsenebne kamere na observatoriju. Dostopno na spletnem naslovu: https://gochile.si/vreme-kamere-podatki. Priprava teleskopa GoT1 1. Prijava v nadzorni računalnik Vega V nadzorni računalnik V ega se prijavimo v brezplačnem programu AnyDesk, ki si ga moramo namestiti na raču- nalnik. ID za prijavo in geslo dobimo pri skrbniku. 2. Vklop teleskopa in kamer za snemanje ter vodenje na daljavo V programu Viking vklopimo teleskop GoT1 in vse na- prave, ki so povezane z njim (slika 3). V programu MaximDL izberemo kamero ASI6200 in ustrezno filtrsko kolo za teleskop GoT1 s sedmimi filtri. T o so štirje širokopasovni filtri: L (luminance), ki prepu- šča spekter vidne svetlobe, R (red), ki prepušča rdečo sve- tlobo, G (green), ki prepušča zeleno svetlobo, B (blue), ki prepušča modro svetlobo, dva ozkopasovna filtra: H α, ki prepušča vodikovo Balmerjevo črto H α (656,28 nm), ter OIII (500,7 nm), ki prepušča dvakrat ionizirani ki- sik (amaterski astronomi ga označujejo kot O 3 ), zadnji pa je tako imenovani filter D, tj. temna ploščica, ki ne Slika 1: Observatorij El Sauce v puščavi Atakama v Čilu. Slika 3: Vklop naprav za teleskop GoT1. Slika 2: Teleskopa GoT1 in GoT2 v puščavi Ataka- ma v Čilu. Metoda raziskovalnega dela astrofotografije zajema več stopenj, in sicer: • načrtovanje opazovanja, • priprava teleskopa GoT1, • snemanje s teleskopom GoT1, • obdelava fotografij. Načrtovanje opazovanja Po uspešni rezervaciji termina se je treba na opazova- nje pripraviti. Za to sem uporabil program Stellarium, s katerim sem izbral objekte, primerne za opazovanje [3]. 36 prepušča svetlobe (slika 4). Kamera za snemanje in filtr- sko kolo sta nameščena na teleskopu GoT1. V programu PHD Guiding izberemo še kamero ASI174 za natanč- nejše vodenje teleskopa prek izbrane zvezde vodnice. T u je treba vpisati goriščno razdaljo teleskopa, tj. 2600 mm [5] (slika 5). Dostopno na spletnem naslovu: https://gochile.si/navodila. Pri snemanju vsake sekvence vnesemo v polje: – ime objekta: npr. NGC 3372, sistem bo samodejno našel koordinate izbranega objekta; – filtre: LRGBH αOIII; – čas osvetlitve posnetka: 30 sekund ali 60 sekund; – število posnetkov: 20 za posamezni filter. Sekvenco lahko shranimo v ustrezno mapo na računal- niku. Kamero predhodno ohladimo na –10° C. Ko poženemo sekvenco, se prične snemanje na monokromatsko hlaje- no kamero CMOS ASI6200MM Pro. Program samodej- no krmili teleskop in ves čas imamo popoln pregled nad snemanjem prek komandnega in statusnega panela. V komandnem panelu so ročne komande, s katerimi upra- vljamo teleskop, rotator polja in fokuser. V statusnem pa- nelu pa spremljamo povratne informacije o tem, kaj se z našim teleskopom ali sekvenco trenutno dogaja. Kontro- liramo lahko koordinate, operacije, ki se izvajajo, podat- ke o fokusu, hlajenju kamere, snemanju signala kamere, začetku in predvidenem koncu sekvence, trenutku vzho- da, kulminacije in zahoda opazovanega objekta, začetku in koncu astronomske noči (slika 6). Na koncu posnamemo še kalibracijske posnetke teme (DARK), ravnega polja (FLAT) in ničle (BIAS). Ničla korigira elektroniko, ker detektor pokaže