In memoriam – Cometa Holmes 2007/2008

Da, stiu, au trecut 5 ani de atunci, insa in urma anilor doar amintirile raman. Asa ca pentru acest post am ales un subiect istoric. Istoric din doua motive: primul e ca subiectul in sine a fost observabil pe cerul iernii 2007 / 2008; al doilea motiv e faptul ca evolutia sa fizica a fost catalogata drept una dintre cele mai puternice explozii din Sistemul Solar.

De ce m-am apucat acum sa vorbesc despre ceva relativ “batran”, ei bine si pentru ca anul acesta e un an al cometelor, deci o repetitie nu strica. Alt motiv ar fi ca acum am re-dat peste imaginile achizitionate in perioada respectiva, si m-am gandit ca nu am scos toata informatia din ele, asa ca le-am bagat iar in storcator.

Observatiile fotografice asupra acestei comete le-am inceput chiar in ziua zero sa-i zic asa, si anume la cateva ore dupa explozia/eruptia cometei, cand Adrian Sonka m-a contactat telefonic anuntandu-ma ca “bah, e o cometa noua de 3 deasupra capului”. Evident ca dupa cele auzite am iesit pe terasa blocului inarmat cu efemerida cometei, si fara prea mult efort de gandire am gasit cometa vizual: o mica stea de magnitudine aproximativa +3 pe undeva prin Perseu.

Cateva (mai multe) informatii despre cometa periodica 17P/ Holmes gasiti aici, aici si aici.

Si cum observatiile mele nu mai au oricum decat valoare istorica, m-am gandit sa le aranjez sub o forma mai “stiintifica”, cu Date experimentale,  Discutie si ceva Rezultate.

Nu de alta dar m-am “jucat” putin (aproape o saptamana !) cu imaginile si rezultatele pe care le prezint mai jos.

Deci sa incep:

Datele experimentale:

Toate observatiile fotografice prezentate mai jos au fost realizate din localitatea Magurele (Ilfov) la 6 km Sud de Bucuresti. Instrumentatia utilizata a fost compusa din:

-Teleobiectiv TAIR 300/4.5

-Telescop SkyWatcher D=200mm F/5 (1000mm)

-Canon 350D (la ISO 800-3200, si timpi de expunere de la 1s la 60s)

-Montura ecuatoriala motorizata SkyWatcher EQ 5

Procesarea imaginilor (efectuata in 2013) a fost realizata utilizand softurile Deep Sky Stacker si Photoshop CS2 (si Maxim DL dupa postarea initiala).

Observatiile au fost efectuate in perioada 24 Octombrie 2007 (prima observatie) – 30 Ianuarie 2008 (ultima observatie).

Mai jos sunt prezentate imaginile aferente noptilor de observatii, impreuna cu cateva descrieri scurte asupra evolutiei cometei.

24 Octombrie 2007

Prima observatie a cometei, la doar cateva ore dupa explozie. Aspect general de stea usor difuza (vizual). Pe imagine se observa clar un aspect de disc usor difuz, cu un greu observabil halou exterior verzui.

26 Octombrie 2007

Cea de a doua observatie a cometei si prima realizata cu telescopul de 200mm. Aspectul general schimbat, cu un nucleu central evident, o zona interioara mai luminoasa si coama circulara si clar definita. Pe imagine se observa si haloul exterior (verzui), foarte greu scos in evidenta in imaginea de pe 24 oct.

Si cateva imagini de detaliu, in care se observa atat haloul cat si zona interioara (centru) cu coada principala si nucleul bine definite.

30 Octombrie 2007

La doar patru zile de la ultima observatie cometa si-a marit simtitor dimensiunea, detaliile interioare devenind mai usor observabile.

2 Noiembrie 2007

Diametrul cometei a crescut simtitor. La o procesare atenta a cadrelor a fost evidentiata si o parte din coada (in jos pe imagini):

Si imagini de detaliu prezentand atat structura interioara coamei (cu jeturi) cat si coada:

3 Noiembrie 2007

La aceasta sesiune au putut fi evidentiate un numar de cozi secundare (albastre, in sus pe imagini). Prima imagine prezinta aspectul normal, fara o post-procesare agresiva.

