一堆星星裏面找一堆星星

以前常認為疏散星團就是老外常講的 "眼睛的糖果"  (eye's candy), 星星嘛, 一閃一閃亮晶晶, 當天況不優時, 隨便帶隻小折, 也還能欣賞的目標類型之一. 不過越走越深以後, 發現有些疏散星團不但不甜美, 有時簡直是惡魔. 比如前陣子的 NGC 609, 還有像衣架星團旁邊那個 NGC 6802. 但這幾天難得天空一下開一下關, 評估其它目標類型無望, 腦筋還是轉到疏散星團.


簡單的目標 NGC 2129:

NGC 2129

就在雙子腳下, M35 再下面些, 大約 0.7 度視野可以包住兩組看似雙星的星星們, 非常清楚好認. 其中一對仔細看會發現暗藏玄機, 有點霧霧的, 也能拆開幾個小星點, 弱弱的可能 10, 11 等多左右, 這邊就是 NGC 2129, 距離我們約 7200 光年遠, 已經是我們獵戶旋臂後面那條英仙旋臂了.


稍微難一點的就是 M35 旁邊的 NGC 2158:

NGC 2158

M35 星點實在太多了, 畫不完, 只好移到邊邊露出一點就好, 主桌留給 NGC 2158. M35 其實就是 NGC 2168, 距離我們約 2800 光年遠, 年紀是大約 1 億歲的中年阿伯 (M11 2.2 億歲, 跟 M41 同輩份; 年輕的 M6 大約 1000 萬歲, M7 2200 萬歲), 有不少成員看起來橘橘的. 而 NGC 2158 距離我們可能有 16500 光年, 遠到過英仙旋臂跑到銀河系的外圍邊邊了, 而且年紀很老, 大約有 10 億歲, 整體色澤看起來黃黃的. 不過相較 M35, NGC 2158 星點相當集中, 甚至到 20 世紀都有天文學家把它當作比較疏的球狀星團呢.

四吋鏡在平地屋頂看還蠻吃力的, 好在之前找過很多次, 知道它就在 M35 下面一組有點像 "Y" 的星串下面, 這次沒有用 200X 以上拆星點, 所以幾乎沒分出任何星點, 只有看到黃黃糊糊的一小團.



隔天想說屋頂的立柱因為之前架 EM-200 太晃, 被打入冷宮閒置以久, 也許架小赤道儀還可以, 就來試試看吧...

看相片就知道天況有多糟, 不過沒關係, 我最有耐心了, 我可以等雲塊飄過的間隙畫幾顆, 然後等下個雲縫再畫幾顆... 總會畫完. 結果整晚只搞了一個目標就被蓋光光. 同樣在天頂, 雙子頭頂有一隻螃蟹跟一隻貓, 天貓座 (Lynx) 裏有個很特別的球狀星團, 別號 "星際漫遊者" 的 NGC 2419.

NGC 2419 (Mewlon-210 for 193X)

我們知道像射手座那個茶壺底下三個球狀星團之一的 M54, 跟獵戶下面那隻兔子裏的 M79, 不像其他大多數的球狀星團一樣, 分佈在銀河核心上方, 而是離我們很遠在銀河系外圍邊邊的上下方, 而且很可能都不是我們銀河系原生, 而是從其他矮星系捕捉來的. 這個 NGC 2419 離我們有 27 萬光年遠 (M79 大約 "才" 4 萬光年遠), 這個距離是我們銀河核心到大麥哲雲 2 倍遠的距離, 科學家計算位在這麼遠, 它繞一次銀河核心要 30 億年, 也因此推測它不是原生, 也是從其他星系捕捉過來的.

實際在看時, 我用低倍就瞄到, 可惜把倍率拉高之後沒多久雲就蓋得亂七八糟, 再也沒機會好好觀察細節. 不過以這種亮度我覺得 4 吋鏡應該就搞得定. 距離這麼遠還能用小折看到的話, 如果把它擺近一點那就太恐怖了.


隔幾天用 5.5 吋折射鏡再畫一次, 天況好很多, 有比較清楚.

