2 تلسکوپ
۱۱۰ جرم آسمانی
و ۱ شب برای عکاسی
الکس مک‌کانهی
ترجمه: شادی حامدی / Canot.ir
ماراتن مسیه چالش نشاط‌آوری است که طی آن، رصدگران یک شب کامل را به رصد متوالی همه‌ی اجرام فهرست معروف شارل مسیه می‌گذرانند. هرچند که فقط رصد این اجرام هم به‌قدر کافی دشوار است، من پارسال تصمیم گرفتم در طی آن یک شب به عکاسی از همه‌ی این اجرام بپردازم. البته ماراتن عکاسی نجومیْ فکری جدید و ابداع من نیست و بسیاری از آماتورها پیش از من آن را آزموده‌اند. اما مهم این است که ماراتن عکاسی هم، درست مثل ماراتن رصدی، برای سنجش مهارت‌های شما منجمان آماتور بسیار مفید است.
بهترین برنامه‌ریزی ممکن
نخستین چیزی که برای انجام‌دادن ماراتن عکاسی نیاز دارید، برنامه‌ریزی دقیق است. از آنجاکه هدفْ ثبت همه‌ی اجرام طی یک شب است، مدیریت زمان اهمیت بسیاری دارد. شاید به نظر بسیاری از عکاسان نجومی عکاسی از همه‌ی اجرام مسیه در طول یک سال هم دشوار باشد، اما راستش عکاسی از همه‌شان در طی یک شب داستانی به‌کل متفاوت است؛ چنین شبی را از نیمه‌ی اسفند تا نیمه‌ی فروردین پیدا می‌کنید که همه‌ی این اجرام طی یک شب دیده شوند. باید صبر کنید «تاریک» شود، بعد شروع کنید و صبح روز بعد پیش از اینکه خورشید آسمان شرقی را روشن کند باید کارتان تمام شده باشد. هرکس باید محاسباتی نظیر آنچه اکنون شرح می‌دهم برای محل رصد خودش داشته باشد؛ جایی که رصدخانه‌ی من قرار دارد، در اوایل بهار ۱۲ ساعت تاریکی دارد که البته سه ساعتش در شفق‌وفلق غروب و طلوع از دست می‌رود. طبق محاسباتم، در شبی که قصد داشتم ماراتن را انجام بدهم، فقط ۵۷۴ دقیقه تاریکی حقیقی در اختیار داشتم. از تقسیم این زمان بر ۱۱۰ جرم مسیه دریافتم که برای هر جرم فقط ۳۱۳ ثانیه زمان دارم که تلسکوپ را نشانه‌گیری کنم، عکس را بگیرم، و به سمت هدف بعدی حرکت کنم. و این مدت البته شامل زمان لازم برای تنظیم و استقرار تجهیزات، فکوس‌کردن دوربین، و وقوع مشکلات پیش‌بینی‌نشده نمی‌شد.
اگر در ماراتن عکاسی، ابزاری با میدان‌دید باز داشته باشید می‌توانید برخی از اجرام نزدیک به هم، مانند جفت‌های M86/84 و M66/65، را در یک عکس جا بدهید و وقت باارزش‌تان را برای عکاسی از هدف‌های مشکل‌تر صرفه‌جویی کنید.
در عکس‌های ژرف‌آسمان معمولی، برای ثبت کهکشان‌ها و سحابی‌ها و خوشه‌ها با تمام شکوه‌شان، به نوردهی بلندمدت نیاز داریم تا فوتون‌های نوری کافی روی هم ثبت و اجرام کم‌فروغ آشکار شوند. اما در ماراتن عکاسی، هدفِ نهاییْ خلق ۱۱۰ شاهکار عکاسی نیست. مثلاً هدف من ساختن یک فتومونتاژ از ۱۱۰ جرم به‌صورت یک پوستر بود. به این ترتیب، حدّ مجاز برای کیفیت پایین عکس‌ها کمی بیشتر می‌شد؛ چون در عکس‌های کوچک اشکالاتی مانند دانه‌دانه‌بودن، فکوس نه‌چندان عالی، خطاهای ردیابی و دیگر اشکالات، که در عکس‌های بزرگ عامل خراب‌شدن تصویرند، خودشان را آشکار نمی‌کنند و می‌توان آن‌ها را نادیده گرفت.
