Programma CHARON 
Manuale per l'Utente

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SOMMARIO

  • Ultime modifiche a Charon
  • Descrizione di Charon
  • Motivi per cui è stato scritto Charon
  • Stato attuale del programma
  • Come avviare ed usare Charon
  • Impostazioni di Charon
  • Come mandare un rapporto al MPC
  • Uso di diversi cataloghi di riferimento
  • Uso di FITS e di altri file simili
  • Come visualizzare le immagini in Guide
  • Determinazione di un'orbita
  • Il futuro
  • Metodo usato per trovare le stelle in un'immagine
  • Metodi di riduzione

    Sono riportate qui di seguito alcune informazioni riguardanti il programma per la raccolta di dati astrometrici Charon. Lo scopo di questo programma è quello di consentire di estrarre informazioni fotometriche e posizionali da immagini CCD e da immagini acquisite con uno scanner, con un intervento minimo da parte dell'utente, e preferibilmente senza alcun intervento. L'attuale versione è disponibile sul sito Web di Project Pluto; si può fare clic qui per scaricare il file CHARON.ZIP (circa 270 KByte). E' conveniente di tanto in tanto visitare questo sito per scaricare l'ultima versione aggiornata del programma; nuove potenzialità vengono infatti aggiunte periodicamente.      

    ULTIME MODIFICHE A CHARON

  • (16 Mag 2001) Versione italiana di Charon
  • (21 Apr 2000) Uso dei dati dell'UCAC (USNO CCD Astrograph Catalog)
  • (24 Dic 1999) Gestione dell'intestazione dei rapporti MPC
  • (24 Dic 1999) Aggiornamenti in francese
  • (24 Dic 1999) Alcune correzioni
  • (24 Dic 1999) Codice sorgente in C/C++ di Charon
  • (22 Dic 1999) Migliore gestione delle immagini invertite
  • (22 Dic 1999) Possibilità di selezionare la banda fotometrica
  • (22 Dic 1999) Possibilità di impostare il 'max angolo d'inclinazione'

  • (16 Mag 2001) Versione italiana di Charon: Giuliano Pinto (giuliano dot pinto at tiscalinet.it) ha fornito i file necessari per il funzionamento di Charon completamente in lingua italiana, oltre alla traduzione di questa pagina, che costituisce il manuale per l'utente del programma.

    (21 Apr 2000) Uso dei dati dell'UCAC (USNO CCD Astrograph Catalog): (Fare clic qui per informazioni riguardanti l'UCAC.). Si può usare ora il catalogo UCAC come catalogo astrometrico nel programma Charon. Per far questo, occorre copiare ed estrarre i dati dal CD-Rom dopo averlo inserito nel vostro lettore (purtroppo i dati non possono essere usati direttamente sul CD, come avviene per la maggior parte degli altri cataloghi). Successivamente, dopo aver avviato Charon, va usata l'opzione '-G' per specificare il percorso dove si trovano i dati, il quale percorso va terminato con un carattere '\'. (La terminazione '\' serve a indicare a Charon che deve cercare una cartella e non un file). Per esempio, se si sono copiati i file nella cartella c:\ucac, occorre usare l'istruzione        

    charon (usual options) -Gc:\ucac\ 

    I file UCAC hanno nomi del tipo z###. Attualmente, essi vanno da z001 (il file che contiene i dati per l'intervallo di declinazione tra -90 e -89.5 gradi) fino a z169 (che contiene i dati per l'intervallo tra -6 e -5.5 gradi).

    Si può fare clic qui per vedere l'area coperta da UCAC1. Come si può vedere, la zona di copertura si estende così tanto verso sud che risulta utilissima soprattutto per coloro si trovano nell'emisfero australe; anche essi però troveranno spesso il deludente messaggio "vi sono 0 stelle UCAC1 in questa zona". Tuttavia quando è possibile una riduzione basata sull'UCAC1, si vedrà che i vostri residui stellari scenderanno drasticamente.

    (24 Dic 1999) Gestione dell'intestazione dei rapporti MPC: In passato, quando si premeva un tasto nel programma Charon per generare un rapporto in formato MPC (o IOTA), il programma aggiungeva semplicemente i dati al file del rapporto. L'intestazione con i 'dettagli osservazionali', in cui andrebbero scritti alcuni dati circa il vostro osservatorio, prima era del tutto assente in Charon.

    Adesso, al contrario, è possibile inserire i 'dettagli osservazionali' nel file HEADER.MPC. Ogni volta che si costruisce un file contenente un rapporto, Charon copierà i dati dell'intestazione prendendoli da questo file. Come impostazione predefinita, HEADER.MPC contiene un esempio di informazioni; dovrebbe essere facile modificarle, per adattarle al proprio caso. (Nello stesso file HEADER.MPC  vi sono le indicazioni su come procedere, oppure si può fare clic qui per leggere la pagina MPC riguardante i 'dettagli osservazionali').

    (24 Dic 1999) Aggiornamenti in francese: Jean-Noël Moreau ha inviato i file necessari per aggiornare la versione francese di Charon, come pure la traduzione in francese di questa pagina Web.

    (24 Dic 1999) Alcune correzioni: Charon si bloccava misteriosamente quando la lunghezza del nome del file o del percorso era eccessiva; ora invece si possono utilizzare fino a 120 caratteri. Il codice dell'osservatorio in precedenza doveva essere di tre cifre; ora può essere di tre caratteri. (Questo attualmente non è importante, ma vi saranno presto più di 1000 osservatori, e l'errore legato al codice 'O1K' è stato corretto, consentendo una qualsiasi combinazione di tre caratteri).

    (24 Dic 1999) Codice sorgente in C/C++ di Charon: E' mia intenzione di rendere disponibile a tutti il codice sorgente di Charon. Ho già mosso alcuni passi (in realtà un po' incerti) in questa direzione. Si può fare clic qui per maggiori dettagli.

    (22 Dic 1999) Inversione dell'immagine: Charon ora presenta le immagini con la corretta orientazione 'con il nord in alto' in quasi tutti i casi. (Vi sono ancora alcuni casi strani che possono generare confusione, e non c'è molto da fare quando le immagini presentano l'est o l'ovest in alto. Tuttavia, in grande maggioranza, le immagini dovrebbere essere ora visualizzate correttamente). 

    (22 Dic 1999) Possibilità di selezionare la banda fotometrica: Il menù 'Impostazioni' contiene due nuove voci. Una di queste consente di selezionare la banda fotometrica per i rapporti in formato MPC e IOTA.

    Valutare quale dovrebbe essere tale banda può essere un po' problematico. La difficoltà risiede nel fatto che la maggior parte dei dati astrometrici è basata sul GSC usando immagini non filtrate. Recentemente vi sono state molte discussioni, presenti nella lista di posta elettronica del Minor Planet Center a proposito della banda da scegliere in questo caso. Personalmente, sono riluttante ad esprimere una mia netta opinione sull'argomento, poiché, anche se conosco alcuni aspetti matematici su cui è basata la fotometria, non ho quasi nessuna esperienza pratica.

    Comunque quasi tutti sono d'accordo su un punto. Se non si sceglie nessuna banda fotometrica (che è il caso predefinito), il Minor Planet Center assumerà che l'immagine è di tipo B. Ora, a meno che venga usato qualche nuovo interessante dispositivo CCD, sensibile al blu e non sensibile al rosso, questo è senz'altro sbagliato. Va pertanto scelto V oppure R. Non saprei dare una indicazione su quale dei due valori vada usato.

    I cataloghi USNO A1.0 e A2.0 forniscono le magnitudini B e R. E' possibile, con una modesta accuratezza, dedurre da queste due, la magnitudine V (fare clic qui per maggiori dettagli). Quando si usa Charon con Ax.0, il programma vedrà qual'è la banda fotometrica scelta, e userà le magnitudini B o R, oppure dedurrà la magnitudine V, se è stata scelta una di queste tre bande. 

    Il caso non è così semplice se si usa il catalogo Tycho/ACT. Questo catalogo riporta le magnitudini BT e VT, una sorta di magnitudini Btycho e Vtycho, oltre alle magnitudini Johnson V. I dati BT e VT possono essere trasformati, con buona approssimazione, nei dati "standard" B e V; in effetti, il programma Guide ha finora sempre fatto così. (E' poi possibile ricavare da questi dati la magnitudine R, ma l'accuratezza in questo caso è veramente scadente). Comunque, attualmente Charon usa i dati Johnson V... è una cosa che dovrò correggere.

    (22 Dic 1999) Possibilità di impostare il 'max angolo d'inclinazione': Il menù 'Impostazioni' ha anche una nuova voce per scegliere il massimo angolo d'inclinazione. Come impostazione predefinita, quando Charon cerca di adattare le stelle di una immagine a quelle del catalogo, prenderà in considerazione tutti i possibili angoli d'inclinazione. Alcune persone utilizzano immagini prese in modalità 'drift-scan' (scansione a scorrimento), oppure immagini inclinate in modo strano, oppure, ancora, hanno il dispositivo CCD montato ad un angolo particolare, e pertanto questa flessibilità è talvolta necessaria.