naključen si- gnal tudi takrat, ko ne snemamo. T ema korigira napa- ko termičnega šuma, ker temperatura senzorja ni 0 K. Ravno polje pa korigira različno občutljivost točkovnih elementov na senzorju in nečistoče, ki se naberejo na op- tiki in kameri. T emo in ničlo posnamemo s filtrom D, tj. ploščico, ki ne prepušča svetlobe. Pri snemanju ravnega polja pa posnamemo nebo pred nočjo ali zjutraj za vsak filter posebej. Pri vseh treh vrstah kalibracijskih posnet- kov naredimo po 20 slik, čas osvetlitve je pri ničli naj- manjši (~ 0 s), pri temi enak kot pri snemanju posnet- kov in pri ravnem polju pa tolikšen, da signal ni prešibek ali prenasičen [11]. Slika 4: Program MaximDL – nastavitev kamere za snemanje in filtrskega kolesa s sedmimi filtri za teleskop GoT1. Slika 5: Vklop kamere ASI174 za natančnejše vodenje teleskopa v programu. Snemanje s teleskopom GoT1 Pri snemanju na daljavo s teleskopom uporabljamo pro- grame, ki nadzirajo premikanje teleskopa ter poiščejo in snemajo objekte. V programu V oyager (slika 6) opazu- jemo in snemamo posamezno sekvenco, tj. zaporedje ukazov izbranega objekta, zato najprej izberemo in ak- tiviramo ustrezen profil GoT1. Program poveže vse na- prave iz predhodnih nastavitev programov Maxim DL in PHD Guiding. Slika 6: Program Voyager za snemanje s teleskopom GoT1. Obdelava posnetkov Obdelava posnetkov je razdeljena na dva sklopa. S pro- gramom AstroPixel Processor [6] posnetke poravnamo Fizika v šoli 37 Iz prakse in združimo v eno samo sliko po posameznih filtrih. Program PixInsight [7] pa posamezne signale LRGB združi v eno barvno fotografijo. AstroPixelProcessor (APP) je specializirani program za obdelavo astrofotografij, ki ponuja številne funkcije za izboljšanje kakovosti astronomskih slik. Obdelava posnetkov v programu Astro Pixel Processor poteka po posameznih fazah, in sicer: 1. LOAD: naložimo vse posnetke, ki smo jih posneli po posameznih filtrih LRGBH αOIII. 2. CALIBRATE: naložimo kalibracijske posnetke teme, ničle in ravnega polja, da zmanjšamo šum. 3. ANALYSE STAR: detektira lego zvezd in analizira zvezde po posameznih filtrih LRGBH αOIII. Slike nato razvrsti po kakovosti in izbere najboljši delež posnetkov, ki ga določimo. 4. REGISTER: poravna vse slike po posameznih filtrih glede na položaje zvezd na referenčni sliki. 5. NORMALIZE: prilagodi svetlost in barvno ravno- vesje vsem slikam po posameznih filtrih. 6. INTEGRATE: združi vse poravnane posnetke v en sam posnetek po posameznih filtrih LRGBH αOIII. Sestavljeno sliko shranimo v formatu fits (slika 7). barvnih signalov LRGB v sestavljeno barvno astrofoto- grafijo. Uporabimo orodje LRGB Combination in ustva- rimo barvno astrofotografijo (slika 9). Z uporabo orodij Curves T ransformation (CT) in Hi- stogram T ransformation (HT) pa prilagodimo svetlost, kontrast in barvno nasičenost sestavljene barvne fotogra- fije [10] (slika 10). Slika 7: Obdelava razsute kopice Škatla draguljev v programu AstroPixelProcessor. Slika 8: Nelinearna transformacija nivojev sivine kopice Vodnjak želja (NGC3532) pri obdelavi fotografije LRGB. Slika 9: Primer sestavljene barvne fotografije