کوچک‌بودن اندازه‌ی عکس‌های نهایی همچنین امکان عکاسی سریع‌تر را هم به من می‌داد. در عرض فریم سی‌سی‌دی دوربین ۵۳۸ QSI من ۳۳۲۶ پیکسل وجود دارد. اما برای عکس‌های کوچک نهایی منطقی به نظر می‌رسید که از حالت binned (یعنی ترکیب گروهی از پیکسل‌ها برای اینکه مانند یک پیکسل بزرگ عمل کنند) استفاده کنم. به این ترتیب می‌شد خطاهای نسبتاً بزرگ در ردیابی را هم نادیده گرفت و بنابراین نیاز به هدایت دائم تلسکوپ حین عکاسی از بین می‌رفت. افزون بر این، گروه‌های بزرگ‌تر پیکسل‌ها حساس‌ترند و به دوربین امکان ثبت فوتون‌های بیشتر در زمان کمتر را می‌دهند. همچنین با کمترشدن تعداد کل پیکسل‌ها برای بارگذاری (دانلود)، زمان لازم برای انتقال داده‌ها از دوربین به کامپیوتر به‌طور قابل‌توجهی کاهش می‌یابد. از دوربین من دانلود هر عکس فول‌سایز ۲۹ ثانیه طول می‌کشد، اما تصویری که پیکسل‌هایش ۴×۴ ترکیب شده باشند فقط حدود سه ثانیه زمان برای دانلود نیاز دارد.
نکته‌ی دیگری که باید برای ماراتن عکاسی در نظر داشت این است که بزرگنمایی هر عکس باید به‌قدری باشد که جزئیات را نمایش بدهد و همچنین میدان‌دید متناسبی را بپوشاند که هر جرم در یک‌بار عکاسی ثبت شود. این برای اجرام فهرست مسیه چالش‌برانگیز می‌شود، چون اندازه‌ی آن‌ها بسیار با هم متفاوت است؛ از کهکشان آندرومدا (M31) به عرض بیش از ۲ درجه تا M40 ستاره‌ی دوتایی کوچکی که جدایی‌شان فقط حدود ۵۰ ثانیه‌ی قوس است.
به همین سبب من به این نتیجه رسیدم که برای ثبت همه‌ی اجرام به دو مجموعه تجهیزات عکاسی نیاز دارم؛ ابزاری با میدان‌دید باز و ابزار دیگری با فاصله‌کانونی بلندتر و بزرگنمایی بیشتر. ابزارهای مجموعه‌ی بلندکانون درنهایت شامل یک تلسکوپ مید بازتابی نیوتنی ۱۰ اینچی و ۴/۵/f به همراه دوربین سی‌سی‌دی ۵۳۸ QSI شد. این مجموعه میدان‌دیدی به اندازه‌ی ۳۵ در ۴۷ دقیقه‌ی قوس را می‌پوشاند و برای ثبت کهکشان‌ها و سحابی‌های سیاره‌نمای کوچک عالی بود. قلمدوش این مجموعه ابزارهای عکاسی میدان‌دید باز سوار شدند؛ یعنی تلسکوپ شکستیِ تله‌وو-۸۵ متصل‌شده به دوربین دیجیتال Canon Rebel EOS 450 اصلاح‌شده (modified). این مجموعه میدان‌دیدی به اندازه‌ی ۸۵ در ۱۲۸ دقیقه‌ی قوس را می‌پوشاند.
یکی از قوانین نانوشته‌ی ماراتن رصدی این است که رصدگران نباید از تلسکوپ مجهز به هدف‌یابی خودکار (GoTo) استفاده کنند، اما من فکر کردم چنین محدودیتی در ماراتن عکاسی مفید نیست. من به هدف‌یابی رُبوتیک نیاز داشتم تا بتوانم وقت بیشتری را صرف عکاسی کنم. پس مقرّ استوایی آلمانی استروفیزیکس GTO1200 را برپا کردم.
قدم بعدی در برنامه‌ریزی برای من تعیین اولویت اجرام بود. اجرامی که در زمان شفق در افق غربی قرار دارند باید در ابتدا عکاسی شوند، اما نکات دیگری را هم باید در نظر گرفت. اینکه آیا می‌شود برخی اجرام را به‌صورت گروهی عکاسی کرد، و اینکه برای هر جرم کدام تلسکوپ مناسب است؟ مثلاً گروه‌هایی مثل M42/43، M81/82 ، M20 و M95/96 را می‌توانستم در قاب مجموعه‌ی میدان‌دید بسته جا بدهم، درحالی‌که ثبت جفت‌های دیگری از فهرست مسیه در خوشه‌ی کهکشان‌های سنبله یا مثلاً جفت M20/21 نیازمند تجهیزات میدان‌دید باز بود.