    Tuttavia le immagini allineate nord/sud sono le più comuni. In questi casi, Charon consuma una enormità di tempo a considerare tanti possibili adattamenti corrispondenti a rotazioni che non sussistono. Il nuovo parametro consente di controllare questo tipo di comportamento. Supponiamo che si sappia con discreta sicurezza che l'immagine sia, per esempio, a non più di cinque gradi dall'esatto allineamento nord/sud. In tal caso, se si imposta un valore di '5' in questa riga del menù Impostazioni, Charon semplicemente ignorerà tutta una serie di adattamenti "impossibili", guadagnando moltissimo in velocità.

    Vi è un secondo vantaggio in questo procedimento. Nelle immagini "marginali", Charon in genere trova un adattamento sbagliato, ad un angolo spesso un po' strano. Se si impone che l'immagine sia orientata nord/sud, è più improbabile che Charon venga confuso da un adattamento errato.

    (27 Ago 1999) Nuovo menù 'Impostazioni': Si sta riconfigurando Charon per evitare la necessità di impostare i parametri dalla linea di comando. (Chi lo desidera può ancora farlo; per esempio, chi deve elaborare centinaia di immagini praticamente è costretto ad usare tale procedimento).

    Se si avvia Charon senza parametri nella linea di comando, apparirà il menù Impostazioni, con delle nuove opzioni per il nome dell'oggetto da cercare, il nome del file con l'immagine, la magnitudine limite, e le opzioni del centroide. La 'guida in linea', che è possibile fare scorrere in fondo alla finestra, è stata ora abbastanza ampliata. Dovrebbe essere possibile adesso, per un nuovo utente, avviare Charon, esaminare il menù Impostazioni, e comprendere le varie cose con l'aiuto della guida in linea.

    (8 Apr 1999) Uso di MPCORB: Dal 17 marzo 1999, il programma Guide era già in grado di usare i dati MPCORB del Minor Planet Center. Ovviamente sarebbe stato utile se anche Charon fosse stato in grado di usare questa nuova raccolta di dati. Ora è così.

    Se il file MPCORB.DAT (oppure MPCORBCR.DAT) si trova nella vostra cartella di Guide, è possibile specificare un oggetto come "-oA 4179" oppure "-oA 1997 XF11" per indicare gli oggetti 4179 Toutatis o 1997 XF11, calcolati usando i dati MPCORB. Se si usa invece il comando '-oa' (entrambe le lettere devono essere minuscole), verranno usati i dati che si trovano sul CD di Guide, come in precedenza. Si può consultare il collegamento ipertestuale menzionato sopra, in cui sono discussi i vantaggi e gli vantaggi di entrambi i metodi.

    (24 Mar 1999) Charon ora lampeggia!: Una seria limitazione di Charon è stata finora quella relativa alla mancata possibilità di far lampeggiare le immagini (cioè mostrare alternativamente in sequenza due immagini dello stesso campo stellare, così da poter notare visualmente le differenze tra le due). Questa lacuna è stata ora colmata.

    Per attivare questa funzione su due (o più) immagini, occorre caricare le immagini nel programma Charon con la procedura "normale", e trovare un buon adattamento astrometrico per ciascuna immagine. Per ognuna delle immagini, occorre premere il tasto 'z' per aggiungerla alla lista di Charon delle immagini visualizzabili in Guide (si può fare clic qui, se non si ha familiarità con questo procedimento). Ogni volta Charon aggiunge nel file IMAGES.DAT le informazioni relative a quel file, tra cui le coordinate in AR e declinazione dei quattro angoli dell'immagine.

    Quando l'ultima immagine è stata caricata, va premuto il tasto 'b' (dalla parola inglese 'blink'). La prima volta che si fa questo, ci sarà una pausa durante la quale Guide cerca nel file IMAGES.DAT le immagini che potrebbero sovrapporsi a quella attualmente caricata. Quando le immagini sono state caricate, si vedrà il messaggio "Caricate n immagini sovrapponibili" (nella versione inglese "Blink image(s) loaded"). Se Charon, cercando nel file IMAGES.DAT, non trova nessuna immagine che si possa convenientemente sovrapporre a quella correntemente caricata, mostrerà il messaggio "Nessuna immagine sovrapponibile trovata" (nella versione inglese "No blinkable image found").

    Se sono state trovate delle immagini per le quali la sovrapposizione è possibile, si può premere di nuovo il tasto 'b' per visualizzare l'effetto di lampeggio delle immagini che verranno mostrate alternativamente in sequenza. Se, per esempio, le immagini caricate sono tre, premendo 'b' tre volte, si otterrà che il programma mostrerà le immagini ciclicamente, indicando il nome di ciascun file. Le immagini verranno correttamente scalate se le si ingrandisce o le si impiccolisce, e verrà usato l'adattamento astrometrico perché vengano allineate tra loro correttamente. Un oggetto su cui ho fatto delle prove è stato M-57, poiché ho di esso sei immagini, provenienti da varie fonti, incluso il DSS. Le immagini presentano differenze di scala, di allineamento, di esposizione, e così via; Charon è stato in grado di "sovrapporle" tutte in modo corretto. (Questo procedimento, tra l'altro, potrebbe anche essere usato per ottenere un piacevole effetto di colorazione in tricromia. Inoltre l'effetto di lampeggio usando immagini del DSS potrebbe aiutare a confermare la presenza di novae o simili oggetti).

    Quando le immagini sono state caricate per la prima volta, Charon utilizza le attuali impostazioni per il contrasto e la brillanza e le applica a tutte le nuove immagini. Successivamente, è possibile impostare brillanza e contrasto separatamente per ciascuna immagine quando essa appare sullo schermo. In genere non serve farlo, ma se si hanno immagini prese con diverse esposizioni può essere utile.

    (24 Mar 1999) Altri colori: In precedenza, il menù Impostazioni di Charon consentiva di scegliere "stelle nere su fondo bianco" (nella versione inglese "black stars on white") oppure "stelle bianche su fondo nero" (in inglese "white stars on black"). Si poteva anche alternare ciclicamente questa impostazione premendo il tasto 'r', una volta che l'immagine era visualizzata. Adesso Charon dispone di questi due schemi di colore, più altri quattro: due diversi schemi di pseudocolori, più una modalità "stelle rosse su fondo nero (visione notturna)" (in inglese "red stars on black"), e una modalità "stelle nere su fondo rosso" (torcia elettrica) (in inglese "black stars on red"). Premendo il tasto 'r', si ottiene di far variare ciclicamente le sei impostazioni; si può fare lo stesso anche dal menù Impostazioni.

    Gli schemi di pseudocolori possono evidenziare sottili sfumature, ma occorre tempo per abituarsi ad usarli efficacemente. La modalità di visione notturna è utile quando ci si trova al telescopio e non si vuole rovinare l'adattamento dell'occhio all'oscurità; la modalità 'torcia elettrica' è utile se si vuole uno schermo illuminato di colore rosso per trovare al buio qualche oggetto caduto per terra.

    Chi volesse aggiungere degli schemi di colore personalizzati o eliminare alcuni di quelli esistenti può dare un'occhiata al file di testo PALETTE.DAT. Nell'ultima parte del file vi sono delle indicazioni (anche in italiano) su come fare.

    (17 Feb 1999) Migliore gestione dell'estensione dei file: In passato, Charon riconosceva i file SBIG soltanto se essi avevano l'estensione .ST6, .ST7, ecc. Ora questo è stato migliorato: Charon riconosce questi file indipendentemente dall'estensione che è stata loro assegnata (alcuni programmi infatti insistono ad assegnare estensioni inusuali).

    (17 Feb 1999) Controllo delle 'sviste': Charon ora mostrerà l'altezza e l'azimuth dell'oggetto in esame e del sole. Se l'altezza del sole è maggiore di -12 gradi, oppure se l'oggetto si trova al di sotto dell'orizzonte, Charon vi avvertirà. (Mi capita spesso di ricevere immagini di questo genere. Usualmente viene fuori che l'impostazione dell'ora nell'intestazione è sbagliata, oppure che la latitudine o la longitudine sono errate, oppure che nell'intestazione l'ora è indicata in tempo locale invece che in TU. Questo semplice procedimento di controllo non diagnosticherà qual'è il tipo esatto di errore, ma comunque sarà di aiuto).

    DESCRIZIONE DEL PROGRAMMA DI ASTROMETRIA "CHARON"

    Con Charon occorre fornire una immagine, specificando o un certo oggetto sull'immagine, oppure la posizione approssimata nel cielo del centro dell'immagine. Charon allora esaminerà l'immagine fornita, e cercherà in un catalogo stellare (come il GSC o il catalogo Tycho che si trovano sul CD di Guide) le stelle che si trovano in quella regione di cielo. Verrà calcolata quindi la trasformazione che fa corrispondere le stelle del catalogo, riferite ad AR/dec all'epoca J2000, a quelle nell'immagine.

    Una volta fatto questo, si dice che il programma ha "allineato" l'immagine al cielo (cioè ha trovato la corrispondenza, o "allineamento" tra le stelle dell'immagine e quelle di un catalogo stellare). L'immagine così allineata verrà visualizzata sovrapponendovi le stelle del catalogo GSC. E' possibile muovere il cursore sullo schermo e raccogliere le informazioni relative ad AR, declinazione e magnitudine degli oggetti che si trovano sull'immagine. Se si preme il tasto TAB, si ottiene un effetto di zoom sull'oggetto in esame; Charon indicherà sia la posizione calcolata, cioè quella "prevista", dell'oggetto, che la effettiva posizione osservata sull'immagine, e inoltre riporterà la differenza tra le due posizioni (osservata - calcolata, detta "O-C", o anche "residui").

