Software für die Sternwarte Teil 10: Wie funktioniert astrometry.net?

Einleitung

Ich hab vor kurzem schon mal erwähnt, das astrometry.net eine Anwendung zum plate-solving ist.

Wir haben ein beliebiges Sternenfoto auf unserem Rechner und möchten nun wissen, was sich genau auf diesem Foto befindet. „Sterne“, werdet ihr sagen, „auf dem Foto sind Sterne“. Das ist schon richtig, nur was für Sterne sind das auf unserem Bild?

Mit astrometry.net können wir dieses Rätsel lösen. Doch was brauchen wir zur Auflösung unseres Rätselbildes?

blind astrometric calibration

Zwei Dinge braucht der Mensch, der dieses Rätsel lösen will. Zum einen braucht er das Rätselbild selber, also unser Sternenfoto mit dem rätselhaften Inhalt. Und zum anderen braucht er ein Löser-Programm, also ein Programm für´s plate-soving.

Da gibt es ein paar solcher Programme. Ich hab mich für astrometry.net entschieden, da es in der Regel ein Bild ohne weitere Angaben von Daten lösen kann. Das nennt sich übrigens „blind astrometric calibration“. Einfach die Anweisung „solve-field“ auf das Foto loslassen und gut isses.

Tja, wie stellt es astrometry.net denn nun an, die Sterne und Galaxien in unserem Rätselbild zu identifizieren?

Vergleiche

Wir brauchen etwas, mit dem der Inhalt unseres Fotos verglichen werden kann. Wir brauchen also sowas wie einen Sternenkatalog, der alle Sterne des Nachthimmels in geordneter Form enthält.

Uns dürfte aber klar sein, daß es dabei ein Problem gibt. Und dieses Problem heißt Zeit.

Wir haben den stillschweigenden Anspruch angemeldet, daß unser Foto in ein paar Sekunden gelöst wird. Nun enthält so ein Sternenkatalog Millionen und aber Millionen Sterne. Es dürfte eine halbe Ewigkeit dauern, bis unser Rätselbild Stern um Stern mit diesem Sternenkatalog abgeglichen ist. Daran dürfte sich selbst ein schneller Arbeitsplatzrechner die Zähne ausbeißen

Sternenkataloge

Es gibt Sternenkataloge, die mit Großteleskopen aufgenommen wurden. In unserem Fall ist es der 2MASS-Katalog, eine Sterndurchmusterung im nahen infraroten Bereich. 2MASS enthält unter anderem knapp 500 Millionen Punkt-Lichtquellen.

Ich höre den Astro-Rechner jetzt schon keuchen.

Metadaten im Sternenkatalog

Es ist nicht schwer, einzusehen, daß uns mit den Fotos, die in so einem Sternenkatalog enthalten sind, nicht viel geholfen ist. Was wir brauchen, das sind die Daten der Sterne, also ihre galaktischen Koordinaten, ihre Helligkeiten usw.

Einige dieser Daten sind als Meta-Daten in dem Sternenkatalog gespeichert. Der Rest wir von astrometry.net ezeugt.

Reduzierung der Daten

Die Aufnahme der Daten von Sternen in eine wie auch immer geartete Tabelle, bedeutet eine erhebliche Reduzierung der von unserem Rechner zu bewältigenden Datenflut. Alles was benötigt wird, liegt nun in Tabellenform vor und kann strukturiert für eine Suche verwendet werden.

Viele viele Daten

Trotz dieser Reduzierung sind es immer noch jede Menge Daten, die durchsucht werden müssen. Jeder der 500 Millionen Sterne muß ja seinen kompletten Datensatz dabei haben.

Stellen wir uns jetzt mal vor, daß unser Sternenbild nicht die gleiche Orientierung besitzt, wie die Referenzbilder im Sternenkatalog. Vielleicht haben wir ja die Kamera schief gehalten oder das Bild steht sogar auf dem Kopf?

Ich hab von hinten ein lautes Stöhnen gehört. Es war der Astro-Rechner, der schon vorsorglich die Flügel gestreckt hat ob er Datenflut, die da auf ihn einzuprasseln droht.

Vielleicht sollte man sich auch mal über die Größe unseres Suchbildes Gedanken machen. Wer sagt denn, das die Auflösung der Referenzbilder und unseres Rätselbildes identisch sind?

Noch mehr Daten, als ursprünglich angenommen also. Noch viel viel mehr Daten. Das Röcheln im Hintergrund stammt vom Astrorechner. Ich glaube, er macht´s nicht mehr lange.

Und nun?

Tja, da haben sich die Wissenschaftler rund um astrometry.net etwas Interessantes einfallen lassen.

Dieses Etwas hört auf den Namen „geometric hash code“ und hat einen ständigen Begleiter.
Der Name dieses Begleiters lautet „quads“.

Was es damit nun auf sich hat, das erzähle ich

demnächst in diesem Theater… 🙂

 

 

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