وقتی آماده‌سازی تجهیزات و برنامه‌ام برای آن شب بزرگ تکمیل شد، شروع کردم به تمرین روش‌هایم. گرفتن مجموعه‌ای عکس یکی پس از دیگری بدون در نظرگرفتن زمانی برای خطا، نیازمند آشنایی با همه‌ی موارد دخیل در این فرایند است. من از چند ماه پیش از شب ماراتن، در چندین شب مختلف با تمام تجهیزات تمرین کردم؛ با استفاده از همان چک‌لیست، همان آرایش دوربین‌ها، تجهیزات، نرم‌افزارها، و تنظیمات فیزیکی سعی کردم در هر ساعت چند ده عکس بگیرم. طی این جلسات تمرینی یاد گرفتم که به جای استفاده از نرم‌افزارهای مختلف روی یک کامپیوتر و مدام رفتن از این نرم‌افزار به آن یکی (برای هدایت دوربین سی‌سی‌دی و دوربین دیجیتال) از دو کامپیوتر برای تنظیم همه‌چیز استفاده کنم.
شب ماراتن
با وجود در نظرگرفتن همه‌چیز، گرفتن همه‌ی تصمیم‌ها و چندین شب تمرین، شب ماراتن نباید از چیزی غافلگیر می‌شدم. من تصمیم گرفته بودم این ماراتن را در یک جمعه‌شب انجام بدهم، بنابراین چهارشنبه‌ی قبلش آخرین تمرینم را آغاز کردم، ولی همه‌چیز چنان خوب پیش رفت که به عکاسی ادامه دادم. صبح روز بعد، هنگام طلوع خورشید، من به هدفم رسیده بودم!
آن شب چنین پیش رفت: ساعت ۶:۳۰ عصر دستگاه‌ها را راه انداختم، خنک‌کننده‌ی دوربین سی‌سی‌دی را روشن کردم، و مطمئن شدم که هر دو تلسکوپ به سوی یک نقطه در آسمان نشانه رفته و هم‌خط شده‌اند. در نرم‌افزار Backyard EOS مجموعه‌ای از پارامترهای نوردهی را برای دوربین دیجیتال تعریف کردم و عملکرد ذخیره‌ی خودکار نرم‌افزار MaxIm DL را هم برای هدایت سی‌سی‌دی برنامه‌ریزی کردم.
تا ساعت ۷:۳۰ شب شباهنگ درخشان را در میان گرگ‌ومیش افق، که پُررنگ‌تر می‌شد، پیدا کرده؛ دو تلسکوپ را فکوس کرده؛ و مقر GoTo را با آسمان همگام کرده بودم. بعد در ۷:۴۵ شروع کردم به ثبت نخستین جرم آن شب؛ یعنی M74 . هنوز آسمان بالای سرم کمی روشن بود و در مجموعه‌ای از عکس‌های آزمایشی با نوردهی ۳۰ ثانیه‌ای با دوربین سی‌سی‌دی چیزی جز چند ستاره آشکار نشده بود. سرانجام در ساعت ۷:۵۴ این کهکشان از پس نویزهای عکس‌های آزمایشیْ خودی نشان داد. من مراحل ذخیره‌ی خودکارِ از پیش تنظیم‌شده را آغاز کردم: با نوردهی‌های ۹۰ ثانیه‌ای (با ترکیب ۳×۳) برای فریم‌های روشن و نوردهی‌های ۴۰ ثانیه‌ای (با ترکیب ۴×۴) برای هر فیلتر رنگی. وقتی نخستین عکس روشن از دوربینم روی کامپیوتر دانلود شد، نرمال‌سازی شدت روشنایی تصویر (histogram stretch) در نرم‌افزار پردازش نشان داد که کهکشانی واضح در بالا-راست قاب وجود دارد؛ سرانجام نخستین جرم، یکی از دو جرم دشوار فهرستم، را ثبت کرده بودم و ماراتن عکاسی من آغاز شده بود.
وقتی دوربین مشغول نوردهی از هر هدف بود، من با شتاب زمان را در یادداشت‌هایم می‌نوشتم و برای جرم بعدیِ فهرست آماده می‌شدم. به محضی که آخرین نوردهی‌های M74 تمام شد، دکمه‌ها را فشار دادم و مقر را راهی M77 کردم.