    Si può quindi generare un rapporto della posizione misurata dell'oggetto in un formato adatto per essere inoltrato al Minor Planet Center (MPC) oppure all'International Occultation and Transit Association (IOTA). I dati così ottenuti possono essere usati per il calcolo degli elementi orbitali, mediante il programma di calcolo FIND_ORB; possono anche essere usati per l'"astrometria dell'ultimo minuto", per ricavare buone predizioni circa le occultazioni da parte di un asteroide.

    Infine, se l'immagine è stata caricata con successo in Charon, si può anche richiedere a Charon che questa immagine sia visualizzata in Guide, più o meno allo stesso modo con cui le immagini RealSky/DSS vengono mostrate in sottofondo nelle mappe celesti di Guide.

    MOTIVI PER CUI E' STATO SCRITTO CHARON

    Vi è una seria necessità di seguire meglio gli asteroidi appena scoperti. Appena un asteroide viene scoperto, è sufficiente un minimo di tre osservazioni per determinare la sua orbita; in realtà, occorrono più osservazioni, effettuate su un periodo di tempo più lungo, per eliminare le incertezze. Parecchi utenti di Guide hanno fatto domande concernenti un programma di astrometria. Attualmente, molte persone impiegano più tempo ad analizzare i dati raccolti che non ad effetture le osservazioni. Un programma di calcolo, che si accolli la maggior parte di questa "faticata", consentirebbe a costoro di impiegare il tempo con cose più interessanti.

    Mi è sembrato quindi un compito logico da intraprendere; avevo già a disposizione la maggior parte dei componenti richiesti da tale programma di calcolo, come pure tutti i dati necessari, già comodamente impacchettati su un CD. Ho ritenuto che sarebbe stato un utile contributo alla raccolta di dati astronomici, e ho anche pensato che si sarebbe trattato di un lavoro interessante.

    STATO ATTUALE DEL PROGRAMMA

    Al momento di scrivere questa pagina, Charon è ampiamente usato. Fintanto che una immagine contiene almeno tre o quattro stelle del GSC (con tre in genere funziona, con quattro funziona sempre), il programma riesce sempre ad adattare l'immagine alle stelle del catalogo, e quindi è in grado di migliorare tale adattamento, usando il metodo dei minimi quadrati eseguito su tutte le stelle del GSC che si trovano nella zona dell'immagine. In genere, il calcolo viene svolto in tempo variabile da uno a tre secondi su un 486 DX2/66, a seconda del numero di stelle del GSC su cui va fatto il controllo.

    Charon tollera abbastanza bene una scarsa qualità dei dati inseriti. Le immagini che ho usato avevano molte stelle extra non presenti nel GSC, e il GSC ha mostrato degli oggetti che non comparivano nelle immagini. Se si inserisce una posizione poco accurata, il programma non viene ingannato; anche immagini inclinate o invertite non causano problemi. Occorre fornire almeno un valore approssimato per la scala dell'immagine. (Come si potrà vedere, questo non è completamente necessario, ma senza questo dato il programma rallenta sensibilmente). Per fortuna, molte immagini riportano alcuni dati circa la dimensione fisica dei pixel e la lunghezza focale usata per acquisire l'immagine; da questi dati è facile calcolare una scala approssimata dell'immagine.

    Ho fatto delle prove con una gran varietà di formati delle immagini SBIG (ST4, ST5, ST6, e ST7), come pure con i file .PIC generati dal programma MIPS (che non sono del formato .PIC "normale"). Ho provato un certo numero di file FITS, ed il loro uso viene desritto nel capitolo seguente. Recentemente sono state aggiunte delle immagini CCD prese con il dispositivi Cookbook (file con estensioni .PA, .PB, .P1, .P2, e .P3), e sono anche state fatte delle prove con qualche immagine Starlight Xpress e MIRA. Sto ancora aggiungendo altri tipi di immagini; se il programma non funziona con il formato della vostra immagine, mandatemi pure qualche campione dell'immagine per posta elettronica o su un dischetto, e vedrò di aggiungere il vostro formato al programma. In effetti, sarò contento se mi mandate delle immagini; vorrei provare il mio programma con il massimo numero possibile di immagini diverse. Un certo numero di immagini si trova sul CD di Guide nella cartella IMAGE.

    COME AVVIARE ED USARE CHARON

    Per molto tempo è stato assolutamente necessario avere una copia di Guide 5.0 (o versione successiva) per usare Charon. Il CD di Guide contiene già inseriti gli elementi orbitali di asteroidi e comete, oltre agli interi cataloghi GSC e Tycho. Contiene anche altri cataloghi che consentono di specificare un oggetto come, per esempio, "NGC 4565", anziché dover fornire le sue coordinate in AR e declinazione.

    E' tuttora più comodo usare Charon associato al CD di Guide, tuttavia non è più necessario. Charon può infatti usare un catalogo stellare scaricato da un sito Web, oppure estratto da qualche CD distribuito gratuitamente.

    Si può iniziare scaricando e decomprimendo (con Winzip) nella cartella di Guide il file CHARON.ZIP. Il programma richiede, per il mouse, lo stesso "driver" di quello usato per la versione DOS di Guide.

    Prima di avviare il programma con una vostra immagine, è una buona idea provare il programma con immagini "sicuramente buone". A scopo dimostrativo, ho chiesto a Dan Kaiser qualche campione di immagini .ST6, ed esse si trovano già sul CD-Rom di Guide. Per vedere il programma in azione con una di tali immagini, si può usare questa riga di comando 

     charon d:\image\ngc4565.st6 -ongc4565

    dove:

  • d: deve essere sostituito dalla lettera del vostro lettore di CD-ROM.
  • ngc4565.st6 è, naturalmente, il nome del file .ST6.
  • -ongc4565 indica che l'oggetto in questione è NGC 4565.

    Vi sono molte altre opzioni -o per diverse classi di oggetti; per esempio,

  • -oa4179  L'oggetto è l'asteroide 4179
  • -oaToutatis  L'oggetto è l'asteroide Toutatis
  • -oa1992 CM  L'oggetto è l'asteroide 1992 CM
  • -ocHale-Bopp  L'oggetto è la cometa Hale-Bopp
  • -osao 123456  L'oggetto è la stella SAO 123456
  • -oppm 234567  L'oggetto è la stella PPM 234567
  • -ovru cam  L'oggetto è la stella variabile RU Cam
  • -onsv 13211  L'oggetto è NSV 13211
  • -ongc 4565  L'oggetto è NGC 4565
  • -om57  L'oggetto è Messier 57
  • -oic 456  L'oggetto è IC 456
  • -osn 1993J  L'oggetto è la supernova 1993J
  • -ogsc 1234 5678  L'oggetto è GSC 1234 5678
  • -p132.2,-21.2  L'oggetto si trova a 132.2 gradi di AR, e -21.2 gradi di declinazione

    Il programma farà una pausa per ricavare la posizione di NGC 4565. Quindi farà una pausa più lunga, mentre raccoglie i dati del GSC per quella regione di cielo e cerca di adattarli all'immagine. Tutto questo richiederà qualche secondo. Alla fine, il programma mostrerà il risultato. Per l'oggetto NGC 4565, Charon troverà nell'immagine otto stelle che combaciano con quelle del GSC (Guide Star Catalog) entro la tolleranza predefinita di 1 secondo d'arco. Verranno riportati alcuni dettagli circa la corrispondenza trovata tra le relative posizioni e i valori dei residui. La lunghezza focale viene ricavata usando i valori calcolati sia dell'altezza che della larghezza dei pixel; i due valori si dovrebbero accordare molto bene. Inoltre viene anche calcolato l'angolo tra gli assi, che dovrebbe essere molto prossimo a 90 gradi. (Vicino all'orizzonte, l'immagine sarà talvolta un po' distorta, per cui potrebbe capitare che gli assi formino un angolo leggermente diverso dal valore ideale di 90 gradi).

    Se si preme un tasto qualsiasi, il programma cancellerà la schermata e mostrerà invece l'immagine completa. Sovrapposte all'immagine si vedranno delle crocette verdi in corrispondenza alle stelle del GSC, e dei cerchietti rossi in corrispondenza alle stelle che Charon ha trovato nell'immagine. Inoltre vi sarà una sottile croce rossa, larga quanto tutto lo schermo, centrata sull'oggetto che era servito per l'identificazione, mentre la posizione del cursore sarà indicata da una croce gialla.

    Muovendo il cursore, la sua posizione in AR e declinazione viene indicata in giallo (che è lo stesso colore del cursore) nell'angolo in alto a sinistra dello schermo. Appena al di sopra, sono anche riportate le coordinate in pixel della posizione del cursore (sempre in giallo, per indicare che si tratta di dati relativi al punto corrispondente al cursore).

    La posizione, il codice di identificazione e la magnitudine della stella del GSC più vicina al cursore sono indicati in verde (come è verde la corrispondente crocetta che denota la stella del GSC in questione), mentre la posizione e la magnitudine calcolata della più vicina stella sull'immagine sono indicate in rosso (come è rosso il cerchietto che denota la stella sull'immagine).

