３月最後の撮影記

今回は、すこしダラダラ気味に撮影の顛末をつづってみたい気分です。どうでも良い方は目次の「撮影結果」をクリックして飛んでいただきたい。

はじめに

繁忙の時は「いそがしいいそがしい」と不平を言い、暇な時は沈黙をしている。それが学校の先生です。顧問はといいますと、小さな声で　

「部活は停止中だし、学会も軒並み中止になって。こんなに暇な春休みは初めてですよ。まことに人生、一寸先は闇。やりたいことはやり尽くさなければ」

なんて、木曜の夜に遠征計画を実行しました。行き先は定番の「はやま湖*1」です。

綿密な計画

撮影前には綿密な計画が重要であります。まず何を撮影するか決めます。それは次の二択でもあります：

1. 過去に撮影した対象を選択して、自己技術の向上を確認する
2. 初めての対象を選択して、楽しむ

で、顧問は職場のデスクで鼻をほじりながら塾考して、2.を選択しました。

つぎは何を撮影するか決めるわけですが、休憩中に鼻毛を抜きながら、スマホでフェイスブックをのぞいていたら、MさんというかたがNGC4725の写真をあげていて

「お？、これカッケーじゃん」

と思ったので、これにしました。

そのあとは、Telescopiusというサイトにアクセスします（このサイトはそーなのかーさんに教えてもらいました）。ここではカメラのセンサーサイズと望遠鏡の焦点距離を入力すると、撮影対象と画角の関係を教えてくれます。

MT−200と294MCの組み合わせが良さそうです。最近はMGENの性格も分かってきたし、フルサイズ換算2500ミリのガイドもなんとかなるでしょう。

撮影の顛末記

忘れ物

２６日、宮城県の空は春霞が広がっていました。南が条件良さそうです

なんだ，今夜は単独はやま湖になりそうだ

— nagahiro (@pochomskii) 2020年3月26日

とつぶやきアッピールましたところ、そーなのかー氏と南方の高専の天文部の先生（H先生）も、ご一緒することになりました。 H先生は「本格的な天体撮影の様子を見学したい」とのご希望で、それなら我々の華麗な撮影の様子をご覧いただきましょう。

＊　＊　＊

そして、夜２０時のはやま湖。橋梁の街灯が消え、あたりが闇に沈む頃

「わちゃーーーん！あひゃーーん！」

と４０代のおっさんの悲哀に満ちた叫びです。

「どうしました？！」
「カメラを忘れました。」
「あほじゃん」

事前の計画も、家内へのご機嫌取りも、H先生への華麗な撮影の披露もすべてパーになってしまいました*2。しかし！どんな状況に陥ろうとも、最低限の結果は残す、それがプロというものです（なんの？）。サブの撮影のために持ってきていたEOS6Dを急遽の銀河撮影に回します。

タカハシのMT-200には、BaaderのMPCCコマコレクターが付いていて、純正のコマコレよりもイメージサークルは広くなっているのですが、それでもフルサイズはぎりぎりなんです。その辺はトリミングするしかないでしょう。

空の変化

目盛環導入でNGC4725を導入。６分露光でISO3200。数枚撮影したところで、北から薄雲が広がってきてしまいました。典型的なダメダメぱたーんです。もともと春の霞が濃くて、普段よりも星があまり見えない夜でした。

しかし１時間ほど待っていると、徐々に薄雲が東へ消えて星の数が増えました。若干ながら霞が取れたようです。撮影結果から、シーイングが向上したこともはっきりとわかりました。つぎのgifアニメは、22:43~と22:49~の２枚の６分露光結果を比較したものです。

シーイングによるガイド改善の差を加味しても、星が「キュッ」と締まって、光条がシャキンと伸びているのがはっきりわかります。これは期待できそうです。

しばらくして、H先生もそーなのかー氏も撤収され、最後は一人はやま湖。鏡筒を子午線反転させて約３０枚、HDR用の６０秒露光を１０枚、合計で３時間分のデータを確保しました。