kopice Vodnjak že- lja (NGC23532) iz filtrov LRGB. Slika 10: Prilagoditev svetlosti, kontrasta in barvne nasičenosti sestavljene barvne fotografije kopice Vodnjak želja (NGC 3532). V zadnjem koraku vse sestavljene posnetke po posame- znih filtrih v formatu fits naložimo v program PixInsight [7–10]. PixInsight je platforma, prilagojena potrebam astronomov, in ponuja specializirana orodja za obdela- vo astrofotografij [9]. Na voljo je za operacijske sisteme Linux, macOS in Windows. Pri obdelavi astrofotografij, kjer so podrobnosti pogosto skrite v šibkih signalih, upo- rabimo nelinearne algoritme, ki prilagodijo nivoje sivine na sliki v danem filtru na nelinearen način in tako pri- kažejo šibke strukture, ki so sicer očem nevidne (slika 8). Funkcija LRGB [8] v PixInsightu je ključna za obdela- vo astrofotografij, saj omogoča združevanje posameznih Objekti globokega vesolja Učenec iz 9. a Osnovne šole Hajdina, Nik Vintar, je pri urah, ki so v razširjenem programu šole namenjene astronomiji, izbral objekte globokega vesolja, proučil nji- hove lastnosti, jih posnel s teleskopom GoT1 in obdelal v barvne astrofotografije. Predstavljeni sta po dve avtorski astrofotografiji učitelja in učenca. 38 Meglica Gredelj z oznako NGC 3372 (Carina Nebula) Razsuta zvezdna kopica Škatla draguljev z oznako NGC 4755 (Jewel Box) Slika 11: Meglica Gredelj (NGC 3372), posneta 28. 1. 2023 s ka- mero ASI6200MM Pro + in filtri LRGBH α. Čas osvetlitve 30 se- kund. (Foto: N. Vintar) Slika 12: Kopica Vodnjak želja (NGC 3532), posneta 19. 2. 2023 s kamero ASI6200MM Pro + in filtri LRGB. Čas osvetlitve 60 se- kund. (Foto: N. Vintar) Slika 13: Škatla draguljev (NGC 4755), posneta 2. 12. 2021 s ka- mero ASI6200MM Pro + in filtri LRGB. Čas osvetlitve 60 sekund. (Foto: D. Kobale) Slika 14: Kentaver A (NGC 5128), posneta 26. 12. 2022 s kamero ASI6200MM Pro + in filtri LRGB. Čas osvetlitve 30 sekund. (Foto: D. Kobale) Meglica Gredelj, prikazana na sliki 11, je od nas oddalje- na približno 8500 svetlobnih let. V meglici je več razsu- tih kopic z mladimi, vročimi zvezdami. Najslavnejša je nedvomno Eta Gredlja – sistem vsaj dveh zvezd, od ka- terih bo ena verjetno kmalu eksplodirala kot supernova. Kopica Vodnjak želja z oznako NGC 3532 (Wis- hing Well Cluster) Kopica V odnjak želja, prikazana na sliki 12, je svetla raz- suta kopica, ki se nahaja približno 1321 svetlobnih let daleč v južnem ozvezdju Gredelj. Kopica je sestavljena iz približno 400 zvezd, od katerih so mnoge dvojne zvez- de. Najsvetlejše so zvezde sedme magnitude. Ocenjena starost je približno 300 milijonov let, torej je srednje sta- ra v primerjavi z drugimi odprtimi zvezdnimi kopica- mi. Astronomi so v kopici zaznali sedem rdečih orjakinj in sedem belih pritlikavk. NGC 4755, prikazana na sliki 13, je razsuta zvezdna ko- pica v ozvezdju Južnega križa in spada med najmlajše znane razsute zvezdne kopice, saj je njena starost oce- njena na 14 milijonov let. V elika je približno 20 svetlob- nih let in vsebuje nekaj več kot sto zvezd. Najsvetlejše zvezde so nadorjakinje. Ena od osrednjih zvezd kopice je rdeča nadorjakinja in je obdana z