Si cateva imagini procesate pentru a evidentia coada:

6 Noiembrie 2007

Aspectul cometei nu difera foarte mult fata de observatiile precedente cu exceptia haloului exterior care a devenit inobservabil (posibil si datorita conditiilor de observatii-cer poluat luminos, umezeala). Diametrul sau este in continua crestere, si apare o usoara alungire a coamei.

9 Noiembrie 2007

Aspectul cometei se schimba treptat de la unul cu o coama circulara la un aspect alungit, cu coada interioara in lungul axei mari.

Coama este mai bine evidentiata pe imaginile alb negru de mai jos. La fel si zona interioara a cometei.

11 Noiembrie 2007

Aspectul general deja schimbat, forma alungita, cu nucleu evident, o zona interioara mai luminoasa si o coama ce aproape atinge dimensiunea de 30 de minute de arc (cat diametrul aparent al Lunii).

21 Noiembrie 2007

Aspect si dimensiuni mult schimbate. Luminozitatea suprafetei coamei este mult mai scazuta fata de observatiile precedente. Coama se pierde pe fundalul cerului.

27 Noiembrie 2007

Prin procesarea atenta a imaginilor este reliefata o culoare verzuie a coamei. Dimensiunea acesteia atinge pe axa mare aproape 1 grad !

28 Noiembrie 2007

Cometa ocupa vizual tot campul in telescopul de 200mm (la 40x). Coama devine din ce in ce mai greu de observat vizual. Structura interioara este tot mai complexa, cu o multitudine de jeturi paralele pornind din apropierea nucleului.

Printr-o procesare mai agresiva este evidentiat aspectul interior:

28 Ianuarie 2008

Dupa doua luni de la ultima observatie, cometa este regasita cu greu, doar fotografic. Dimensiunea este acum de peste 1.5 grade (aproape 2 grade pe axa mare), insa luminozitatea suprafetei este foarte scazuta. Nucleul este inca evident in imagini, chiar daca are o luminozitate simtitor scazuta fata de observatiile anterioare.

30 Ianuarie 2008

Ultima observatie a acestei comete. Aspect asemanator cu cel din observatia precedenta, insa conditiile atmosferice au afectat simtitor achizita imaginilor.

Discutie

Desi observatiile de mai sus acopera o perioada destul de mare, lipsa multor nopti de observatii afecteaza intr-o mare masura o descriere completa a evolutiei aspectului cometei. Totusi, o prima observatie se poate face referitor la dimensiunea generala a coamei. Astfel, in urma exploziei survenite in 24 octombrie, coama a fost intr-o continua expansiune, plecand de la o dimensiune de ordinul a cateva minute de arc pana la aproximativ 90-100 minute de arc spre finalul perioadei de observatii, dupa aproximativ 100 de zile. Factorul de marire a dimensiunii unghiulare a fost de aproximativ 20. Aspectul coamei initial circulara, clar definit, a devenit usor alungit, si tot mai difuz, ajungand in ultimile observatii sa fie foarte greu de delimitat fata de fundalul cerului, datorita luminozitatii scazute.

O alta observatie se poate face asupra aspectului interior, care a suferit schimbari dramatice atat datorita evolutiei fizice cat si a schimbarii unghiului de vizualizare a cozii (datorat deplasarii pe orbite atat a Pamantului cat si a cometei): daca la inceputul perioadei nucleul se afla chiar in centrul coamei circulare, dupa cateva zile acesta si-a schimbat aparent pozitia de-alungul axei mari a coamei. De asemenea a fost observata o regiune interioara mai luminoasa, regiune corespunzand vizualizarii cozii sub un anumit unghi. Pe masura ce unghiul de vizualizare a cozii a crescut, detaliile interioare au devenit mai usor vizibile, astfel ca spre finalul lunii Noiembrie au putut fi observate relativ usor jeturile interioare.

O evolutie orientativa a dimensiunii coamei este prezentata mai jos:

In imaginea de mai sus axa mare a coamei este paralela cu verticala, pentru a relationa mai bine diferentele de aspect. Imaginea Lunii este introdusa drept etalon pentru dimensiune.

De asemenea a fost realizat un colaj din imaginile achizitionate in perioada 24 Octombrie-27 Noiembrie, cea mai mare parte dintre ele fiind suprapuse peste imagini ale campului de stele prin care a avut loc deplasarea cometei. Se poate astfel observa atat evolutia dimensiunii coamei cat si pozitia relativa de la o sesiune de observatii la alta.