画像処理

お家に帰った週末。ストレッチ処理はpixinsightを中心にして、Photoshopは微調整にとどめる新しい画像処理パターンを試しました。全部記録しておきます（明示していない場合、パラメータはデフォルト値）：

1. HDR Composition: thresh = 43, smoothness = 7　星のHDR合成、６４ビット出力

2. DBE, subtraction　背景のフラット化。

3.  Photometric color calibration: limit magnitude = 15として、カラーバランスを調整

4. Decomvolusion: iteration=15, Deringing->enable, grobal dark = 0.0045, HDR前のdynamic PSFの星像を使用した、背景にマスク

5. Auto Histgram: method: logarithmic, histgram clipping = 0.01, target mv = 0.1　HDRの結果、星のエッジがシャープになりすぎるようだったので、logarithmicを選んだ。背景を１０％まで持ち上げる。

6. TGV denoise :  strength = 2, with mask　ストレッチ前にコントラストノイズの処理

7. Asinhstretch: stretch fac=1.5, protect high lights: enabled 色を出したくて、これを先に
8. Asinhstretch: stretch fac=1.5, protect high lights: enabled, once again 　もう一回！
9. Masked stretch: target = 0.12 これでおしまい。

この時点での画像は、以下のような感じです：

このあと、画像をtiff出力して、いろいろ調整しました。

撮影結果

NGC4725,NGC4712 and NGC4747

Date:2020-03-26
Location: Fukushima, iidate
Optics: Takahashi MT-200, MPCC coma corrector
Guide: Takahashi NJP, MGEN
Camera: Canon EOS 6D
Exposure: 360s x 29f + 60s x 10f (ISO3200)
Processing: Pixinsight, Photoshop CC

まあ、なんとか形には持ってこられました。

*1:

南東北周辺のおすすめの星空スポット（宮城・福島・山形） - 天文はかせ序二段（仮）

を参照

*2:しかし顧問が披露しなくても、H先生はそーなのかー氏の華麗な撮影をご覧になっていたので、有益だったようです

セイファート銀河 M94

１８日の神割崎での撮影。到着後にアトラス彗星を１時間ほど撮影した後は、月が出るまでのあいだ、ひたすらM94銀河に筒先を向け続けておりました。

５分露光で３０枚ほどのライトフレームを得た後、イナバウアー状態の赤道儀を子午線反転させて、さらに２０枚ほど。そのうちガイドエラーは６枚ほどで、４４フレームのスタック。合計３時間４０分は、一晩の露光としては過去最長記録でした*1。

M94は、セイファート銀河と分類される非常に活発な銀河で、中心部分が極めて明るく、最外の腕は非常に淡いです。そのため６０秒の短時間露光も加えて、HDR合成をしました。

M94
Date:18th, Mar. 2020 23:13~27:30
Camera: ASI294MC-pro
Optics: Celestron RASA 11"
Mount: Takahashi NJP
Exposure: 300sec. x 44flames +60sec. x 10flames; (gain120)

淡い腕は結構出てくれましたけど、中心部の構造はもうちょっとはっきりさせたいなと反省。近いうちにもう一度処理し直してみます。

もう一つ。顧問のTopazDenoiseAIは試用期間が過ぎてしまいまして、上の結果は「AI不使用」です。そういうふうに断ってtwitterにアップしたところ、いつも撮影をごいっしょするカノープスさんが、AI処理を施した画像を送ってくれました

おおー。やっぱり効きますね。買うべきかな。

*1:これまでの記録は、OBのアベがプレアデス星団を撮影した時の３時間１０分：　

SigmaFpでマルカリアンチェーン

先日１８日の神割崎での撮影結果の２作目は、マルカリアン鎖です。

この領域は春の星座の中では、長焦点を必要としない数少ない対象です。この銀河団の特徴は二つあると思っていて、それは

1. 色彩に乏しい
2. くらい銀河が多いものの、以外に中心輝度が高く飽和しやすい

です。そこで、OBアベ氏からレンタルしているタカハシのFC76+レデューサとSigmaFpの組み合わせを選びました。H2領域もないので、無改造のFpでも大丈夫だろうという作戦、銀河中心が飽和しないようにダイナミックレンジを稼ぐべく、ISOは800としました。露光時間はカメラの上限である5分。 

