ASTROMETRÍA  DE  COMETAS Y ASTEROIDES

Ejemplos prácticos:

ASTROMÉTRICA (Es el programa mas usado , también el mas potente y fácil de usar)

Video Astrometrica + FOCAS
CCDSOFT y THE SKY
ASTROART


Un poco de Historia

    La astrometría es una disciplina científica muy antigua, tanto como la misma astronomía. Su finalidad  consiste  en conocer  la posición en el cielo de un astro, en un momento determinado  y con la mayor precisión posible. Esta disciplina ha ido ganando precisión a lo largo de los siglos, a medida que el avance de la técnica lo ha hecho posible. En la prehistoria se sirvieron de alineamientos de rocas o palos para poder efectuar las primeras mediciones sobre la posición del sol, la luna y los planetas, aunque la precisión dejaba mucho que desear, los datos fueron lo suficientemente precisos como  para poder confeccionar los primeros calendarios, imprescindibles para el desarrollo de la agricultura. Ya en época histórica gracias al astrolabio, el grado de precisión aumento de una forma considerable. Como su precisión aumentaba con el tamaño de estos, se llegaron a construir algunos con círculos graduados de varios metros de diámetro,  un instrumento de estas características posibilitó que Tycho Brahe consiguiera las observaciones astrométricas más precisas de su época del planeta Marte (en torno a 1 minuto de arco de error)  y gracias a la precisión de esas medidas astrométricas del planeta Marte ,Johannes Kepler  pudo determinar que solo una órbita elíptica y alrededor del sol cuadraba bien con las  observaciones de Brahe, lo que le llevo posteriormente a poder enunciar las tres leyes de Kepler.   El siguiente salto fue sin duda la invención del telescopio, lo que provoco otro espectacular aumento en la precisión de las observaciones, mas tarde vino la fotografía química y posteriormente la revolución de las cámaras CCD que han servido para popularizar esta disciplina entre los astrónomos aficionados.
Como se realiza
   Previamente debemos tener claro que  debemos ser capaces de obtener una imagen mas o menos puntual del objeto a medir, y de que además si se trata de un cometa o asteroide somos capaces  tras varias imágenes, de  advertir su movimiento respecto a las estrellas de fondo de la imagen.
       Necesitaremos por tanto, una toma de la zona del cielo que contenga el astro a medir y el máximo de estrellas posibles, debemos conocer en que momento exacto se realizo la toma, y posteriormente con la ayuda de un buen catálogo estelar identificaremos que estrellas aparecen en la imagen, que podamos correlacionar con el catálogo estelar, de este modo podremos calcular en que coordenadas  se encuentra el astro, respecto a estas estrellas de referencia  (de las cuales conocemos sus coordenadas exactas gracias al catálogo ).
     Para poder determinar la posición del objeto a estudiar tomaremos como referencia las distancias angulares entre el astro y las estrellas  de referencia  de la imagen,  pudiendo determinar así las coordenadas de dicho objeto para el momento que se efectuó la toma de imagen. A esto se le llama calcular la astrometría de este objeto.
    Repitiendo este proceso, al cabo de un período de tiempo, de  horas, días y meses, iremos obteniendo las posiciones  de dicho astro en el cielo, que nos servirán para poder calcular la órbita del mismo.
 A medida que obtengamos más medidas será más fácil calcular una solución orbital para dicho objeto que sea consistente con nuestras observaciones .

Para que sirve
    La astrometría aplicada a la observación de cometas y asteroides nos permite conocer la posición exacta de estos, en un momento determinado, y de este modo poder  calcular sus efemérides, e incluso calcular los parámetros orbitales .
Actualmente  el Minor Planet Center  (organismo dependiente de la IAU) es el encargado de  recoger la astrometría que mandan los observatorios astronómicos reconocidos (observatorios con código MPC) para poder determinar o actualizar las órbitas de los distintos objetos que orbitan en el sistema solar, ya sean cometas, asteroides o Neos,( objetos cercanos a la tierra ). La función de dicho organismo es tener controlados todos estos astros,  a fin de conocer con suficiente precisión sus órbitas con el objetivo de evaluar su peligrosidad, o simplemente para no volverlos a perder en el futuro.
   La finalidad de esta explicación, es la de enseñar el método adecuado para  poder realizar astrometría de un asteroide o cometa,  con la suficiente precisión como para solicitar un código de observatorio MPC, el cual una vez obtenido  nos acreditará a poder enviar nuestras medidas al Minor Planet Center.  Dichas medidas deben ser enviadas en un formato especial, llamado Formato MPC (nuestras medidas no serán tomadas en cuenta si son enviadas en cualquier otro formato o si contienen errores ).  Debemos tener en cuenta que el MPC exige medidas con una precisión que no supere el segundo de arco de error .

