Plate solving explicado
O plate solving (resolução astrométrica) é como um programa descobre exatamente que parte do céu uma foto mostra. Veja o que ele oferece, como um solver às cegas faz isso sem nenhuma dica e o que o SkySolver acrescenta: qualquer campo, de uma imagem de telescópio a um panorama de 360°, fotos da Lua e respostas em milissegundos.
O que o plate solving oferece
Uma foto resolvida tem um endereço exato no céu. A solução dá as coordenadas celestes (ascensão reta e declinação) do seu centro e dos seus cantos, a sua escala em segundos de arco por pixel, a sua rotação, o seu campo de visão, se ela está espelhada e a distorção da lente. Os programas de astronomia a guardam como um World Coordinate System (WCS) no cabeçalho FITS da imagem, que o PixInsight, o Siril, o ASTAP, o DS9 e o astropy leem.
Com ela, você pode rotular os objetos da foto, fazer uma calibração de cor que exija uma solução (como o SPCC do PixInsight), montar mosaicos, sincronizar a montagem do telescópio com o ponto para onde ela realmente aponta, encontrar um cometa ou um asteroide, ou medir posições no céu.
Resolução com dicas e às cegas
Um solver com dicas parte de coordenadas aproximadas e de uma escala de imagem, vindas da montagem do telescópio ou do cabeçalho do arquivo, e procura só perto delas: é rápido quando as dicas estão certas e se perde quando estão erradas ou faltam. Um solver às cegas não precisa de dica nenhuma: procura no céu inteiro, em qualquer escala, rotação e espelhamento. O Astrometry.net tornou a resolução às cegas viável em 2010; o SkySolver também é um solver às cegas, feito para a velocidade e para as fotos das quais os outros solvers desistem.
Como um solver às cegas encontra o campo
- Detectar. As estrelas da foto são encontradas e medidas: as suas posições, com precisão de fração de pixel, e o seu brilho. No SkySolver, isso acontece no seu navegador, com WebAssembly.
- Codificar. Cada quatro estrelas vizinhas formam um quad. Cinco razões entre as suas distâncias formam um código que não muda, sejam quais forem a escala, a rotação ou o espelhamento da foto.
- Identificar. Os códigos são procurados num índice construído de antemão a partir de um catálogo de estrelas: o do SkySolver contém 13,1 milhões de quads do catálogo Gaia DR3 da ESA, em todas as escalas, do céu inteiro até campos de uma fração de grau.
- Verificar. Um código correspondente é só um candidato. Ele é conferido com centenas de outras estrelas: uma correspondência por acaso as deixaria sem explicação; uma verdadeira prevê onde cada uma delas está.
- Ajustar. As estrelas identificadas dão a solução: o centro, a escala e a rotação, com a distorção da lente como um polinômio (TAN-SIP). As fotos da página inicial do SkySolver levaram 48 ms em média.
Campos amplos, panoramas e distorção
A maioria dos solvers supõe que a foto é uma vista plana e retilínea do céu, com um pouco de distorção. Imagens olho de peixe, panoramas costurados e little planets quebram essa premissa: a escala deles muda ao longo do enquadramento, e os padrões de estrelas deixam de corresponder aos do catálogo. O SkySolver testa as projeções que essas imagens usam (equirretangular, Mercator, cilíndrica, Panini, estereográfica), ajusta um modelo de projeção com uma grade de correção por cima e mascara a paisagem, as árvores e os reflexos no enquadramento. É assim que ele resolve um panorama de 360° da Via Láctea, em segundos.
Resolver a Lua
Uma foto da Lua não tem estrelas para comparar, então o solver da Lua do SkySolver compara a própria Lua. Ele encontra a borda do disco (o seu centro e o seu raio), depois o terminador, que dá a direção do Sol e a fase. Em seguida, compara a foto com mapas do albedo e das inclinações da Lua em todas as rotações, nos dois espelhamentos e numa grade de librações de uma só vez, com transformadas de Fourier, e só fica com a resposta se ela explicar a foto muito melhor do que a segunda melhor. Daí em diante, cada pixel tem as suas coordenadas selenográficas, e as crateras podem ser nomeadas. Não precisa de data, local nem crateras marcadas, só da foto: veja o solver da Lua.
O que o SkySolver acrescenta
- Sempre às cegas: sem coordenadas, escala nem orientação, e com imagens espelhadas também.
- Qualquer campo: do campo estreito de um telescópio ao olho de peixe e ao panorama de 360°, com paisagem no enquadramento.
- Fotos da Lua, de uma pequena Lua sobre a paisagem a um close-up de telescópio com algumas centenas de quilômetros de largura.
- Rápido: dezenas de milissegundos para uma foto típica, e sem precisar criar conta.
- Privado: só as posições das estrelas saem do seu navegador.
- Nas suas ferramentas: um plugin para PixInsight, uma API gratuita e uma API compatível com Astrometry.net para N.I.N.A., KStars e outros.
Para saber mais
- Lang, D., Hogg, D. W., Mierle, K., Blanton, M. & Roweis, S. (2010). Astrometry.net: blind astrometric calibration of arbitrary astronomical images. The Astronomical Journal 139, 1782.
- Gaia Collaboration, Vallenari, A. et al. (2023). Gaia Data Release 3: summary of the content and survey properties. Astronomy & Astrophysics 674, A1.
- Calabretta, M. R. & Greisen, E. W. (2002). Representations of celestial coordinates in FITS. Astronomy & Astrophysics 395, 1077.
- Shupe, D. L. et al. (2005). The SIP convention for representing distortion in FITS image headers. ASP Conference Series 347, 491.