NGC 2419 (TEC 140 for 163X)

去年都沒拜訪玫瑰跟聖誕樹, 現在去也不遲, 不過昨晚重點不在星雲, 而是玫瑰中央疏散星團 NGC 2244 以及其週邊一拖拉庫的疏散星團.

NGC 2244, NGC 2252, Cr 97, Cr 104, Cr 106, Cr 107

NGC 2244 不用講大家都熟, 上面一點的 NGC 2252 就有點難認了, 當然高倍會容易許多, 不過這邊位於麒麟座 OB2 星協, 星星多到爆, 如果事先不是打定主意來辨識這些小小的星團, 可能根本不會注意到. NGC 2252 的成員其實不亮, 倍率拉高才會看到一顆顆小小幽光, 一閃一閃探出頭來, 沿著主鏈狀幾顆相對亮星分佈.

Cr 97 比較容易也比較疏, 範圍內有三顆比較亮的星星, 南側兩顆中間分佈很多小點點. Cr 106 也不難認, 範圍內同樣有幾顆亮星, 範圍不小, 大小可能有到 0.5 度吧? Cr 107 與 Cr 104 是兩隔壁, Cr 107 比較大, 亮星比較多, 所以也比較好認出. Cr 104 就有點 NGC 2252 的味道, 要有點耐心把倍率拉高慢慢數星點, 然後越來越多, 越來越多... 小小弱弱的星光就會跑出來.

畫完沒幾秒雲就從四面八方包過來了... 剩天狼星還有大狗狗.

深空目標的視覺對比門檻

月初參加了個天文攝影的分享座談, 雖然自己對攝影一竅不通, 卻也聽得津津有味. 尤其鼎鼎大名的王為豪博士 -- 最厲害的演說就是把專業的題材講到隔壁阿嬤都懂 -- 人家就是有這本事, 邏輯清清楚楚, 先講原理再舉實例, 連完全沒相片處理經驗的我也能了解, 真是太厲害了. 還有蔡逸龍前輩的分享也印象深刻, 可能很多情境自己也有 "類似" 體驗, 比如說會花很多時間拍攝(觀察)同一個/區目標, 而且會以不同方法嘗試; 也有像講求效率以多鏡作拍攝(觀察), 然後會先作拍攝(觀察)清單, 備援目標計劃, 上山後按表執行, 常常沒空跟同好聊天, 並不是不友善, 其實是難得有這麼好的拍攝(觀察)條件, 一分鐘都捨不得浪費...

我分享的內容就超冷門, 剛好上禮拜天氣不好沒星星看, 又重感冒, 所以把內容重點整理筆記一下好了. 其實就是之前筆記過不少次有關可視門檻 (Visibility threshold) 以及對比門檻 (Contrast threshold) 的內容. 望遠鏡倍率拉高, 目標與背景間的對比是不會變的, 這是很簡單的數學. 那為什麼人家常說看深空目標要把倍率作高? 如果倍率越高對比越高, 那無止盡放大是不是總會把對比作到人眼可辨識的程度? 答案當然沒那麼簡單, 目前比較為大家接受的說法大多引述 Blackwell H. R. 1946 年的論文以及 Roger N. Clark 研讀二次大戰時, 士兵對夜戰目標辨識能力的大量研究資料, 在 1990 年提出所謂的 OMVA (Optimum Magnified Visual Angle) 理論. 這次不解釋這個理論, 我用 RASC 天文年鑑參考資料的例子作應用上的說明.


以史蒂芬五重奏裏的 NGC 7317 為例:

因為要跟天空背景暗度比, 所以先把查到的平均亮度換算成我們熟悉的 SQM 量值 MPSA (magnitudes per square arcsec): 20.7 (mag/arcsec^2).

用望遠鏡觀察, 為什麼越高倍看起來就越暗? 很簡單, 因為出瞳徑 (exit pupil diameter) 變小, 進入眼睛的光變少, 當然感受就變暗, 影響程度如何?