撮って出しの様子とヒストグラムは以下のとおり、

ヒストグラムのピークは1/8以下です（普段は1/3~1/2になるように露光とISOを調整している）フルサイズだと周辺減光が厳しい望遠鏡ですので、暗いところでは輝度値が5~6/255しかなく、さすがに周辺ではバイアスノイズの影響が出てしまいました。一方で、楕円銀河の中心が飽和していなかったのは狙い通り。実はこの写真でM87のジェットもかろうじて写っています。

時計の２時の方向、少し出っ張ってますよね。

脱線してしまいました。処理の結果：

The Markarian's Chain

Date:19th, Mar. 2020 0:13~2:52
Camera: Sigma Fp(not modified)
Optics: Takahashi FC76
Mount: Kenko SEII
Exposure: 300sec. x 33 flames (ISO800)

どう頑張っても、色が出ませんでした。露光量が少ないせいだったのか、それとも「ないものは出ない」ということかなのか？次回、同じ条件でISOをあげて検証しようか？でもしばらく取りたくもないなあ。

寂しい結果でしたので、Annotationを加えたバージョンも載せておきましょう。

 ふむ。こっちの方がかっこいい。

ベテルギウス、60日間の記録

薄明後、オリオン座はすでに西の低い空に傾いていて、観測もそろそろ終盤です。今冬、ベテルギウスは記録的な減光で話題を集めました。２月中旬からしかし、はっきりと増光に転じて、そのあとにわかに襲来したアトラス彗星に注目が集まって、あまり話題にならなくなりました。

ここらで一区切り。これまでの庭先測光の結果をまとめておきます。

横軸はJSTの日付。最もくらい値を記録した２月４日を「０日」としてます。

等級の変化は、底付近を除けば線形に見えますね。縦軸は実際の明るさのlogですから、明るさの変化は指数関数（あるいはサブ指数関数的）と言えます。太陽よりもはるかに巨大な星が、これほど短期間で大きく変化するとは、実際には何が起こっているのは全く不思議なことです。

彗星写真３態

全く期待していません、C/2019 Y4には。もし予想が外れて明るくなれば、５〜６月には学内外で市民観望会や撮影会など、忙しくなってしまいますからね。

３月中旬、C/2019 Y4は急激な増光をみせつつ、まだ等級は７〜8等台。暗いうちに撮影してきました。光学系はRASA 11" + ASI294MC-pro。Gain200で９０秒x３０枚。撮影時刻は１日本時間で１８日の22:06~22:50。

同じ元画像を３種の方法で処理した結果をご紹介いたします。

（１）一つ目：彗星核基準スタック

彗星は太陽系の中で移動してます。なので、ある程度の時間撮影していると、恒星との位置関係が少しづつ動いてしまいます。この写真は彗星を中心に固定して、スタックした画像です。４４分の撮影時間の間に、見かけにしておよそ1.6分角ほど彗星が移動していることが、恒星の軌跡からわかります。

　記録写真としては、こういった写真があるべき姿ですが、やっぱり星も点になってほしいところ。書籍Inside Pixinsightに紹介されていた方法で、星と彗星が丸くなる写真をこさえました。

(2)恒星基準スタックと彗星基準スタックの合成

画像の作り方の詳細は所々に紹介されてますので、Pixinsightでの処理の概要のみ紹介します

1. 彗星核基準のスタック画像を用意する
2. 彗星核基準でStar Alignした各画像から彗星核基準のスタック画像を減算してから、恒星基準でスタックすることで、彗星が消えた恒星だけの画像を用意する（この機能はPixinsightのCometAlignmentに用意されている）。
3. １と２をpixel mathで合成する。

というものです。ポイントはそれぞれのスタックにκσ-clippingという手法を用いていることです。このアルゴリズムは、あるピクセルの平均と分散(=σ)を計算しておいて、その分散の値のκ倍よりも大きく外れたピクセルを、平均から除外します。これによって、彗星核基準でスタックすれば恒星が消え、反対に恒星核基準でスタックすれば彗星が消えるわけです。

