Fotometrický Robotický Atmosférický Monitor

1. O FRAMu

FRAM byl vybudován a je provozován Fyzikálním ústavem AV ČR, v. v. i. (FZU) jako součást programu monitorující stav atmosféry na Observatoři Pierra Augera (PAO). Ta je v současnosti největší detektor částic kosmického záření s extrémě vysokou energií (UHECRs - definována s energií vyšší než 10^18 eV.). Nachází se v Argentinské provincii Mendoza, poblíž horského pásma And v blízkosti města Malargüe ( 69°W, 35°S, 1400 m.n.m.).

Hlavní dalekohled je Meade 0.3m Schmidt-Cassegrain, vybavený CCD kamerou G2-1600 z dílny Moravských přístrojů. Stejnou CCD kamerou je také vybaven širokoúhlý objektiv (200mm Sonnar). Obě kamery jsou vybaveny filtrovým kolem s UBVRIN Johnson-Besselovými filtry. Dalekohled pracuje v plně autonomním režimu s použitím software Remote Telescope System 2 (RTS2), naprogramovaným Petrem Kubánkem.

Dalekohled pracuje v automatickém režimu (včetně ovládání kopule). Objekty se zadávají na konkrétní noc do pozorovací fronty, ke každému objektu musí být definovaná délka, počty expozic a filtry přes které budou snímány. Pořízené snímky se ukládají na disk počítače u dalekohledu, z něj se pak dají stáhnout a zpracovat na vlastním počítači. Redukce snímků o darkframe a flatfield se může provést na dálku pomocí speciálních automatických skriptů a stahovat lze již redukované snímky.

Dosah dalekohledu na jednotlivých expozicích např. při 60s délce je 16-17 mag v případě nefiltrovaných snímků. Na složených snímcích lze dosáhnout limitu přes 20 mag. V případě širokoúhlé kamery je limit kolem 14 mag na jednotlivých nefiltrovaných snímcích. Z observatoře Pierra Augera je dobře pozorovatelná celá jižní hvězdná obloha a část severní polokoule (rozumě lze pozorovat objekty do deklinace +30°).

FRAM je zkratka z Fotometrický Robotický Atmosférický Monitor. Je to optický dalekohled vybavený CCD kamerami, který automaticky pozoruje vybrané pole dobře zkalibrovaných hvězd (Landoltovy a Stetsonovy pole). Primárně jsou pozorování FRAMu určená k získání aktuální extinkce na různých vlnových délkách. CCD kamery jsou také použity pro rychlé sledování změn v atmosféře (detekce mraků, meření optické hloubky) v místech průniku zvláště zajímavých spršek kosmického záření.

Článek o měření závislosti extinkce na vlnové délce na Hindawi (PDF, 0.7 MB)

Článek o rapid monitoringu v JINSTu (PDF, 2.6 MB)


Dalekohled FRAM je také schopný pozorovat další astronomické objekty, momentálně jsou naše pozorování soustředěna na následující oblasti:

2. Měření extinkce na FRAMu

Pro přesné určení vlastností spršek kosmického záření je nezbytné mít přesnou znalost okamžitého stavu atmosféry. Proto je na observatoři Pierra Augera široké spektrum přistrojů na jeho monitoring. Jedním z hlavních cílů dalekohledu FRAM je monitorovat závislost atmosférické extinkce na vlnové délce. FRAM provádí fotometrickou kalibraci oblohy v různých vlnových délkách od ultrafialového až po celé spektrum viditelného světla s použitím vybrané řady standardních hvězd z Landoltových a Stetsonových polí. Z těchto pozorování získává extinkční koeficienty a závislost extinkce na vlnové délce.

Hlavním cílem je získat tzv. Angstromův exponent, který je často používaný pro parametrizaci závislosti vlnové délky na optické hloubce aerosolů. Hlavní výhodou systému je rychlé proměření jedné hvězdy ve všech filtrech za méně než 5 minut. Měření jsou absolutně neinvazivní, to znamená že neprodukují žádné světlo, které by mohlo ovlivnit data získaná na fluorescenčních detektorech.

3. Rychlé sledování stavu atmosféry

Data ze systému pro rychlé sledování změn stavu atmosféry jsou analyzovány a použity pro rekonstrukci velice zajímavých spršek kosmického záření. Ukazují, zda jsou změřené záblesky při výskytu mraků a aerosolů správně opraveny, při použití měření ze základního programu měření atmosféry. Systém rychlého sledování má potenciál pro podpůrné dedikované fyzikální analýzy překračující standardní rekonstrukci spršek.