這些是用大量資料統計後的結果. 我們先假設目標的亮度是平均分佈, 而且形狀完整, 很圓, 很方, 或至少很橢圓. 對比門檻會跟目標大小與目標亮度及背景亮度有關, 節錄一部分對照表:

這表要怎麼查呢? 我用 Mewlon-210 為例, 以在平地屋頂 (SQM: 19) 與 高山上 (SQM: 21) 說明:

在平地屋頂 (SQM: 19), 70X 的出瞳徑是 3mm, 查上面的 table-2, 不管目標與背景都會暗上 1.8, 所以背景變 20.8 (19+1.8), 目標變 22.5 (20.7+1.8), 然後目標大小變 35 arcmin (0.5 arcmin X 70) -- 為什麼不是 0.5X0.5 X 70? 我也不知道, 都是這樣算呢.

現在可以查 table-3 了, Y 軸(object size) -- 35arcmin -- 找 30' 那行, X 軸(Background Luminance) -- 20.8 -- 找 21 那列, 於是得到的對比門檻就是 21.7...... 目標 22.5, 但門檻要 21.7, 目標比門檻還暗 0.8, 理論上就看不到.

同理 105X 時, 目標比門檻還暗 0.3... 這有機會喔, 因為此統計表的誤差是 +/- 0.5. 因此 210X 也有機會, 420X 應該就沒機會了. 但在高山上 (SQM: 21) 幾乎都有機會, 而且 105X (出瞳徑 2mm) 時可視性最好. 回想自己的實務經驗... 相當準呢.



然而... 別忘了先前有假設: "目標的亮度是平均分佈, 而且形狀完整, 很圓, 很方, 或至少很橢圓. ", 問題是不管星系, 星雲, 球狀星團... 大多奇形怪狀, 不然亮度也鮮少平均分佈, 有亮中間的, 外環的, 偏向一側的... 形形色色, 各有各的可視特性, 千變萬化. 因此這對比門檻也只能參考參考, 不要鑽牛角尖, 也不需被數字嚇倒就不去嘗試, 這可是老天給我們的天賦, 讓目視天文如此樂趣無窮呢.

隱藏的星系與遺失的星雲 -- IC 342, NGC 1555, NGC 609, J900

天文目標很多都有 "別名", 不過既然是別名, 就不要太計較細節正確的應該什麼是什麼了, 比如說內容複雜豐富的玫瑰, 馬頭, 海鷗... 通常是形容整體雲氣外觀, 並沒特別精確去指混在裏面的某個星團或某片星雲. 而以目視為主的目標也有很多綽號, 像 "遺失的 XXX" 或 "隱藏的 XXX" 就蠻常見在形容很難找, 或可能被前景星塵遮蔽, 或可能被附近亮星光芒掩蓋的目標. 新曆年左右幾天的天況不錯, 也觀察了一個 "隱藏星系" 和一個 "遺失星雲".


別名 "隱藏星系" (The Hidden Galaxy) 的 IC 342 其實個人覺得並不是特別難, 當然也不簡單喔. 低倍 (30X) 時 averted vision 下就有察覺, 倍率拉高到 150X 左右因為視野太小反而更不清楚, 最後折衷用 80X 左右觀察.

IC 342 by 5.5" refractor

核心很亮, 不過可能因為倍率不夠高, 中央兩顆亮點搞不太清楚那個是核心? 那個是星點? 這個螺旋星系正正面對著我們, 目視得到的範圍很廣, 也因此邊緣不好清楚界認. 隔天用 Mewlon-210 觀察又再畫了一次.

IC 342 by 8" reflector

這一次天況更好, 出瞳徑雖然一樣, 不過星點與目標本身都清楚許多, 看不出旋臂, 只能分辨幾塊雲氣稍微濃一點的區域. IC 342 的目視角度因為很貼近銀河盤面 (大約只有 10.X 度仰角), 所以視線很容易被塵埃擋住, skysafari 的參考資料說因此減了約 2.4 等的亮度, 所以如果沒被遮蔽的話, 應該會有 7.3 等亮, 也許這就是 "隱藏星系" 這個別名由來了.