とはいっても、この方法では完全に恒星が消えてくれず、わずかな残余が彗星の移動方向い縞状のノイズとなって現れています。また、2.のプロセスで彗星核基準の画像を減算するときに、周辺の星雲もいっしょに減算されてしまうようです。今回の画像では、淡い北天の分子雲がすこし減衰してしまっています。気に入りません。そこで三つめの方法です。

（３）photoshopで切り貼り合成

これは恒星基準でスタックした画像に、あとから彗星の画像を切り取って貼り付けました。最も記録的価値の低い、あくまで観賞用の写真です。「インチキするなー」という声が聞こえてきますが、でも彗星を綺麗に合成するの、結構難しいのです。備忘録として、「レシピ」を紹介します（非常に込みいっていて、こんがらがるかとおもいます。）

1. κσクリップを用いて、恒星基準スタック(a)と、彗星基準スタック(b)を用意する。上手くいけば(b)では恒星がだいたい消えて彗星のみの画像になっています。一方(a)では彗星の跡があるかなり残留しています（彗星が淡く広がっているため）。
2. それぞれの画像を、同党の強度であらかじめストレッチしておく。
3. Starnet++を利用して、(a)から恒星を消去。彗星の跡だけが写った画像(c)ができます。
4. (c)に写っている彗星の跡をPSのお絵かきで消去した画像をつくる(d)。(c)から(d)を減算して、彗星の跡から背景を取り除いた画像を作る(e)。(a)から(e)を減算して、完全に彗星が消えた恒星基準スタック画像を作る(f)。
5. 一方で、(b)に対して4.と同じ方法を適用して彗星のみの画像から背景を取り除いた画像を作る(g)。
6. (f)に(g)を「覆い焼きリニア（加算）」で重ねて、各レイヤーをトーンカーブなどで微調整して、それっぽく仕上げる。おわり。

合成画像を作った後に、ストレッチすると、「ほころび」が浮き出てきてしまいます。2.のステップであらかじめ十分なストレッチを行った後に合成し、そのあとは彩度強調やノイズ処理のみにしておくことをオススメします。

１年数ヶ月前の馬頭星雲

３月。新型の伝染病が世界で猖獗を極め、学校は閉鎖し経済は恐慌をなしています。まるで９年前の震災の頃に似た不安な日々です。まことに世の中は予想がつかないもので、来年が、今年と同じようにやってくるのか、誰にもわかりません。

何かやり残したことはないかと今期の冬を振り返って、ああ、バラ星雲もオリオン大星雲もコーン星雲も撮影しそびれてしまっていました。一体何をしていたのか？

やり残しと言えば、遡ること１年と２ヶ月まえ。今は都会で遊学中のOB阿部が、ε-200で撮影していた馬頭星雲。（Mamaya Apo-sekor 500mmのファーストライト - 天文はかせ序二段（仮））あれの処理がまだだったことを、前触れなく思い出しました。あの画像は、光軸ズレとアルニタクの強烈なゴーストで御蔵入りしていたのでした。

これがコンボジット後の画像。光条が二重になっていて、馬頭の右側に三葉虫のようなゴーストとスパイダーの影。当時の技術ではどうにもできず、葬り去られていたのでした。阿部くんが撮影したこの結果をみて、顧問はアルニタク恐怖症に陥り、馬頭星雲を避け続けていました。

いろんなイベントが中止になっているせいもあって時間があり、Starnet++やDenoiseAIなどを利用しつつ、あれやこれやと処理して見ました。

The horsehead and burning tree nebulae

Date: 5th. Jan. 2019
Location: miyagi
Camera: Canon EOS 60Da,
Optics: Takahashi, e200 F4
Exposure: 300sec. x 12(ISO1600)
Guide: Takahashi NJP, MGEN guide

ゴーストの処理には、Starnetで得た星消し画像とPhotoshopのパッチツールが活躍してくれました。すこしおかしくなっている部分もあるかもしれません。

画角内でのアルニタクの位置を少しずらせば、ゴーストを写野の外に追いやれるかもしれず、次回撮影するときはその辺を調整して見ましょう。光軸のズレも、ゴーストの形に影響していたかもしれませんし。