Requisitos básicos
 (elección de instrumental)
_ Reloj del ordenador con la hora UTC con precisión de un segundo, existen modelos que se sincronizan por radio  para permanecer siempre  al segundo. También es posible poner a hora el reloj del ordenador  a través de internet.
- Telescopio con seguimiento  capaz de obtener imágenes CCD de algunos minutos de exposición. Es muy útil disponer de encoders,  sistemas Go To, etc., para localizar objetos
- Ubicación del telescopio fija. Todas las observaciones deben estar realizadas desde la misma ubicación (requisito del MPC)
- Puesta en estación precisa
- Es muy cómodo, aunque no imprescindible, poder trabajar con telescopios comandados por ordenador .
- Cámara CCD que permita exposiciones de varios minutos (hoy en día es fácil conseguir magnitudes 17- 18 con una CCD normalita y un cielo mediocre con un telescopio de unos 20cm de diametro)
- Programas informáticos que nos muestren donde están los asteroides o cometas. Por ejemplo:  The Sky, Guide, Sky Map, etc.
- Programas informáticos para manejar la CCD : Ccdsoft, Astroart, Maxim-DL
- Programas de astrometría :  Astrometrica, FOCAS, Ccdsoft, Astroart, Iris ,Charon, Canopus
- Catálogos estelares. Ejemplo: GSC, USNO, UCAC CMC14-15.
- Debemos disponer de conexión a internet para enviar nuestras medidas al MPC, aunque no hace falta que sea en el mismo observatorio.

El MPC exige medidas con una precisión de al menos  un segundo de arco, es por ello que deberemos adecuar la focal de nuestro telescopio según el tamaño de los pixels de la ccd que tengamos. Lo recomendable es trabajar a una resolución en torno a los  2 segundos de arco por pixel, lo que nos permitirá, en la practica, obtener precisiones del orden una  décima de ese valor.

Formula   RESOLUCIÓN = (PIXEL tamaño en micras /  DISTANCIA FOCAL en milímetros) x 206.265
Ejemplos:

    Cámara CCD MX916  Tamaño pixel 11.6 micras
    trabajando a 1200mm de focal da una resolución de 1.99 segundos de arco por pixel

   Cámara ST9 Tamaño pixel 20 micras
   trabajando a  2000 mm focal  da una resolución de 2.06 segundos de arco  por pixel

La precisión conseguida que es superior al tamaño del pixel se debe a que una estrella bien muestreada ocupa varios pixels, con lo que podemos hallar el centroide de dicha estrella  con mayor precisión que si esta ocupara un solo pixel.

Imaginemos una porción de chip  de 7 por 7 pixels, en el que nos aparece una imagen de una estrella  con un tamaño de unos 10 segundos de arco. Como estamos trabajando a 2 segundos de arco por pixel,  la estrella abarcara aproximadamente un diámetro de 5 pixels llenando un área de unos 20 pixels.  Podríamos optar por coger el pixel más iluminado (200), como el centro de la estrella, pero en este caso la precisión será tan solo de medio pixel, o sea 1 segundo de arco aproximadamente. Pero existe un método mejor  que aprovecha toda la información contenida  en los 19 pixels restantes, mediante una función gaussiana (los programas de astrometría usan esta función)  que permite determinar la posición del máximo de intensidad de la estrella  con una precisión del orden de una décima parte de un pixel  (0.2 segundos de arco en este ejemplo).
 

 
10 10 12 24 25 20 15
11 22 25 40 33 22 18
13 24 88 160 100 40 23
16 38 98 200 140 60 26
13 26 70 103 83 50 30
12 14 22 34 23 21 17
8 10 12 12 12 13 13
Procedimiento básico
1 Colocaremos el reloj del ordenador a la hora UTC con una precisión de un segundo
2 Para poder hacer astrometría necesitaremos obtener varias tomas CCD  del asteroide o cometa en  cuestión hasta que apreciemos que éste se mueve respecto las estrellas fijas , así estaremos seguros que el objeto es un asteroide o un cometa (programas con función blinking)
3 Mediante el Software adecuado compararemos las imágenes obtenidas con un catálogo de la misma zona de cielo, de manera que podamos hacer coincidir (manual o automáticamente las estrellas de la CCD con las estrellas del catálogo),. de modo que podamos conocer las coordenadas en HR y declinación de la mayoría de estrellas del campo
4 Con el software adecuado calcularemos las coordenadas del asteroide con respecto a las estrellas previamente catalogadas
5 Manual o automáticamente obtendremos una línea con la astrometría del asteroide  en el formato MPC adecuado.


ENLACES:

POR QUÉ Y CÓMO ENTRAR EN EL MUNDO DE LA ASTROMETRÍA Y FOTOMETRÍA (por Josep LLuis Salto)

IAU: Minor Planet Center
Es un organismo internacional,  reconocido por la IAU, encargado de recopilar las medidas astrométricas  de cometas y asteroides  y  de efectuar los cálculos, efemérides, etc. , de dichos objetos, y es el único que otorga el número de observatorio que nos autorizara a enviarle medidas  astrométricas.

Recent MPECs
Son boletines electrónicos en los que se muestran medidas astrométricas de Cometas, Asteroides, Neos, etc..., editados por el Minor Planet Center.

The NEO Confirmation Page
Página donde aparecen neos y  cometas recién descubiertos y que necesitan confirmación .

Minor Planet & Comet Ephemeris Service
En esta página podremos conocer las efemérides de cualquier objeto

Orbital Elements: Observable Unusual Minor Planets
Página donde descargar los parámetros orbitales de NEOS, para la mayoría de programas (Guide Symap TheSky.....)

Orbital Elements: Comets
Página donde descargar los parámetros orbitales de COMETAS, para la mayoría de programas (Guide Symap TheSky.....)

Dates Of Last Observation Of Comets
Página con las últimas observaciones de cometas.