    La posizione calcolata dell'oggetto in esame è indicata dal grande reticolo in rosso. In teoria, l'oggetto effettivo dovrebbe trovarsi vicino a quella posizione, e in effetti il nucleo dell'oggetto NGC 4565 si trova esattamente al centro del reticolo (potrebbe essere necessario aggiustare il contrasto per vederlo bene). Un piccolo cerchietto rosso indica quello che secondo Charon è il centro di NGC 4565 sull'immagine; se si porta il cursore in quel punto, si può leggere la sua posizione indicata in rosso nell'angolo in alto a sinistra dello schermo, e così (in teoria) il lavoro è finito.

    Si può ricentrare l'immagine sullo schermo sul punto dove si trova il cursore, facendo clic con il mouse, oppure usando i tasti con le frecce (con i tasti con le frecce, usati da soli, ci si sposta di metà schermo; premendo tali tasti contemporaneamente al tasto Ctrl, si ottiene uno spostamento pari a un pixel). L'effetto dei tasti è il seguente:

  • ? per vedere questa "schermata di aiuto" con la lista dei tasti (E' MOLTO IMPORTANTE, poiché vi può risparmiare di dover riprendere continuamente questa pagina)
  • * per aumentare il contrasto
  • / per diminuire il contrasto
  • + per rendere più brillante l'immagine
  • - per rendere meno brillante l'immagine

    Questi quattro controlli sono molto simili a quelli su un normale telecomando per televisori, con cui è possibile controllare il "contrasto" e la "luminosità". Inoltre vi sono altri comandi più sofisticati:

  • 5 (al centro del tastierino numerico) per ingrandire di un fattore 2
  • 0 (oppure Ins) sul tastierino numerico. Impiccolisce di un fattore 2
  • Barra spaziatrice per tornare alla visione a tutto schermo
  • Tab per centrare l'oggetto sullo schermo (denotato da un grande reticolo rosso)
  • i per aggiungere una posizione nel rapporto in formato IOTA
  • o per aggiungere una posizione nel rapporto in formato MPC
  • f per cambiare il formato delle posizioni in AR/dec
  • r per alternare ciclicamente la visione delle stelle bianche su fondo nero e delle stelle nere su fondo bianco
  • g per visualizzare o nascondere le stelle del GSC
  • t per visualizzare o nascondere le stelle dell'immagine
  • c per aggiungere una nuova stella sulla posizione del cursore
  • z per aggiungere un'immagine alla lista di quelle visualizzate da Guide (ved. più avanti)
  • Canc per eliminare una stella dall'immagine
  • E' anche possibile misurare distanza ed angolo di posizione per due oggetti come nel programma Guide: facendo clic con il bottone destro e trascinando il mouse. I valori della distanza e dell'angolo di posizione vengono aggiornati nel riquadro della legenda mentre il mouse si muove, e una specie di "fettuccia elastica" indica la linea misurata.

    Si può anche ingrandire una zona dello schermo come in Guide, "facendo clic con il bottone sinistro e trascinando il mouse".

    Dopo aver visto Charon in azione, è il momento di esaminare le vostre immagini, anziché quelle già presenti nel CD di Guide.

    IMPOSTAZIONI DI CHARON

    Una volta che sia stato avviato Charon, il lavoro di astrometria risulterà estremamente semplice. Purtroppo, occorre ancora fornire al programma alcune informazioni riguardanti le vostre immagini e il vostro telescopio. Questo viene effettuato mediante il menù Impostazioni.

    Il modo più semplice per visualizzare il menù Impostazioni è quello di avviare Charon dalla riga di comando senza nessun parametro. Dopo aver effettuato le desiderate modifiche alle impostazioni, basta premere il tasto "Esc" e le nuove impostazioni verranno memorizzate.

    Si può anche accedere al menù Impostazioni, mentre il programma è in esecuzione, semplicemente premendo il tasto "Invio".

    In tutti e due i casi, comparirà una lista di una ventina di impostazioni. Ci si può spostare da una riga all'altra con i tasti "frecce", e immettere nei campi i valori desiderati. Nella parte inferiore dello schermo c'è un brano di testo che fornisce alcune spiegazioni relative al parametro da impostare. 

    Nome del file: Il nome predefinito è MPC.LOG, ed è il nome del file di testo (in formato ASCII) su cui andranno ad accodarsi i rapporti MPC e IOTA.

    Limite della soglia: Questo parametro definisce la percentuale dell'immagine che viene considerata "sfondo". Il valore predefinito è 0.97, che vuol dire che si ipotizza che il 97% dell'immagine sia costituito dallo sfondo e il 3% dalle stelle. Probabilmente non servirà mai modificare questa impostazione.

    Nuovo riferimento dei pixel: Questa impostazione viene usata per quelle immagini nelle quali il programma di elaborazione ha prodotto dei pixel con valori negativi (per esempio, dopo che siano stati sottratti dei campi scuri). Il valore predefinito è zero. Si può anche usare per immagini che abbiano già subito una modifica del riferimento dei pixel. Per esempio, alcuni programmi di elaborazione dell'immagine producono dei dati "spostati verso l'alto" di 32768; anche un pixel completamente "vuoto" sarà impostato a tale valore. In tal caso, impostando il livello di riferimento dei pixel pari a -32768, si otterrà di nuovo un intervallo "normale" di valori.

    Tolleranza sulla scala: Il valore predefinito è 0.01, che significa che anche se la lunghezza focale è sbagliata dell'1%, Charon sarà comunque in grado di effettuare l'adattamento dell'immagine. Questo valore è normalmente più che sufficiente per gestire piccole variazioni di lunghezza focale. Se però non si ha la più pallida idea di quale possa essere la lunghezza focale, oppure se la lunghezza focale non è impostata correttamente nel file dell'immagine, si può incrementare questo valore, diciamo, a 1, per indicare che la lunghezza focale può essere sbagliata anche del 100%. Una volta che Charon abbia trovato un buon adattamento dell'immagine, verrà mostrata la lunghezza focale calcolata, e si potrà impostare il valore corretto nelle future immagini. Se si imposta una tolleranza larghissima, si costringerà Charon a considerare tutte le possibili corrispondenze tra le stelle dell'immagine e quelle del catalogo GSC; se è possibile, conviene quindi impostare accuratamente la lunghezza focale e usare poi una bassa tolleranza sulla scala.

    Zona di ricerca: Come impostazione predefinita, Charon esamina tutte le stelle che si trovano entro 0.5 gradi dalla posizione dell'oggetto in esame. Se si ritiene che la posizione dell'oggetto possa essere piuttosto imprecisa, si può provare ad aumentare questo parametro. Se la posizione dell'oggetto è ritenuta abbastanza accurata, però il campo di vista dello strumento di osservazione è maggiore (o minore) di 1 grado, può convenire di modificare questo parametro. Se si aumenta il valore del parametro, Charon dovrà prendere in considerazione un numero maggiore di possibili adattamenti e quindi verrà rallentato il programma; viceversa, se si diminuisce troppo questo parametro, potrebbe capitare che vengano ignorate delle stelle effettivamente valide.

    Codice dell'osservatore: Il Minor Planet Center (MPC) assegna un codice di tre cifre ad ogni osservatore. Una volta che sia stato impostato il proprio codice, Charon lo userà per i rapporti MPC e IOTA. Verranno anche usate le coordinate di latitudine e longitudine corrispondenti al codice impostato.

    Riaggiustamento temporale: Se il vostro programma di elaborazione dell'immagine assegna alle immagini una datazione sistematicamente slittata di una certa quantità di tempo, si può usare questo parametro per "riaggiustare" la datazione. Personalmente ho usato questa impostazione anche in casi in cui qualcuno aveva usato nelle proprie immagini il tempo locale, anziché il TU (Tempo Universale)!

    Residuo massimo: Come impostazione predefinita, Charon considera che, se la posizione di una stella sull'immagine coincide entro 1 secondo d'arco con la posizione del catalogo, si deve trattare della stessa stella. Questa assunzione è quasi sempre valida, tuttavia mi è capitata una immagine, presa ad una altezza sull'orizzonte molto bassa, in cui si è dovuto aumentare questo parametro a 3 secondi d'arco.

    Modalità video: Come impostazione predefinita, Charon si avvia con una modalità (a bassa risoluzione) di 320x200 pixel. Con questa opzione, si alternano ciclicamente le modalità a 640x480, 800x600 e 1024x768 pixel. L'unico vantaggio della modalità a 320x200 pixel è che funziona SEMPRE; non tutte le schede video riescono a funzionare con tutte le modalità a risoluzione più alta.

    IMPOSTAZIONE INIZIALE PER I VOSTRI RAPPORTI DI POSIZIONE AL MPC

    Se si vuole eseguire la correzione per l'effetto di parallasse, occorre accertarsi che Guide abbia correttamente impostate le vostre coordinate di latitudine e longitudine, mediante il menù Impostazioni di Guide. In genere, questo effetto non è molto importante, tuttavia può causare grossi errori di posizione per oggetti vicini: fino a 20 secondi d'arco per un oggetto che si trovi a una distanza di 1 UA, ed errori ancora maggiori per oggetti che "rasentino" la Terra.

    Se si vogliono inviare i dati di posizione al Minor Planet Center (MPC) o all'International Occultation and Transit Association (IOTA), occorre fornire a Charon il proprio codice MPC dell'osservatore. Questo si esegue mediante il menù Impostazioni (accessibile premendo il tasto "Invio", come descritto sopra).