سومین هدف، یعنی کهکشان آندرومدا و کهکشان‌های همدمش M32 و M110، نیز مشکل‌ساز بودند. آن‌ها مشغول غروب در آسمان شمال‌غربی بودند، بنابراین فکر می‌کردم پشت دیوار رصدخانه‌ی من از دید پنهان شده باشند. ولی من ارتفاع اضافی تلسکوپ میدان‌دید باز را، که روی سر تلسکوپ ۱۰ اینچی سوار بود، حساب نکرده بودم. من، که عجله داشتم، نوردهی را با هر دو دوربین شروع کردم (میدان‌دید تلسکوپ ۱۰ اینچی را دیوار کمی پوشانده بود). تنها نوردهی دوربین دیجیتال وقتی تمام شد که آخرین زیر-نوردهی سی‌سی‌دی هم به پایان رسید. حس خوبی از پیشرفتم داشتم که فهمیدم همین حالا هم از برنامه عقبم! عکاسی از M33 را باید طبق برنامه در ساعت ۸:۱۵ انجام می‌دادم اما تا ۸:۳۷ هنوز شروعش نکرده بودم.
حدود ساعت ۹ بود که توانستم عملکرد هدایت تلسکوپ را در نرم‌افزار MaxIm DL تنظیم کنم تا مقر را به حرکت درآورد. این یعنی اگر جرمی در مرکز میدان‌دید دوربین من قرار نمی‌گرفت، نرم‌افزار می‌توانست هدف‌گیری را به‌طور خودکار تصحیح کند. این کار سرعت را بالا برد ولی ساعت یک نیمه‌شب بود که فهمیدم اگر سریع‌تر از آن کار نکنم، هنگام فلق صبحگاهی حدود ۱۰ جرم را عکاسی‌نشده از دست می‌دهم. برای جبران بخشی از زمان از دست‌رفته، نوردهی‌های تکی دوربین سی‌سی‌دی را از ۹۰ به ۶۰ ثانیه برای فریم‌های روشن و از ۴۰ به ۲۰ ثانیه برای هر فیلتر رنگی کاهش دادم.
کار ادامه یافت تا اینکه رشته‌های صورتی‌رنگ سپیده‌دم بر آسمان شرقی ظاهر شدند. نوردهی‌های M2 در ساعت ۵:۱۶ بامداد آغاز شد و اگر با حواس‌پرتی چیزی را فراموش نمی‌کردم، فقط یک جرم دیگر برای عکاسی باقی مانده بود. به تلسکوپ فرمان دادم که به سوی خوشه‌ی کروی M30 نشانه‌گیری کند. در کمال تعجب من، تلسکوپ به سوی دیوار رصدخانه نشانه رفت. به‌سرعت نوردهی آزمایشی را گرفتم که ترس‌هایم را تأیید کرد. هرچند که M30 در پس نورهای افق دیده می‌شد، از پس دیوار دیده نمی‌شد! همان‌طور که نورهای فلق آسمان را روشن می‌کرد، من به گرفتن نوردهی‌های آزمایشی ادامه دادم تا اینکه در ساعت ۵:۳۴ چیزی به‌جز ستاره‌ای محو در قاب تصویر دیدم. بعد آخرین نوردهی برنامه‌ریزی‌شده را آغاز کردم. پنج دقیقه‌ی بعد کارم تمام شده بود، و می‌توانستم خوشه‌ی کم‌فروغی را در گوشه‌ی بالا-راست عکسی مه‌آلود و روشن تشخیص بدهم که ردی از خودش به جا گذاشته بود. موفق شدم!
دوربینم را تنظیم کردم تا چند فریم برای کالیبراسیون هنگام پردازش بگیرد و رفتم بخوابم. روز بعد کار هولناک پردازش عکس‌ها را شروع کردم! خوشبختانه، بیشتر کار پردازش تصویر، به‌ویژه کالیبراسیون، را می‌توان به‌طور خودکار انجام داد. من هیچ فرایند پردازشی اضافه‌ای برای کاهش نویز (نوفه)، واضح‌سازی جزئیات، یا زدودن نقص‌های بزرگ در تصاویر نهایی انجام ندادم. یک علت ساده‌اش این بود که در عکس‌ها داده‌های کافی برای پردازش گسترده وجود نداشت و افزون بر این من شخصاً ظاهر «خام» (یا دست‌نخورده؛ raw) عکس‌ها را بیشتر می‌پسندم. هرچه باشد، این جلسه ماراتن بود نه شبی برای گرفتن عکس‌های زیبا.
نویسنده‌ی مقاله باوجودی‌که برای هر جرم هدف چند دقیقه صرف کرده، توانسته این تصاویر رنگارنگ زیبا را بگیرد. تصویر پوستر کامل ماراتن عکاسی او را در این نشانی ببینید.