天体写真への半手動星図書き込み(Pixinsight)

前置き

撮影した天体写真に座標や星座線，メシエ天体名などを書き込みたくなることはよくあって，いままでは手動でやっておりました。顧問は手動が好きなんです。

そういった「星図書き込み」を自動でやってくれる"AnnotateImage"という機能がpixinsightに収録されていることを，nabeさんのブログ

https://starphotographing.blog.fc2.com/tb.php/94-bf91c7bc

で知りました。でもって試してみますと確かに簡単にこんな画像

が作れてしまいます。楽しいではないですか。

ところが思い通りにいかないこともよくありまして，と言いますのもその前処理としておこなう"ImageSolver"*1が，広角の写真では失敗することが多いんです。書籍"Inside Pixinsight"を読みますと，

「400mm未満の焦点距離では，"ImageSolver"はたまに失敗することもあるので，そういう時は"Manual ImageSolver"をつかえ。」

とあります。やってみましょう。顧問はマニュアルが好きなんです。

 "Manual ImageSolver"を使った星図書き込み

以前撮影した，下の「写真」に星図を書き込んでみましょう。APS-Cで10mmの広角です。周辺が思い切り歪んでいるので，"ImageSolver"ではまずうまくいきません。

おおまかには

1. "Catalog star generator"で「写真」に対応する星画像を生成する。
2. Dynamic Alignmentで，「写真」と「星画像」を手動でアラインメントする。
3. 「星画像」のデータを参考にして，"Manual Image Solver"で「写真」をプレートソルブする。
4. "AnnotateImage"で「写真」に星表を書き込む

という手順になります。順を追ってみていきましょう。まずは"Catalog star generator"を起動します。 

下はパラメータの入力画面です。

まず「写真」の中心座標を指定します。この「写真」の中央あたりにはM101があるので，"search"をクリックしてM101と入力してOKを押せば座標が入力されます。あとカメラの解像度とピクセルサイズ，焦点距離も入力します。これらの値は大雑把で構いません。星表のカタログ名を選ぶところは，HipparcosとかBrightStarで良いと思います。Maximum magnitudeも適当に選んでOKをクリックすると，しばらくして下のような「星画像」が出力されます。

もし真っ黒な画像であったら，ScreenTransferFunctionで自動ストレッチをすればよいでしょう。

「写真」と「星画像」が開いている状態で，"Dynamic Alignment(DA)"を起動します。

まずアライメントする２枚の画像を指定します。下のように，"DA"がアクティブな状態で，カーソルを画像の上に持って来ると，マウスカーソルが「１」に変化するので，その状態で「星画像」をクリック。次はカーソルが「２」になるので，その状態で「写真」をクリックします。これで指定は終わりです

次に手動アラインメントをします。「星画像」の目立つ星をクリックすると，星が認識され，"DA"の左側にアップで映し出されます。それに対応して「写真」にも緑のX印が表示されます。

うえでは北斗七星のDubheとAlkaidを選択しています。「写真」側では緑のX印が，かなりズレたところに表示されるので，ドラッグして正しい位置に導いてあげます。"DA"は星を指定していくと順次計算をおこなうようで，３つも指定すれば，「写真」の正しい位置にX印が表示されるようになります。 なるべくたくさん行うと，良い結果になるようです。

ある程度指定したら、緑のチェックマークをクリックして実行した後、下のように"DA"の三角マークを作業画面上にドラッグドロップして，”instance”を作っておきます。

もう作業はだいたい終わりです。さいごに"Manual Image solver"を起動します。

したのウインドウが出てくるので，Control points iconに”DA”のインスタンス，Reference imageに「星画像」を指定します。広角写真の場合は”Distortion correction”にチェックを入れておくと良いです。

OKを押せばプレートソルブが実行されます。あとは"annoteteImege"を「写真」に対して行えば，

こんな風に星図が上書きされます。お疲れ様でした。

PSで地上風景にマスクをかけると，かっこよくなりますね。，

*1:プレートソルビングのこと