    Il problema successivo è quello di trovare la posizione effettiva dell'oggetto in esame. In genere, il modo migliore di procedere è quello di premere il tasto "Tab". In tal modo, Charon porterà al centro dello schermo la posizione calcolata dell'oggetto (indicata con una croce in rosso); l'oggetto in esame dovrà essere nelle vicinanze, racchiuso da un cerchietto rosso. Se si porta il cursore del mouse vicino all'oggetto, saranno mostrate in rosso le sue coordinate di AR/dec, e al di sotto saranno indicati i residui (O-C, cioè coordinate osservate meno quelle calcolate), espressi in secondi d'arco.

    Se si preme 'o', il programma accoderà la posizione dell'oggetto, oltre ad altri dati, nel file di testo (ASCII) MPC.LOG. In alternativa, si può premere 'i' e in tal caso i dati accodati nel file saranno nel formato IOTA. Si potranno quindi inviare i dati ottenuti al MPC o allo IOTA. (I due formati sono quasi identici, ma lo IOTA richiede una ulteriore cifra significativa nella precisione dei tre campi di dati). Vi sono tre piccoli dettagli che occorre menzionare:

    (1) Potrebbe capitare che il procedimento di ricerca di Charon non abbia successo nell'individuare l'oggetto in esame e nel racchiuderlo in un cerchietto rosso. Questo è abbastanza comune quando si ha a che fare con oggetti deboli o estesi. In tal caso, occorre portare il cursore del mouse sopra l'oggetto e premere 'c' (che sta per 'centroide'). Questo equivale a dire al programma "c'è effettivamente un oggetto in questo punto", dopodiché Charon troverà la posizione dell'oggetto e vi aggiungerà il cerchietto rosso. Si potrà allora preparare il rapporto MPC come spiegato sopra.

    (2) Il rapporto MPC per una cometa non conterrà la designazione della cometa. Il file COMET.DAT sul CD-ROM non contiene le designazioni con il nuovo stile. Vedrò di correggere questo fatto.

    (3) La posizione riportata nei rapporti MPC o IOTA non è corretta per l'effetto della parallasse, e non deve esserlo. Entrambe le organizzazioni hanno bisogno di posizioni misurate "grezze", per i calcoli orbitali.

    USO DI DIVERSI CATALOGHI DI RIFERIMENTO

    Come impostazione predefinita, Charon usa il GSC (Hubble Guide Star Catalog), versione 1.1, per le stelle di riferimento. Questo catalogo è impostato come opzione nel menù Impostazioni. Le altre opzioni corrispondono all'uso del catalogo Tycho,  all'uso dei cataloghi USNO A1.0 o A2.0 (sia dai CD-ROM, che dai vari siti Web dove tali dati sono disponibili), all'uso dei dati del GSC 1.2 ricavati dal sito Web, e all'uso dei dati GSC-ACT  o dei dati Tycho-2  da un CD-ROM.

    Il vantaggio dei dati del catalogo Tycho sta nel fatto che sono i dati più precisi attualmente disponibili. Si tratta dell'unico insieme di dati abbastanza precisi per un lavoro di astrometria "dell'ultimo minuto", cioè per i casi in cui è necessaria una buona accuratezza, così da poter predire l'occultazione di una stella da parte di un asteroide. Inoltre, i dati di magnitudine sono talmente di buona qualità che è possibile effettuare una discreta valutazione fotometrica. In genere, Charon fornisce valori di magnitudine che servono soltanto per una stima grossolana, mentre invece, se si usa come riferimento il catalogo Tycho, si ottengono magnitudini accurate.

    D'altra parte, però, il catalogo Tycho contiene circa soltanto 1/15 delle stelle del GSC. A meno di avere un campo di vista abbastanza ampio (dell'ordine di mezzo grado), è piuttosto raro trovare nell'immagine abbastanza stelle Tycho per poter cercare una buona corrispondenza.

    Inoltre le stelle del catalogo Tycho sono tutte di magnitudine attorno a 10.5 o anche più brillanti. Se si sta cercando un oggetto debole, può capitare facilmente di trovarsi in difficoltà; occorre infatti acquisire l'immagine con una lunga esposizione, e questo provoca un effetto di saturazione per le stelle più brillanti... e quindi non sarà assolutamante possibile usare il catalogo Tycho!

    Nelle versioni di Guide dalla 5.0 alla 7.0, "Tycho" corrisponde al catalogo originale Tycho-1 di circa un milione di stelle (l'unico che era allora disponibile). Guide 8.0 userà invece Tycho-2, una versione migliorata con 2.5 milioni di stelle. Nel frattempo, comunque, è possibile eseguire lavori di astrometria basata su Tycho-2 anche con il CD di Guide 7.0.

    Per far ciò, occorre per prima cosa procurarsi i dati di Tycho-2 su un CD-ROM. Si può fare una richiesta dei dati Tycho-2 su CD a Erik Høg. Questo CD è disponibile gratuitamente.

    Successivamente, occorre impostare Charon come si fa normalmente per l'astrometria basata su Tycho (selezionando, nel menù Impostazioni, la voce "Adattamento con Tycho/Hipparcos"). Però, quando si avvia il programma Charon, occorre indicare il percorso dove si trovano i dati di Tycho-2. Se si trovano, diciamo, sul CD che sta nel lettore D: (la consueta lettera che indica il lettore di CD-ROM), occorre l'istruzione:

    charon (consuete opzioni) -Gd 

    Se invece i dati di Tycho-2 sono stati copiati sul disco fisso, bisogna specificare il percorso completo del file CATALOG.DAT. Per esempio:

    charon (consuete opzioni) -Gc:\tycho2\catalog.dat 

    In entrambi i casi, Charon segnalerà di aver caricato un certo numero di stelle Tycho-2, e nel rapporto MPC verrà indicato "NET=TYCHO-2" (invece di "NET=ACT"). Questa sarà l'unica indicazione che è stato usato il catalogo Tycho-2 invece del catalogo Tycho/ACT.

    All'opposto, i cataloghi USNO A1.0/A2.0 sono ideali per campi di vista molto stretti, poiché tali cataloghi contengono un numero di stelle che è circa 25 volte il numero di stelle del catalogo GSC. A2.0 è una versione aggiornata di A1.0, ed è stata ricalibrata usando il catalogo ACT. Questo procedimento ha eliminato i peggiori errori astrometrici di A1.0, e forse anche alcune imprecisioni fotometriche. Dal punto di vista di Charon, le due versioni sono abbastanza simili, e in questa discussione saranno indicate con il termine generico "A1.0". (E' però necessario selezionare la versione esatta nel menù Impostazioni! Inoltre, la versione A2.0 è uscita dopo che erano stati distribuiti i CD di Guide 7.0; pertanto per usare i CD di A2.0, occorre scaricare la nuova versione di Charon e scaricare e decomprimere (con WinZip) il file di indice per A2.0).

    Vi sono due problemi connessi con l'uso di A1.0/A2.0. Il primo riguarda l'acquisizione di una copia: occorre rivolgersi a Dave Monet (dgm at nofs dot navy dot mil) e chiedere circa la disponibilità dei CD. I dati vengono inviati su undici CD-ROM gratuitamente... la qual cosa comporta un certo onere finanziario per l'USNO, e quindi l'organizzazione non sarà molto propensa ad inviare le copie, a meno che non ci sia un buon motivo per chiederle.

    Sembra comunque che la disponibilità dei CD cambi nel tempo, dipendendo da quanti CD sono in magazzino e dal ritmo delle richieste ricevute.

    Se si usa A1.0, il menù Impostazioni offre due possibilità. Si può scegliere "Adattamento con A1.0 (dati sul CD)" oppure "Adattamento con A1.0 (dati sul disco fisso)". Con la prima opzione, Charon chiederà di inserire uno dei CD-ROM della serie A1.0 o A2.0. Il programma estrarrà i dati dal CD e poi chiederà di reinserire il CD di Guide nel lettore. A questo punto tutto procederà normalmente. (Vi sono anche le opzioni "Adattamento con A2.0 (dati sul CD)" e "Adattamento con A2.0 (dati sul disco fisso)", che funzionano nello stesso modo).

    Una volta fatto questo, i dati A1.0 per la zona di cielo inressata saranno appoggiati temporaneamente sul disco fisso. Non è necessario ricaricarli. Occorre invece selezionare l'altra opzione "Adattamento con A1.0 (dati sul disco fisso)", oppure l'opzione simile per A2.0.

    Esistono anche delle versioni minori, su un solo CD, sia per A1.0 che per A2.0, chiamate USNO SA1.0 e SA2.0. Il programma Charon è in grado, a malapena, di fare uso di questi CD. La ragione di questo "a malapena" è dovuta al fatto che, in questi cataloghi, il 90% delle stelle è stato rimosso. Il restante 10% fornisce una distribuzione di stelle molto omogenea; pertanto c'è una quasi sicurezza di avere sull'immagine presa col sensore CCD parecchie stelle (a differenza del catalogo GSC, in cui vi sono alcune zone con pochissime stelle). Tuttavia, il 10% di stelle scelte per SA1.0 e SA2.0 non corrisponde necessariamente alle stelle più brillanti, e questo può creare problemi. Charon cercherà di trovare una corrispondenza tra le stelle dell'immagine e le stelle del catalogo, e questo è praticamente impossibile con SA. Conosco soltanto una persona che usa questo procedimento.

