CÁMARA ASTRONÓMICA NOCTURNA PARA DETECCIÓN AUTOMÁTICA DE METEOROS

Las agrupaciones locales de aficionados, Asociación Astronómica Marina Alta y Costa Blanca Astronomical Society, disponemos de una estación para observación de meteoros adscrita al proyecto Global Meteor Network (GMN). Dicha estación, operativa desde mayo de 2022, está registrada en el proyecto GMN, como RMS – ES0013.

GLOBAL METEOR NETWORK

La Red Global de Meteoros (GMN) es una organización mundial de astrónomos aficionados y profesionales, cuyo objetivo es observar el cielo nocturno utilizando cámaras de video y generar trayectorias de meteoritos de manera coordinada. Esta red desarrolla un proyecto abierto a la participación, dirigido por miembros del Departamento de Física de la University of Western Ontario, en London, (Ontario) Canadá.

ESTACIONES DE DETECCIÓN GMN

Una estación GMN basada en RMS consta de una computadora Raspberry Pi, una cámara de video de vigilancia para bajos niveles de luz y el paquete de software RMS (Raspberry Meteor System).En la web de GMN, se puede ver toda la información sobre la organización, el sistema de trabajo, noticias, enlaces de interés, y dos visores. El primero sobre las radiantes meteóricas actuales, y el segundo con las cámaras participantes en este proyecto GMN, y las trayectorias de meteoros detectadas y situadas en coordinación por varias estaciones.

CÁMARAS PARA OBSERVACIÓN DE METEOROS

Estas cámaras de video están preparadas para trabajar con iluminación débil, ósea, para captar los astros y meteoros que se pueden observar en el cielo nocturno. La orientación de la cámara puede sufrir desviaciones a lo largo de la noche a medida que la montura o el edificio se flexionan, por cambios de temperatura, humedad o vibraciones estructurales.

SISTEMA INFORMÁTICO DE OBSERVACIÓN Y DETECCIÓN

Todas las noches, el dispositivo RPi comienza a grabar con la cámara tras la puesta del Sol, procesando, comprimiendo y almacenando continuamente los datos de video. Durante la noche la estación hace una selección con recuadros de un número suficiente de estrellas (alrededor de 20) que facilita detectar meteoritos. Por la mañana, antes del amanecer, una vez completada toda la captura, el RPi analiza el video y extrae las detecciones de meteoros, y refina la precisión astrométrica y fotométrica de cada meteoro detectado. Finalmente, estos «clips» de video extraídos de meteoros se combinan en un solo archivo comprimido, que se cargan y archivan automáticamente cada mañana en el servidor central. Después, el servidor busca meteoros que se observaron con más de una estación, lo cual le permite triangular los rastros de meteoros en 3D y calcular las órbitas y trayectorias de los meteoritos. Opcionalmente, puede crear una película mp4 que muestre un time-lapse de las imágenes capturadas durante la noche.

ISTRASTREAM

IstraStream es un sitio de alojamiento independiente que forma parte de la GMN mundial. Es principalmente un servidor de datos de cámaras vendidas por IstraStream, pero otros operadores y sus estaciones pueden solicitar que se incluyan sus datos en este servidor.

ACCESO A LAS IMÁGENES

Para visualizar las imágenes, hay que acceder al servidor donde se almacenan los archivos de las estaciones colaboradoras, bien desde la página web de GMN, o directamente al sitio de alojamiento IstraStream. Una vez abierto este alojamiento, desplegar la opción superior y seleccionar el país donde se encuentra la estación que queramos. Aparecerá la lista de estaciones correspondiente, y hay que seleccionar la que deseamos, (en este listado podemos conocer el estado de conexión y calibración fotométrica de la cámara cada noche). Al hacer “click” sobre la estación deseada, se accede directamente a toda la información e imágenes capturadas cada noche. La primera página visible es de la última noche. Y para ver la información de las noches anteriores, hay que desplegar la opción superior y seleccionar el tipo de archivo (hay 4 posibilidades).

DERECHOS DE IMAGEN

Los operadores individuales de estaciones GMN son propietarios exclusivos de los datos de Nivel 1 y Nivel 2 que producen sus estaciones. Esto significa que son libres de compartir estos datos con otras redes de meteoritos si así lo desean. Los datos que se cargan en el servidor GMN no se compartirán públicamente ni con otras partes sin el consentimiento del operador, pero los coordinadores de GMN pueden utilizarlos internamente para producir manualmente otros productos de datos (p. ej., la trayectoria de un meteorito que produce una bola de fuego o el análisis de una lluvia de meteoros). Todos los operadores de estaciones serán acreditados por sus datos en todas las publicaciones de GMN.

————————–

INTERPRETACIÓN DE IMÁGENES Y GRÁFICOS

El texto explicativo original (en inglés) de las imágenes y los gráficos que produce IstraStream, es un documento escrito por Damir Šegon:

https://docs.google.com/document/d/132aHGn0QPzhpVN2s2n6FT6rJn39LAsPkchWJqXQb8Qk/edit

Para una lectura en español, a continuación, la traducción automática de Google, adaptada y resumida:

Detected Stack – Pila de detecciones

Esta fotografía es un apilamiento de las imágenes donde algún evento ha sido reconocido como un meteoro. Además de meteoritos, puede haber otros elementos voladores como insectos, murciélagos, aves y pájaros, aviones, drones, satélites, etc. En consecuencia, la nota en la esquina inferior derecha que dice «Meteoritos detectados» debe leerse como «Detecciones totales». En el caso de estaciones con buenas condiciones de observación astronómica, este número será muy similar a la cantidad de meteoros detectados. Generalmente las trayectorias de los aviones se rechazan como detecciones; sin embargo, estarán presentes si también hubo un meteorito u otra detección en el mismo archivo FF*fits.