masivnimi modrimi zvezdami. T e masivne mlade zvezde bodo najverjetneje v naslednjih nekaj milijonih let eksplodirale kot super- nove. Kentaver A z oznako NGC 5128 (Centaurus A) Fizika v šoli 39 Iz prakse Kentaver A, prikazan na sliki 14, je eliptična galaksija, oddaljena 11 milijonov svetlobnih let. Je najbližja gala- ksija z aktivnim galaktičnim jedrom: črna luknja, v ka- tero bi lahko spravili milijardo Sonc, neprestano požira okoliško snov, pri tem pa v vesolje seva svetlobo v celo- tnem elektromagnetnem spektru (od radijskih valov do sevanja gama). Galaksija je rezultat trka dveh galaksij. Zaključek Projekt GoChile ima zame velik pomen pri raziskova- nju vesolja in v kontekstu izobraževanja, saj poučujem izbirni predmet astronomija v vseh treh sklopih. Mladi si danes pri izbirnem predmetu astronomije želijo pred- vsem izvedbe astronomskih večerov in opazovanja s te- leskopom. Projekt GoChile je edinstven prav v tem, da učencem že v osnovni šoli omogoča opazovanje vesolja na daljavo ob podpori učitelja. T ako učenci pridobijo ve- liko izkušenj. Fotografije, ki jih učenec posname sam, so zanj neprecenljive in to znanje bogati mlade raziskoval- ce nočnega neba. V eliko prednosti pri delu s teleskopom vidim v tem, da je vesolje mogoče opazovati praktično vsak dan v letu – nebo v puščavi Atakama, kjer stoji teleskop GoT1, ima 300 jasnih noči na leto in ugoden časovni termin. Obser- vatorij El Sauce v Čilu je v časovnem pasu, kjer velja čil- ski standardni čas (Chile Standard Time CLT), ki je štiri ure za univerzalnim časom, UTC–4. Od septembra do aprila, ko je v veljavi čilski poletni čas (CLST), pa tri ure, UTC–3. Projekt GoChile priporočam vsem učiteljem, ki poučujejo astronomijo v osnovnih in srednjih šolah. Viri in literatura [1] GoChile, slovenski teleskop v Čilu, Atakama: Univerza v Novi Gorici in astronomska revija Spika. Dostopno na spletnem naslovu: https://gochile.si/ (14. 9. 2024). [2] Observatorij El Sauce, puščava Atakama v Čilu. Dostopno na spletnem naslovu: https://help.telescope.live/hc/en-us/articles/360002577798-El-Sauce-Observatory-Chile-CHI (14. 9. 2024). [3] Stellarium: odprtokodni astronomski program. Dostopno na spletnem naslovu: https://stellari- um.org/ (14. 9. 2024). [4] Mihelčič, M. (2020). Projekt GoChile. Spika, XXVII (7–8), 306–309. [5] Mihelčič, M. (2020). Slikovni sistem projekta GoChile. Spika, XXVIII (11), 488–491. [6] AstroPixelProcessor: astronomski program. Dostopno na spletnem naslovu: https://www.astropixelprocessor.com/ (14. 9. 2024). [7] PixInsight: program za astrofotografijo, Puebla de Vallbona. Dostopno na spletnem naslovu: https://pixinsight.com/ (14. 9. 2024). [8] PixInsight: Kombinacija LRGB. Dostopno na spletnem naslovu: https://www.theastrogeek.com/dark_sky_journal/pixinsight-lrgb-combine-tutorial (14. 9. 2024). [9] PixInsight: Skripti BlurXTerminator, StarXTerminator, NoiceXTerminator.Dostopno na spletnem naslovu: https://www.rc-astro.com/ (14. 9. 2024) . [10] Keller, Warren A. (2018). Inside PixInsight. Cham: Springer Nature Swizerland AG. [11] Japelj, J. (2021). Umerjanje astronomskih posnetkov. Projekt GoChile.