Szupernóvák és egyéb optikai tranziensek automatizált detektálása a Bajai Csillagvizsgáló 50 cm-es robottávcsövével

Nagy Richárd
SZTE TTIK, V. éves csillagász szakos hallgató

Témavezető: Dr. Vinkó József egyetemi docens
SZTE TTIK Optikai és Kvantumelektronikai Tanszék

Az elmúlt években hazánk magasfokú műszaki feljesztéseket tett az észlelő asztrofizikai műszerek korszerűsítésében. A Hungarian Automated Telescope rendszerek, az MTA Sváb-hegyi Obszervatóriumának 60 cm-es távcsöve mellett kiépült a Baja Astronomical Robotic Telescope (BART). A műszer nagyfokú automatizáltsága lehetővé teszi, hogy emberi beavatkozás nélkül többszáz égterületről készítsünk nagy mennyiségű digitális felvételt.
Az SZTE-n folyó csillagászati kutatások egyik témája az extragalaktikus szupernóvák megfigyelése. A cél a szupernóva-fizikán túl az extragalaktikus távolságmérés (és ezen keresztül a kozmológiai vizsgálatok) pontosítása. A kutatás egyik alapproblémája a kevés, elérhető új szupernóva.
Ezen kíván javítani a 2008-ban indult Baja-Szeged Supernova Survey (BASSUS)  észlelési program. Ennek során havonta egy héten keresztül a BART több száz galaxisról készít CCD-felvételeket. A feladat a kapott képek gyors átvizsgálása és olyan új csillagszerű objektumok keresése, amelyek korábbi felvételeken nem voltak jelen.
TDK munkám során a készített képek automatikus feldolgozásával és elemzésével foglalkoztam. E rendkívül időigényes folyamat azonban nem várhat addig, amíg egy ember elvégzi azt, hiszen pozitív detektálás esetén a legrövidebb időn belül ellenőrző méréseket kell végezni. Szupernóva esetén különösen fontos, hogy a felfedezést követően minél gyorsabban minél több nagy pontosságú fotometriai és spektroszkópiai adat lásson napvilágot. Ezért feladatom a kalibrációt és az új objektum kimutatását automatikusan elvégző program kifejlesztése volt.
A feladatot az Image Reduction and Analysis Facility (IRAF) programcsomag segítségével oldottam meg. Az általam fejlesztett program először elvégzi a CCD-felvételek szokásos képkorrekcióit: a  bias- és flatfield korrekciót, a sötétáram  korrekciót. Ezután az azonos területről készült képeket összecsúsztatja és medián-kombinálja, a jel/zaj javítása érdekében. Végül a felvételeket összehasonlítja egy korábbi referenciaképpel. Ez utóbbi lépés különösen nehezen automatizálható, mivel a távcső mechanikai és leképezési pontatlanságai miatt a több hónap eltéréssel készült felvételek között több száz pixelnyi elcsúszás és pár fokos elfordulás tapasztalható. Ezek kiküszöbölése viszont feltétlenül szükséges annak érdekében, hogy a referenciakép digitális levonása után a maradékképen az új objektumok detektálása megbízható legyen.
TDK dolgozatomban a fenti program fejlesztését és működését mutatom be. Mivel új szupernóvát ezidáig nem fedeztünk fel, a program megbízhatóságának tesztelésére véletlenszerű műcsillagot helyeztem egyes képekre. Valamely képen véletlenszerűen megjelenő műcsillag kimutatása után megadom, milyen jel/zaj mellett detektálható bizonyosan a keresett szupernóva.