Captured Stack – Pila de capturas

Esta fotografía es un apilamiento que contiene las imágenes de toda la noche, algunas de las cuales también están representadas en la pila de detecciones.

Detected (thumbnails) – Miniaturas de detecciones

Esta presentación es una matriz múltiple de solo las imágenes que contienen detecciones. Las marcas de tiempo en estas imágenes brindan un punto de partida para buscar un evento interesante. A diferencia de las imágenes que se muestran en la pila de capturas, estas no están apiladas, por lo que cada imagen representa un archivo FF.

Captured (thumbnails) – Miniaturas de capturas

Esta presentación se construye a partir de una matriz múltiple de imágenes que cubren toda la noche. Tiene marcas de tiempo en la fila superior izquierda. Cada una de esas imágenes es en realidad una pila de imágenes, que resultan de la combinación de 5 archivos FF*fits, por lo que la diferencia de tiempo entre dos marcas de tiempo vecinas en filas debe ser 10,24 x 5 = 51,2 segundos. Dado que los valores de los pixeles se suman, a veces el cielo aparece demasiado brillante y las imágenes se saturan (completamente blancas); esto puede deberse a una combinación de luz de luna y humedad alta, o a un relámpago que destella en su campo de visión (FOV) y que ilumina las nubes.

Radiants – Radiantes

Gráfico de meteoros y posiciones de radiantes de la lluvia activa. El tamaño del círculo de un radiante depende de la lluvia de meteoritos. Se proporcionan recuentos de meteoros asociados con una lluvia de meteoros activa. La asociación de una radiante se realiza en base a observaciones de una sola estación que pueden ser incorrectas cuando se combinan con otras estaciones; sin embargo, los conteos son bastante precisos para un evento significativo o actividad de lluvia importante. En la parte inferior del gráfico, la línea roja discontinua vertical representa la posición actual de la Tierra con respecto a la longitud solar y los radiantes activos en la fecha de observación.

Deaveraged Field Sums – Sumas de campo despromediadas

Gráfico que muestra las variaciones entre todas las sumas de valores de píxeles de cada archivo FF durante la noche. Dado que estos valores están siendo despromediados, en cualquier evento significativo, el pico debería ser visible en la gráfica.

Peak field sums – Sumas de campo máximas

Gráfico que muestra la suma de los valores de intensidad de todos los píxeles en cada cuadro de cada archivo FF durante la noche. Los valores promedio de esas sumas se trazan en negro, los valores máximos en rojo, nuevamente, haciendo que cada evento significativo en el campo de visión de la cámara sea visible como un pico.

Astrometry Report – Informe de astrometría

Gráfico que muestra los resultados del reacondicionamiento de una imagen durante la noche, mostrando las desviaciones de la calibración original como líneas amarillas. La longitud de cada línea es 100 veces la distancia desde la calibración ideal, y la orientación de la línea muestra la dirección de la desviación. En caso de un error sistemático, las líneas estarían orientadas concéntricamente o todas ellas se desviarían en una sola dirección.

Calibration Variation – Variación de la calibración

Hemos descubierto que las cámaras cambian significativamente su orientación, lo que significa que se mueven a lo largo de la noche. Así pues, este movimiento requiere que verifiquemos el ajuste astrométrico para cada archivo FF que contenga una detección. Los resultados de la nueva comprobación se muestran en este gráfico, con la diferencia del centro de campo de visión reacondicionado y de referencia en minutos de arco (generalmente) en el eje x, ángulo de rotación entre el campo de visión reacondicionado y el de referencia, mientras que el tiempo desde el primer archivo FF está codificado por colores. Si estudia este gráfico de como su cámara se mueve durante la noche, es posible que pueda identificar y solucionar problemas relacionados con el montaje de su cámara. En promedio, las cámaras se mueven alrededor de 5-6 minutos de arco, pero hay casos de movimientos menores (hasta solo 2′) y mucho más grandes (hasta 15′ más o menos).

Photometry Report – Informe de fotometría

Gráfico que muestra la fotometría adecuada para estrellas extraídas de un archivo FF de observaciones. Dos líneas representan el ajuste para la noche actual (rojo) y la calibración de referencia (gris). En general, se puede calcular la magnitud límite de una cámara restando unas 4 magnitudes del ajuste fotométrico; para la mayoría de las cámaras de 3,6 mm, este número es de 10 o un poco más, lo que significa que la magnitud límite de este tipo de cámaras es de 6.

Photometry variation – Variación de la fotometría

Gráfico con las variaciones de compensación fotométrica durante toda la noche.

Last Timelapse Vide – Ultima secuencia fotográfica en video

Este video TimeLapse (.mp4), contiene muchas imágenes de la noche, aunque no todas las imágenes. Esto no tiene mucho uso científico, pero puede verificar las condiciones climáticas dinámicas durante la noche.

Field Of View – Campo de visión

Ángulo de campo de visibilidad de la cámara a 25, 70 y 100 km.

————————–

NOTAS:

– Por supuesto, debido a limitaciones en la tarjeta de memoria de la estación, RMS eliminará los datos más antiguos liberando espacio para la observación de la noche siguiente.

– Con la excepción de “Captured Stack” y “TimeLapse”, todos los demás diagramas y gráficos son parte de la ejecución normal de procesamiento en la estación RMS.

– Algunas de las pilas de imágenes son fáciles de entender, otras necesitan una explicación un poco más detallada. Para las pilas de imágenes, se recomienda instalar el software CMN_binViewer para ver archivos de video comprimidos en su disco duro.

– Para poder localizar y observar con detalle el video time-lapse, será interesante utilizar un visor de video e imágenes que permita reducir la velocidad de reproducción, y poder ver y capturar los fotogramas que nos interesen.