Imaginea de mai sus prezentand traseul cometei cat si datele de observatii:

Rezultate:

Din imaginile de mai sus au fost extrase dimensiunile coamei prin masuratori ale pixelilor si etalonari ulterioare (pixel/grad). Drept harta cereasca a fost utilizat softul Cartes du Ciel, elementele orbitale ale cometei fiind luate de pe siteul http://www.icq.eps.harvard.edu/17P_eph.html.

Masurarea diametrului coamei a fost realizat prin suprapunerea unor cercuri peste conturul coamei. La observatiile ulterioare datei de 9 Noiembrie, suprapunerea a fost realizata avand referinta axa mica a cometei. Astfel urmatoarele rezultate sunt relevante doar pentru una dintre dimensiunile coamei.

Eroarea totala in cazul masuratorilor este de maxim 10%.

In toate graficele urmatoare, pe axa timpului (X), valorea 0 este atribuita primei observatii (24 Octombrie), toate datele ulterioare fiind masurate in zile de la prima observatie.

Un prim rezultat este prezentat in graficul de mai jos, si anume variatia dimensiunii coamei (axa mica) functie de data observatiei, asa cum a fost observata din punctul de vizualizare al unui observator terestru.

Se observa ca dimensiunea coamei nu prezinta o crestere liniara, fapt datorat in cea mai mare parte perspectivei de vizualizare a cometei de pe Pamant.

Pentru a corecta valorile de dimensiune, trebuiesc scazute diferentele de distanta Pamant-cometa.

Pentru aceasta a fost reprezentata grafic si variatia distantei respective:

Scazand din primul grafic variatia prezentata in cel de al doilea grafic, a putut fi reprezentata corect variatia dimensiunii reale a coamei (determianta din observatii). Pentru aceasta a fost utilizata ca etalon de distanta Unitatea Astronomica (distanta Pamanat-Soare) cat si diametrul real si cel unghiular al Soarelui.

Din graficul de mai sus se poate trage concluzia ca din data de 6 Noiembrie 2007, cometa 17P/ Holmes era cel mai mare obiect din Sistemul Solar, diametrul sau depasindu-l pe cel solar. In momentul ultimilor observatii (Ianuarie 2008) diametrul coamei atingea valoarea de 9 milioane de kilometrii in diametru !

Acknowledgement

Multumesc calculatorului care nu mi-a creat mari probleme la procesarea imaginilor de mai sus, cat si cititorilor care ajung pana la aceste randuri fara sa cada complet plictisiti cu capul pe tastatura :D.

Una peste alta exercitiul de mai sus este unul necesar pentru cei ce vor sa scoata macar 1% din posibila valoare stiintifica a imaginilor personale. Cred ca macar atat am reusit. Plus, cu ocazia asta mi-am schimbat putin pararea despre “marile comete”, cele ce le observam (rar) cand se afla in apropierea Pamantului, avand o luminozitate mare, dar o dimensiune reala relativ mica. Cometa Holmes se dovedeste a fi  o “adevarata cometa a secolului”.

Max

(15 Ianuarie 2013)

UPDATE 1

Comparand datele rezultate din ultimul grafic de mai sus cu cele de aici (ultimul grafic de jos), reiese ca valoarea mea maxima de aprox. 9 milioane km la finalul lunii Ianuarie 2008 pentru dimensiunea coamei este foarte apropiata de calculele extrase din observatiile altor observatori. Ceea ce e bine zic eu 🙂

Pe langa rezultatele de mai sus mai adaug unul, si anume variatia ratei de expansiune a gazului/prafului (particulelor mici) la nivelul marginii coamei:

Am ales doar observatiile din primele 35 de zile de la explozie. Valoarea media a expansiunii este de aproximativ 100 000 km pe zi. Suprapunand o fitare (manuala) peste grafic a rezultat o valoare de maxim a expansiunii la aproximativ 12 zile de la explozia initiala, adica in jurul datei de 5 Noiembrie. Tot pentru aceasta data am calculat si o viteza aproximativa a gazului, de 750 m/s. La minim aceasta viteza a reiesit a avea valoarea de 350 m/s. Totusi, valoarea cu cel mai inalt grad de probabilitate este cea medie (pe toata perioada de 35 zile de observatii) si anume de aprox 580 m/s. Aceasta valoare se incadreaza foarte bine in cele “normale” pentru vitezele gazului in coama cometelor.