    E' comunque possibile, e desiderabile, fare qualche valutazione. Dapprima vi procurate il CD SA1.0 o SA2.0 gratuitamente dall'US Naval Observatory; procurarsi la serie dei CD dell'A1.0 o A2.0, d'altra parte, non è facile (tali CD sono stati stampati in quantità molto limitata). In secondo luogo, il catalogo A2.0 è stato calibrato usando il catalogo ACT. Questo vuol dire che non vi sono gli errori sistematici presenti nel Guide Star Catalog, e quindi si ha un notevole miglioramento nell'accuratezza. (A1.0 era stato invece calibrato usando il GSC, per cui contiene tutti gli errori astrometrici di quel catalogo).

    In terzo luogo, i cataloghi A1.0 e A2.0 contengono ciascuno circa 50 milioni di stelle, circa tre volte la densità stellare del GSC, e la distribuzione è piuttosto omogenea. A chi usa il GSC, succede a volte che l'immagine vada a cadere in una zona "vuota", dove non ci sono abbastanza stelle GSC per la calibrazione. Questo invece succede molto raramente con i cataloghi SA.

    Allora, come si fa ad usare i dati SA con Charon? Dapprima, fate una prova con la vostra immagine usando il GSC. Questo vi permette di verificare che tutte le impostazioni critiche, come la lunghezza focale, l'inversione o meno dell'immagine, la dimensione dei pixel, il nome dell'oggetto, ecc., siano corrette. Una volta che l'immagine sia stata caricata correttamente con il GSC, si può procedere a preoccuparsi del catalogo SA1.0 o SA2.0.

    Se state usando SA2.0, occorre scaricare e decomprimere (con WinZip) questo file (circa 14 KByte). Esso contiene il file di indice, necessario a Charon per accedere ai dati SA2.0. (L'indice per SA1.0 si trova già sul CD di Guide 7.0).

    Dal menù Impostazioni di Charon, bisogna alternare ciclicamente il parametro "Adattamento con GSC" finché si arriva alla voce "Adattamento con A1.0" oppure "Adattamento con A2.0", a seconda che stiate usando SA1.0 oppure SA2.0. (Se non trovate questa opzione, vuol dire che avete una versione vecchia del programma, e allora occorre scaricare il file CHARON.ZIP di nuovo). Aumentate il "numero di stelle usate" fino a circa 40; si spera che almeno quattro di queste stelle siano sopravvissute alla 'decimazione' di SA. L'aspetto negativo di questo procedimento sta nel tempo di ricerca che sarà molto lungo. Una volta che sarete riusciti a far funzionare il catalogo SA, tuttavia, si potrà gradualmente diminuire il numero di stelle.

    Ed ora occorre scegliere un parametro molto cruciale per questo procedimento, un parametro che è molto difficile impostare correttamente: il punto di saturazione. Nei cataloghi SA, le stelle brillanti sono generalmente omesse; esse formavano sulle lastre originali delle immagini talmente grandi e sfocate che la loro qualità astrometrica era molto più scadente di quella delle loro cugine più deboli. Come impostazione predefinita, Charon cercherebbe di far corrispondere le quaranta stelle più brillanti dell'immagine, alle stelle del catalogo SA, delle quali soltanto poche sono brillanti; di conseguenza, le probabilità di trovare una corrispondenza valida sarebbero piuttosto scarse.

    Per ovviare a questo inconveniente, occorre abbassare il punto di saturazione, così da eliminare dal conteggio le stelle più brillanti dell'immagine. Questo si può ottenere solo dopo una lunga serie di tentativi, per trovare un valore del parametro che vada bene per la vostra prima immagine. (Una volta ottenuto questo valore, il lavoro con le successive immagini sarà molto più facile). 

    Vi è anche la possibilità di usare la più recente versione del catalogo GSC, la versione 1.2. E' stata realizzata dallo Space Telescope Science Institute (STScI); fare clic qui per maggiori dettagli circa il GSC 1.2.

    Il catalogo GSC 1.2 è essenzialmente una successiva riduzione del catalogo GSC 1.1. Come è descritto (in inglese) nel sito Web citato sopra, il catalogo GSC 1.1 contiene alcuni gravissimi errori di posizione, specialmente nelle zone vicino al bordo delle lastre fotografiche usate per le correzioni. Nel catalogo GSC 1.2, i dati sono stati analizzati usando alcuni termini aggiuntivi nell'adattamento polinomiale, e inoltre usando, come riferimento, il catalogo PPM invece dei vecchi cataloghi usati per la versione 1.1.

    In un mondo perfetto, l'STScI avrebbe reso disponibile l'intero catalogo GSC 1.2 su CD-ROM oppure tramite un collegamento ftp. Per qualche motivo, presso quell'Istituto non hanno nessuna intenzione di procedere in tal modo. Si possono ottenere i dati del GSC 1.2 soltanto dopo aver riempito un modulo di richiesta per il GSC 1.2  fornito dall'STScI.

    Per usare il GSC 1.2 con Charon, quindi, occorre procedere con i seguenti passi. Ci si collega al sito Web, menzionato sopra, e si riempie il modulo di richiesta, chiedendo i dati relativi alla zona della vostra immagine CCD. Si salvano i dati scaricati dal sito Web sul disco fisso in forma di testo (Charon non riece a comprendere il formato HTML). Supponiamo che abbiate salvato i dati nel file gsc_12.txt; occorrerà allora avviare Charon con la seguente riga di comando:     

    charon (nome dell'immagine) (nome dell'oggetto) (altre opzioni) -Ggsc_12.txt

    L'opzione '-G' scavalca le normali ricerche sui cataloghi, e specifica a Charon che i dati delle stelle devono provenire da quel file.

    Charon può anche usare il catalogo GSC-ACT. Si tratta di una ricalibrazione astrometrica del catalogo "originale" GSC 1.1 usato da Guide e dalla maggior parte dei programmi di astrometria. In esso sono virtualmente eliminati gli errori sistematici di posizione presenti nel catalogo GSC 1.1. (I valori di magnitudine sono lasciati invariati).

    Per usarlo in Charon, occorre avviare Charon, accedere al menù Impostazioni, e alternare ciclicamente tutti i cataloghi, fino a trovare la voce "Adattamento con GSC-ACT". E' tutto quello che serve fare.

    Charon è in grado di procedere usando un file di dati per "aggiustare" i valori astrometrici del GSC 1.1. (GSC-ACT non è altro che il GSC 1.1, in cui le posizioni sono state modificate per eliminare gli errori sistematici). E' comunque possibile che compaia questo messaggio: 

    GSC_ACT.DAT not found!  Can't correct to GSC-ACT positions 

    Se succede così, vuol dire che è necessario scaricare e decomprimere (con WinZip) questo file (circa 590 KByte) nella vostra cartella di Guide. Il messaggio di errore sparirà.

    Dal 20 Maggio 1999, Charon è stato ampliato per consentire l'uso dei dati provenienti dai file dello Sloan Astrometric Calibration Region (ACR). I dati ACR coprono sedici regioni attorno all'equatore celeste, ognuna delle quali abbraccia circa 7.6 per 3.2 gradi. L'area coperta è troppo limitata perché se ne possa fare un uso generale, tuttavia questi file possono rivelarsi eccezionali per collaudare il vostro sistema astrometrico. Gli errori nell'ACR sono così piccoli che gli errori nel catalogo (confrontati con gli errori di altri cataloghi) sono quasi trascurabili. E' questa una situazione del tutto eccezionale; quando infatti si usano altri cataloghi, come le varie versioni del GSC o degli Ax.0, gli errori sistematici presenti in tali cataloghi sono quasi sempre il fattore che limita la qualità della vostra astrometria.

    Di può fare clic qui per maggiori dettagli circa l'ACR, come per esempio qual'è il sito Web da cui scaricare questi file, e qual'è la modalità per visualizzarli all'interno di Guide. In Charon, l'uso è esattamente lo stesso di quello relativo ai dati del GSC 1.2; se, per esempio, avete un'immagine che si trova parzialmente nella regione J dello Sloan ACR, e avete già scaricato il relativo file nella cartella C:\SLOAN, è sufficiente usare la riga di comando:

    charon (nome immagine) (nome oggetto) (altre opzioni) -Gc:\sloan\regionj.dat

    USO DI FITS E DI ALTRI FILE SIMILI

    Uno dei motivi per usare i file ST6 (e altri della SBIG) è che il loro formato è estremamente semplice ed è completamente standardizzato. La maggior parte dei dati richiesti, come la data e l'ora dell'osservazione, la dimensione dei pixel, la lunghezza focale, e così via, sono contenuti nell'intestazione.

    Purtroppo, non esiste una tale standardizzazione per il formato FITS. Tutti i dati di cui sopra potrebbero essere contenuti nell'immagine FITS, ma molto spesso non lo sono affatto. Inoltre, i dati in formato FITS possono avere diverse "profondità binarie"; attualmente Charon è in grado di gestire soltanto i dati a 16 bit.

    Similmente, le immagini prese con il dispositivo "multiparte" Cookbook non contengono nessuna informazione circa la data e l'ora, o circa la lunghezza focale. (In compenso, la dimensione dei pixel, espressa in micron, è ben definita, poiché le camere Cookbook utilizzano i sensori TI211 o TI242). 

