明け方、極低空のエラスムス彗星(C/2020 S3)を撮りました

先日のソウル星雲をアップしたエントリーにて、nyancotanさんからコメントいただきました。

「C/2020 S3を撮影されたし。当方、高緯度地方在住により困難を極め、南方に住む爾ら若者に託す。次の満月までがラストチャンスぢゃ！うっ！うごふっ！！（意訳）」

ちょっと思い出話を。この記事を書いているのは天文部顧問のわたし。当部には非公式ながらグランド顧問nyancotan氏がおります。

思い出せばこのブログをスタートしたばかりの頃、７年前のアイソン彗星の記事

に、初めてのコメントをいただいたのでした。それ以来、折に触れてアドバイスを頂いてきました。おかげで我々もここまで成長できたのです。

残念ながら部員たちは定期試験期間中でした。いつもの「ひとり作戦会議」です。

まずエラスムス彗星は、極端に低空です。夜明け前に南東の地平に姿を現し、１０°まで登ってくる前には薄明の中へ消えてしまいます。よって明るい光学系で撮影する必要があるでしょう。また、事前の情報よりその尾は３〜４°の広がりを見せているとのことから、画角としては１０°くらいは欲しいところ。

すると、当天文部の機材による組み合わせとしては

が候補になります。どちらが良いのでしょうか？要はセンサーに入ってくる単位時間あたりの総光量が多い方が良いはず。それは顧問の計算によれば

$\frac{\text センサー面積}{{\text F値~~}^2}$

に比例するはずです*1。これによるとフルサイズツインの組み合わせが２倍近くの光量を稼げることになります。しかし設置に時間がかかりそうなので、135mm+4/3センサーの組み合わせをスカイメモRに載せる機材構成を選びました（計算意味なし）

大雑把なスケジュールは

です。撮影場所は相馬市付近の海岸です。火力発電所から程よく遠い場所を選びました。

問題は短時間で導入できるかですが、金星が近いので、テキトーにその近くをウネウネ探せば見つかるかなと、楽観的に考えました。

現場での導入はあっけなく上手くいって、4:49から３分露光で１０枚を撮影できました。始めの６枚を彗星核基準で合成したのがこちら

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北が上です。今回はじめて「大気差」の影響を実感できました。星の流れ方で写野の中で異なっているのがそれだと思います。

PSでマスク合成して、星も止まって見える画像をこさえました。

画像を反転して、PIのLarson Sekaninaフィルターで処理すると淡い尾がはっきりします

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これみると、画角から飛び出しているようにも見えますねー。すると５°以上？もっとカメラを西に振ればよかった。

最後に撮影風景です。そこそこ透明度は高かったようでした。

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*1:夜空のどの方向からも一様に光子が注いでくると仮定すれば、センサーに注ぐ単位時間あたりの光の量（フラックス）は「写野の広さ（立体角）」と「対物レンズの面積」の掛け算に比例するはずです。写野の広さは、カメラセンサーの長辺をL、短辺をM、望遠鏡の焦点距離をfとして

$2\arctan\left(\frac{L}{2f}\right)\cdot 2\arctan\left(\frac{M}{2f}\right)\simeq \frac{LM}{f^2}$

です（センサーサイズは焦点距離に比べて小さいと仮定して $\arctan(x)\simeq x$ と近似）。つぎの対物レンズの面積は、口径を $D$ として $\pi D^2/4$ ですから、二つの積は

$\frac{LM}{f^2} \frac{\pi D^2}{4}=\frac{LM}{(f/D)^2}$

となります。