Alte detalii gasiti aici si aici. Cea de a doua referinta este ceva mai …complexa, insa pentru cei ce vor sa intre cu adevarat “in paine” poate fi de ajutor.

Max

(16 Ianuarie 2013)

UPDATE 2

Continui cu procesari suplimentare.

De data aceasta postez cateva rezultate interesante ce privesc detaliile interioare coamei, cum ar fi jeturile si “unda de soc” (limita coamei vizibile).

Pentru a putea procesa detaliile interioare am utilizat softul MaximDL (var. Demo) cu al sau filtru Larson-Sekanina. Cate ceva despre tehnica utilizarii acestui filtru de rotatie puteti gasi aici.

Procesarea proprie a imaginilor rezultate in urma aplicarii acestui filtru difera de ceea ce este utilizat in mod curent de alti amatori, si asta deoarece imaginile “filtrate” le-am procesat intens pentru ca apoi sa le suprapun imaginilor initiale nefiltrate. Astfel, pe langa detaliile rezultate in urma filtrarii, am reusit sa pastrez si ceva din aspectul initial al imaginilor, altfel mult afectate de procesarea cu filtrul in cauza. Pe scurt, imaginile filtrate prezinta doar detaliile de tip jeturi ori variatii ale intensitatii luminoase in coama, alte detalii cum ar fi stelele, aspectul difuz al coamei, ori haloul exterior prezent in cazul acestei comete dispar ori sunt puternic afectate de filtrare. De aceea, in urmatoarele imagini, prezint cate doua variante ale fotografiilor, una procesata “normal” (fara filtrul Larson-Sekanina) si alta procesata atat cu filtru cat si post-procesate “normal”(suprapuneri). La final, aspectul imaginilor este unul mai placut, zic eu.

Prima imagine este o reprocesare a celei din data de 30 Octombrie (U.T.):

Se observa clar neuniformitatile din interiorul coamei, cum ar fi cele de la marginea frontala (dreapta in imagine).

Si o secventa ce prezinta cei trei pasi principali ai procesarii:

Urmatoarea imagine este o reprocesare a celei din data de 2 Noiembrie (U.T.) 2007:

Si o comparatie cu imaginea anterior procesata, ambele fiind de aceasta data procesate pentru a prezenta si coada:

Se observa ca pe langa detaliile evidente din interiorul coamei, si cele doua cozi (aflate la ora 7 si ora 6 fata de nucleul cometei) sunt mai bine evidentiate.

Ceea ce este foarte interesant este unghiul pe care coada din stanga il face fata de nucleu, parand ca sursa fizica este cu totul alta. Imaginea initiala nu permite o explicatie clara, pe cand cea procesata prin filtrarea L-S explica destul de evident fenomenul. Mai jos se afla o animatie in care “traseul” cozii este schitat, impreuna cu pozitia celei de a doua cozi:

Si cea de a treia procesare utilizand filtrul L-S, imaginea fiind cea din data de 9 Noiembrie 2007:

Din nou, structura interna este foarte bine redata, cu jeturi lungi si frontul anterior al coamei cu detalii de structura neuniforme.

Inca ceva informatii extrase din imagini de amator.

Si din nou un bun antrenament pentru procesari ale imaginilor viitoarelor comete.

Max

(17 Ianuarie 2013)

UPDATE 3:

Dupa finalizarea masuratorilor pentru variatia dimensiunii reale a coamei cat si a vitezei gazului, am inceput sa caut informatii referitoare la valorile extrase de alti amatori cat si profesionisti.

Am dat peste doua surse in care vitezele cat si dimensiunea sunt foarte apropiate de cele calculate de mine. Mai exact, aici (ultimul grafic cat si ce scrie sub el) se da o valoare a vitezei de 500m/s, iar aici (partea a 3-a a articolului) o valoare de 554 m/s in perioada pentru care am calculat si eu aceasta viteza. Viteza obtinuta de mine a fost de (in medie) 580 m/s. Deci nu prea departe de calculele realizate de alti observatori.

Ceea ce din nou, e bine.

Max

(17 Ianuarie 2013)