FRAM funguje jako pasivní detektor (pozorování nevyžaduje využití laserů, nebo jiných světelných záblesků) a tak nezabírá čas pro sběr dat na fluorescenčních detektorech. Proto neexistují žádné omezení pro jeho použití v systému rychlého sledování stavu atmosféry. Může být naprogramován tak, aby v případě zajímavých spršek, nasnímal snímky podél celé jeich dráhy. Vzhledem k tomu, že je FRAM umístěn poblíž budovy fluorescenčního detektoru na Los Leones, je jeho použití pro systém omezeno jen na hybridní spršky pozorované odsud.

Širokoúhlá kamera je použita pro měření atmosférické extinkce podél celé dráhy spršky a hlavní kamera je použita pro zkalibrování širokoúhlé kamery. Snímky pořízené z FRAMu jsou analyzovány automaticky. Nejprve jsou identifikovány hvězdy v poli a jejich pozorovaná jasnost je porovnána s hodnotami z katalogu, což umožňuje spočítat atmosférickou extinkci napříč zorným polem pro každou hvězdu. Vzhledem k tomu, že v zorném poli jsou typicky stovky identifikovatelných hvězd, je možné sledovat extinkci podél dráhy spršky s vysokým úhlovým rozlišením. Změny výsledných extinkčních koeficientů odhalují přítomnost mraků nebo významných vrstev aerosolu.

4. Astronomická pozorování

Pozorování optických protějšků vzplanutí gamma záření

Vzplanutí gamma záření patří k nejenergičtějším jevům pozorovaných ve vesmíru. Denně se na celé obloze objeví 2-3 záblesky, jen vzácně se ovšem daří zachytit jeho optický protějšek. Zachycení optického protějšku pomůže s určením přesné pozice záblesku a jeho původu. Díky plně automatickému systému je FRAM schopen během několika sekund zahájit snímání přibližné pozice záblesku. Následné snímání pomocí fotometrických filtrů určí jak klesá jeho jasnost v různých barvách spektra a tím se můžeme dozvědet více o povaze objektu.

 

Pozorování vybraných proměnných hvězd

Jedním z cílů FRAMu jsou zákrytové proměnné hvězdy. Z napozorované světelné křivky zákrytových dvojhvězd lze určit periodu oběhu a poměr velikostí hvězd. Vědomosti o fyzikálních charakteristikách hvězdných systémů jsou velmi důležité pro lepší pochopení hvězdného vývoje. Dalším typem proměnných, které se na FRAMu sledují jsou hvězdy typu Be. Jedná se o hvězdy spektrálního typu B. Typ Be se vyznačuje velmi rychlou rotací a jednou, nebo více Balmerovými čarami ve spektru. Na základě pozorování z FRAMu by se na některé z těchto hvězd měla zaměřit síť radioteleskopů ALMA. Vedlejším produktem jsou objevy nových proměnných hvězd, které byly ve stejném zorném poli již známých proměnných hvězd.

 

Přesná fotometrie komet pro Mezinárodní kometární databázi (ICQ)

Vývoj jasnosti komet poskytuje cenné údaje o aktivitě kometárních jader v různých vzdálenostech od Slunce, u krátkoperiodických komet i k porovnání aktivity jáder mezi jednotlivými návraty. Tyto informace jsou důležité i pro předpovídání budoucích jasností komet. Pro co nejpřesnější informace je potřeba sledovat aktivitu komet kontinuálně v co nejdelším oblouku dráhy. Dalekohled FRAM pravidelně monitoruje jasnost většiny komet jasnějších 18 mag viditelné na jižní obloze ve fotometrickém filtru R, U jasnějších komet provádíme experimentálně vícebarevnou fotometrii v B, V, R, I filtrech.

 

Měření obsahu prachu (afrho) v komě komet pro projekt CARA (Cometary ARchive for Afrho)

Pro studium prachové složky kometární komy byla vyvinuta speciální metoda měřící parametr Afrho. V rámci celosvětového projektu CARA využíváme snímky komet v R oboru k pravidelnému monitorování obsahu prachu v komě komety.

 

Potvrzovácí pozorování nově objevených malých těles sluneční soustavy a posyktování jejich astrometrie pro Minor Planet Center

Každou noc je přehlídkovými dalekohledy objeveno několik blízkozemních planetek. Mezinárodní centrála pro malá tělesa (Minor planet center - MPC) spravuje stránky NEO confirmation page, kde se zveřejňují nejnovější objevy potenciálních blízkozemních planetek. Astrometrie (měření pozic) nově objevených planetek je důležitá z potřeby spočítat jejich přesnou dráhu a zjistit případné riziko srážky se Zemí. Tato měření se odesílají do MPC. FRAM je jeden z dalekohledů, který se podílí na potvrzování objevů a zpřesňování drah těchto těles.

5. Další partneři projektu

Na projektu GLORIA se dále podílí:

FRAM Fotogalerie

Snímky objektů z FRAMu