    Alcune immagini in formato FITS contengono la data e l'ora di osservazione, con gli identificativi DATE-OBS e TIME-OBS. (In teoria, tutti i file FITS 'standard' dovrebbero contenere questi dati; in realtà non ci si può contare affatto). Se l'immagine non ha questi identificativi, o quelli che ha contengono dati erronei, è possibile impostare la data di osservazione con 

        -b(giorno/mese/anno ore:minuti:secondi)

    Per esempio, se la vostra immagine è stata presa il 28 Ago 1995 alle 3:14:16 TU, si userà

    charon crzywd.fit -b28/8/1995 3:14:16 -ongc7001

    Questo dovrebbe consentire di usare immagini con i dati codificati con interi a 16 bit. Tuttavia non possiedo un numero sufficientemente grande di immagini su cui fare delle prove; pertanto, se incontraste qualche problema, mi farebbe piacere se mi inviaste una o due immagini campione. Probabilmente scoprirei dov'è che non ho preso in considerazione qualche campo non incontrato finora, e potrei risolvere il problema.

    COME VISUALIZZARE LE IMMAGINI IN GUIDE

    Una volta che una immagine sia stata caricata con successo nel programma Charon, la sua posizione, l'orientazione e il fattore di scala saranno tutte quantità note. Questi dati possono essere usati per visualizzare l'immagine in sottofondo nelle mappe stellari di Guide, più o meno come avviene per le immagini RealSky e DSS. Per ottenere questo risultato, occorre procedere con i seguenti passi:

    Primo, va confermato che l'immagine è effettivamente caricata in Charon in modo corretto. (Altrimenti, si otterrà un'immagine che viene visualizzata in Guide in modo strano, o semplicemente che non è sovrapposta alla corretta zona di cielo). Va anche regolato il contrasto al livello che si desidera avere come predefinito quando l'immagine è visualizzata all'interno di Guide. Fatto questo, si preme 'z' sulla tastiera.

    Charon mostrerà il messaggio "Immagine aggiunta al file IMAGES.DAT". Ora bisogna terminare il programma Charon,  avviare Guide e ricentrare l'immagine.

    Come impostazione predefinita, l'immagine non sarà visualizzata in Guide. Vanno quindi premuti i tasti Alt-J; verrà richiesto di digitare il "Numero dei flag di test". Digitate 10. Il 'flag' di test numero 10 serve a commutare ciclicamente tra le modalità in cui le immagini aggiunte dall'utente sono mostrate o sono nascoste. (Pertanto andrà fatta la stessa cosa per non visualizzare più le immagini). 

    Questo metodo di visualizzazione delle immagini funziona aggiungendo una riga per ogni immagine nel file di testo IMAGES.DAT. Ogni riga contiene: le coordinate di AR e declinazione dei quattro vertici, espresse in gradi e frazioni decimali di grado; l'escursione del contrasto; l'altezza e la larghezza dell'immagine in pixel; e inoltre alcuni altri dati che servono a Guide per identificare i vari tipi di formato dei file. Quello che va tenuto soprattutto presente è che è possibile editare il file IMAGES.DAT, per rimuovere qualche riga, o cancellarne tutto il contenuto, se lo si desidera. Ho menzionato questo fatto, poiché, al momento, non c'è una comoda finestra di dialogo per selezionare o deselezionare le immagini.

    DETERMINAZIONE DI UN'ORBITA

    L'argomento relativo alla determinazione di un'orbita, usando il programma FIND_ORB, merita un manuale completamente dedicato; vi è in proposito una pagina HTML nel sito Web di Project Pluto che serve allo scopo, e una discussione completa di come si usa efficacemente FIND_ORB si trova in tale pagina. Tuttavia qualche cenno generale sull'argomento è necessario anche qui. Per i dettagli completi, e anche per scaricare il programma in questione, ci si può collegare alla pagina

    http://www.projectpluto.com/ifindorb.htm

    L'unico scopo del programma FIND_ORB è quello di ricevere i dati delle osservazioni astrometriche di un nuovo oggetto, e analizzarli per determinare l'orbita di quell'oggetto. Nella maggior parte dei casi, questo lavoro non è in genere necessario; si potranno ottenere dati completamente soddisfacenti dal Minor Planet Center. Il MPC avrà a disposizione un numero di osservazioni maggiore di quante ne abbiate voi, e quindi sarà in grado di calcolare un'orbita migliore.

    Vi sono però tre motivi per usare FIND_ORB per determinare la vostra propria orbita. Primo, se avete trovato un potenziale nuovo oggetto e avete dei dati soltanto per due o tre notti, potete usare FIND_ORB per calcolare un'orbita estremamente preliminare, che vi possa dare un'idea di dove cercare l'oggetto nelle notti immediatamente successive. (Un'orbita di questo tipo non è molto di più di una ipotesi che l'oggetto continui in linea retta).

    Il secondo motivo è quello di verificare la qualità del vostro lavoro di astrometria. Se, dopo aver raccolto i dati relativi ad oggetto e averli inseriti in FIND_ORB, trovate gli errori residui piuttosto bassi, potrete avere una certa sicurezza di aver ottenuto dati di buona qualità.

    Il terzo motivo riguarda la pura curiosità, relativamente alla 'magia nera' della detrminazione di un'orbita. Combinando Guide per generare mappe stellari, Charon per ottenere dati astrometrici, e Find_Orb per calcolare un'orbita, potete disporre di un sistema completo per passare dai dati grezzi ad un'orbita finita, e potrete fare esperimenti in ogni stadio del processo. Come risultato, il programma può essere utile nelle attività didattiche (e, a giudicare dai messaggi di posta elettronica che ricevo, è effettivamente molto usato in tale settore).

    IL FUTURO

    Vi sarei grato di informarmi su problemi o elementi di interesse relativamente a questo programma Charon! Vi sono alcune cose che sicuramente ritengo di dover fare prima di considerare il programma del tutto completo; ne riporto un elenco per far sapere che saranno certamente prese in considerazione:

    Permettere di scartare o di aggiungere delle stelle a quelle considerate per l'adattamento.

    Permettere di reimpostare il livello di fondo adottato.

    Correggere la gestione del nuovo stile per la designazione delle comete.

    Attualmente Charon è in grado di far lampeggiare le immagini (cioè mostrare alternativamente in sequenza due immagini dello stesso campo stellare, così da poter notare visualmente le differenze tra le due). Questa funzione potrà essere estesa alla costruzione di un mosaico di due o più immagini, e alla rivelazione automatica di oggetti in movimento, del tipo "Questo oggetto sembra che si sia mosso leggermente tra le immagini, oppure in tutte e tre le immagini ha seguito uno spostamento in linea retta".

    METODO USATO PER TROVARE LE STELLE IN UN'IMMAGINE

    Questo capitolo decrive i dettagli degli algoritmi usati da Charon per localizzare le stelle in un'immagine. Per molte persone saranno argomenti di scarso aiuto e di scarso interesse, tuttavia a volte mi vengono poste domande in proposito, per cui ritengo qui necessarie alcune spiegazioni.

    Il metodo attuale "consueto" per trovare la posizione di una stella in un'immagine utilizza il procedimento del centroide. Viene definita una casella di dimensioni, in genere, di 5x5 o 7x7 pixel. Dopo che è stato trovato il pixel più brillante di una certa stella, questa casella, o "finestra del centroide", viene centrata su quel pixel. Anche Charon usa una casella di questo genere, e se ne può scegliere la dimensione mediante il menù Impostazioni.

    Con il metodo del centroide semplice, viene fatta una media pesata sui valori dei pixel nella casella, come è mostrato di seguito:

     x_stella = y_stella = intensità_totale = 0;
     for( i=0; i < numero_di_pixel_nella_casella; i=i+1)
        (
        x_stella = x_stella + intensità[i] * x[i];
        y_stella = y_stella + intensità[i] * y[i];
        intensità_totale=intensità_totale+intensità[i];
        )
     x_stella = x_stella / intensità_totale;
     y_stella = y_stella / intensità_totale;
    

    Questo è il metodo che ho usato in Charon per un certo tempo, prima di decidere di provare con un sistema un po' più complesso.

    Il metodo del centroide, illustrato sopra, funziona nell'ipotesi che una stella possa essere rappresentata da una gaussiana. In genere questa non è un'ipotesi malvagia; l'unica modifica che ho fatto è stata quella di assumere che vi sia anche un "livello di fondo", cioè che la stella possa essere rappresentata da una gaussiana più una costante.

    Tuttavia, il metodo del centroide semplice va in crisi se alcuni pixel sono saturati o "spenti", oppure se il livello di fondo è alto rispetto all'intensità della stella, oppure se l'oggetto è vicino ad un altro oggetto. Tutte queste difficoltà scompaiono se si scartano semplicemente tali oggetti, poiché in genere vi è un gran numero di stelle utilizzabili che possono essere prese in considerazione per la riduzione astrometrica. Il motivo principale per cui ho abbandonato questo semplice metodo è che non funziona con le comete.

    Assumiamo che l'intensità nel pixel (x, y) sia data da

                                         2      2
    I(x,y) = I     + I       * exp( -dist /sigma )
              fondo   stella
    

    dove

                             2             2
    dist = sqrt( (x-x_stella) +(y-y_stella) )
    

    (Questo è matematicamente equivalente all'ipotesi di una gaussiana più il fondo). Per una certa stella si hanno cinque incognite: le coordinate della stella x_stella e y_stella, l'intensità della stella Istella, l'intensità del fondo Ifondo, e la "dimensione" della stella, sigma. Poiché si hanno dei valori approssimati per la posizione e l'intensità della stella, basati sul metodo del centroide, e se si inizia con l'ipotesi che il fondo sia zero e con un valore "di congettura" per sigma, è possibile applicare il metodo dei minimi quadrati per trovare valori accurati per tutte e cinque le incognite.

    Il procedimento descritto ora prende il nome di adattamento con la "Point-Spread Function", o adattamento PSF. Sono rimasto soddisfatto della sua capacità di gestire coppie di stelle molto ravvicinate, dati poco precisi, e in particolare la sua capacità di ottenere buone posizioni per le comete, che è un caso in cui il livello di fondo (Ifondo) può risultare molto alto. Questo metodo riesce ad estrarre delle posizioni valide anche per oggetti che contengono pixel saturati, spenti o bruciati; il problema più grave in tal caso è l'identificazione di questi pixel, in modo che il programma capisca che non deve includerli nalla valutazione.

    La scelta della 'dimensione del centroide' nel menù Impostazioni consente di determinare l'area usata da Charon per l'adattamento PSF. Come impostazione predefinita, viene usata una casella di 5x5 pixel; in teoria, una casella di 7x7 o di 9x9 pixel dovrebbe dare risultati migliori. In pratica, però, una casella di dimensioni maggiori spesso finisce per includere parti di stelle diverse da quella che si sta misurando.

    METODO DI RIDUZIONE ASTROMETRICA & DETERMINAZIONE DELLE COSTANTI DELLA LASTRA

    Mi vengono talvolta fatte delle domande circa i dettagli matematici che stanno alla base del programma Charon, sia da persone interessate a scrivere un proprio programma di astrometria, sia da potenziali utenti di Charon che vogliono accertarsi che il programma svolga effettivamente i compiti richiesti (cioè che il programma usi i metodi astrometrici standard per ottenere la migliore accuratezza possibile). Chi non appartenesse a questa categoria di utenti, può tranquillamente saltare questo capitolo. 

    Charon usa il metodo più comune per la riduzione astrometrica. Il primo passo da fare è quello di trovare la posizione delle stelle nell'immagine, con le coordinate espresse in pixel. Charon determina questi valori assumendo che la luminosità di una stella (o di un satellite) abbia nell'immagine un andamento gaussiano, e pertanto cercherà di adattare una curva gaussiana alla luminosità di ogni stella. Questo metodo fornisce per la stella la sua posizione (x, y) espressa in pixel, e una stima per la sua magnitudine, come descritto nel capitolo precedente.

    In tale maniera, viene calcolata la posizione (x, y) in pixel per tutte le stelle dell'immagine. Successivamente occorre far corrispondere alcune stelle dell'immagine con quelle di un catalogo stellare di riferimento, in genere il catalogo Hubble Guide Star Catalog (benché Charon possa usare, in alternativa, il catalogo Tycho/ACT o il catalogo USNO A1.0). Se si è ottenuta una corrispondenza per N stelle, si ha che

    x(i), y(i) corrispondono ad AR(i), declinazione(i), i=1,2,....N

    Assumendo che il centro della lastra abbia le coordinate (AR0, declinazione0), si calcolano le "pseudo coordinate" della lastra (xi, eta) per ognuna della coppie AR(i) e declinazione(i). Quindi assumiamo che

     xi(i)  = A x(i) + B y(i) + C + xi_residuo(i)
    eta(i) = D x(i) + E y(i) + F + eta_residuo(i)
    

    I sei valori A, B, C, D, E, ed F sono chiamati "costanti della lastra". Se si trova una corrispondenza per tre stelle (N = 3), si hanno sei equazioni in queste sei costanti della lastra incognite, per cui è possibile ricavare una soluzione esatta per i sei valori (i residui saranno uguali a zero).

    Se si aggiungono ulteriori stelle, questa situazione ideale non sussiste più: le nuove stelle avranno dei residui diversi da zero, sia a causa degli errori di misura (nessuna misura è perfetta, dopotutto), sia poiché l'ipotesi fatta, secondo cui si potrebbe costruire un modello di ogni cosa con soltanto sei termini, non è del tutto corretta (questo fatto verrà chiarito meglio più avanti). La soluzione è allora quella di prendere questi sei valori che abbiamo appena determinato, e di riaggiustarli con il metodo dei minimi quadrati. Questo procedimento trova così quei valori delle costanti della lastra che minimizzano le espressioni

    somma( x_residuo(i) ^ 2 + y_residuo(i) ^ 2), i = 1,2,....N.

    (il simbolo '^' equivale a dire 'elevato alla potenza', come il doppio asterisco ** nel linguaggio Fortran). Vi sono alcune ottime ragioni, ricavate per la prima volta da Carl F. Gauss, per considerare che "il minimo della somma dei quadrati degli errori" sia un buon criterio in casi come questo. Lo stesso metodo viene usato nella determinazione di un'orbita e nell'analisi degli errori di puntamento della montatura di un telescopio, come pure in molti altri casi... si tratta di un algoritmo potentissimo.

    Ma ritorniamo al nostro problema. Usando queste sei costanti della lastra, si può prendere una coppia di coordinate AR/declinazione, trasformarle in "pseudo coordinate" della lastra (xi, eta), e quindi ricavare le corrispondenti coordinate (x, y) espresse in pixel. Questo è un adattamento del "primo ordine" o "lineare", ed è uno dei tre tipi di adattamento (detti anche "riduzioni") che è possibile scegliere nel menù Impostazioni.

    Se si conosce la dimensione dei pixel in micron, si può anche calcolare la lunghezza focale del sistema ottico a partire dalle costanti della lastra. (Charon mostra il valore della lunghezza focale, calcolato dall'altezza e dalla larghezza dei pixel; è questo un altro modo per controllare la presenza di errori. Il valore della lunghezza focale fornito inizialmente dai dati dell'immagine serve soltanto a Charon per fare un primo confronto tra le stelle dell'immagine e quelle del catalogo GSC).

    Se vi sono almeno 7 stelle, si può pensare di usare un algoritmo di adattamento di tipo quadratico:

     xi  = Ax + By + C + Gx^2 + Hy^2 + Ixy + xi_residuo
    eta = Dx + Ey + F + Jx^2 + Ky^2 + Lxy + eta_residuo

    Questo metodo usa 12 costanti della lastra, anziché 6, e le nostre sette stelle forniscono quattordici equazioni. (E' vero che ci si potrebbe limitare ad usare sei stelle per trovare una soluzione esatta, risolvendo un sistema di 12 equazioni in 12 incognite, ma questo sarebbe pericoloso: si troverebbe sempre una soluzione esatta, anche se i dati osservativi fossero completamente falsi). Come ulteriore ipotesi, se si dispone di almeno 11 stelle, Charon può prendere in considerazione l'uso di una riduzione del terzo ordine (cubica), in cui vi sono anche i termini x^3, xy^2, yx^2, e y^3, e le costanti della lastra salgono a 20.

    L'adattamento quadratico o cubico può consentire la correzione degli effetti della rifrazione differenziale e della distorsione, per immagini relative a campi di vista larghi. (Il metodo di riduzione usato per realizzare il catalogo Hubble GSC includeva anche termini del quarto ordine, per tener conto di particolari distorsioni introdotte dalle camere Schmidt). In quasi tutti i casi, non sono convinto dell'utilità del metodo di riduzione quadratica o cubica, tranne in casi in cui l'immagine copra una vasta zona di cielo e le distorsioni siano molto pronunciate. Tuttavia, so che molti useranno il programma con camere Schmidt grandangolari, e per loro l'adattamento cubico sarà una necessità.

    Tutti e tre i tipi di adattamento sono disponibili nel menù Impostazioni. Suggerirei, però, di evitare quelli di ordine più elevato, a meno che sappiate con certezza che il vostro sistema ottico o il campo di vista molto ampio producono delle distorsioni non lineari nell'immagine. Occorre insistere molto su questo avvertimento. Se si usano infatti questi metodi di riduzione di ordine superiore, si ottengono sempre dei residui più piccoli; tuttavia questo non significa necessariamente che si sta ottenendo un adattamento migliore! Pertanto, potreste essere indotti a pensare di avere ottenuto dati molto migliori di quanto non siano in realtà.

    (16 Dic 98) Uso dei dati A2.0: Ho ricevuto recentemente la serie degli undici CD di A2.0, inviatami da Dave Monet dell'US Naval Observatory. (Si può fare clic qui per sapere che cos'è l'A2.0). La possibilità di usare questi CD è stata ora aggiunta al programma Guide (si può fare clic qui per maggiori dettagli) e a Charon.

    Per usare i dati A2.0 con Charon, occorre scaricare una nuova versione di Charon e poi scaricare e decomprimere (con WinZip) il file indice per A2.0. Quando si userà Charon, si potrà notare che nel menù Impostazioni saranno disponibili due nuove impostazioni che potranno essere alternate ciclicamente: "Adattamento con A2.0 (dati sul CD)" e "Adattamento con A2.0 (dati sul disco fisso)".

    A parte questo, l'uso di Charon con i dati A2.0 sarà del tutto simile all'uso con i dati A1.0. E' anche possibile scaricare qualche sezione dei dati A2.0 dal sito del Lowell Observatory, salvarla sul disco fisso con il nome A10.DAT nella stessa cartella di Guide (proprio così, il nome da dare al file è sempre A10.DAT; non c'è motivo di cambiarlo), e usare il programma con questi dati.