IC 342 除了因為視角低, 除了可見光被星際塵埃吸收而影響觀測外, 同時也因其隔著銀河核心位在對面的所謂 "隱匿帶" (Zone of Avoidance) 方向而難以可見光觀測. 太陽估計 2 億 5 千萬年繞銀河核心一圈, 所以很有趣的是當未來太陽繞到現在的 "隱匿帶" 後, 目前我們常見的 M31, M33... 等等反而開始隱匿, 而 IC 342 變清楚, 不過這也要再過一億兩千多萬年後了.

WIKI 上說 IC 342 是個很靠近我們所在的 "本地星系群" 的另一個星系群, 而且原本是屬於 "本地星系群" 的一份子, 但後來跟 M31 發生碰撞而被撞出 "本地星系群" 外後自立門戶...... 真的還假的? 這是假設的吧? IC 342 這個星系群也叫馬菲星系群 (Maffei), 是義大利天文學家 保羅.馬菲 發現的, 這個星系群最大的星系成員有兩個, 一個是 IC 342 另一個是 Maffei-1, 後者被遮蔽得更慘, 同時也是 RASC Deep Sky Challenge Object List 的目標之一, 13.47 等, 哼哼... 我看可能要弄個 20 吋才有機會吧? 至於 IC 342 如果天況很好, 倒想用 4" 鏡挑戰看看.



"Struve 的遺失星雲" (Struve's Lost Nebula) 指的是在金牛座的 NGC 1554, 這個目標在電子星圖 Skysafari 畫面上空黑一片, Nothing... 還真的徹徹底底消失了, 所以連試都不想試, 倒是附近的 NGC 1555 "變星雲" 可能有機會. NGC 1555 也很困難, 資料上說它是位在變星金牛 T 星 (9~13 等) 旁的反射星雲, 年輕恆星金牛 T 星是還沒完全成熟的恆星, 外側圍繞濃密氣體原行星盤 (Proplyd or Protoplanetary Disc),  至於變星雲怎麼變?  外行的直覺想應該是反射這顆金牛 T 星的光, 然後隨著變星光度變化而變化亮度甚至形狀的星雲? 是嗎? 英國天文學家 約翰.羅素.欣德 (John Russell Hind) 在 1852 年用 7" 折射鏡發現這個光度會變化的星雲, 這是當時第一個被發現光度會變化的星雲, 也因此 NGC 1555 常被叫做 Hind's Variable Nebula. Dreyer 在 NGC 目錄紀錄裡的座標也沒錯.

而 NGC 1554 就有點怪, 首先是德國天文學家 奧托·威廉·馮·斯特魯維 (Otto Wilhelm von Struve) 在 1868 年找到並記錄下來 (比 NGC 1555 發現晚了 16 年), 而且還經與加勒 (約翰·格弗里恩·伽勒) 一起發現海王星的德國天文學家 羅雷爾·路德威·德亞瑞司特 (Heinrich Louis d'Arrest) 驗證過... 怎麼驗證的? 沒有記錄, 為什麼這麼問? 因為儘管 Dreyer 也曾描述 NGC 1554 的觀測: "!!! var, S, R, Nn = *13"... 天文學家的意思是： "會變的 (var), 小小的 (S), 圓圓的 (R), 核心 (n) 北方 (N) 有顆 13 等星 (*13)"... 但自從 Struve 觀測到, d'Arrest 與 Dreyer 驗證後, 從此再也沒人看過 NGC 1554 了, 甚至近代權威的帕洛馬巡天星圖 (POSS) 也沒巡到. 所以到底有沒有 NGC 1554? 從 Dreyer 編的 NGC 目錄紀錄的座標找, 只有一顆 14 等星. 我查了半天, 有些業餘觀測者聲稱曾看過小塊反射星雲在 14 等星附近, 不過天文相片怎麼看沒有就沒有呀? 不過我當然相信 Struve, d'Arrest, Dreyer 這些偉大的天文家啦... 幹嘛做假? 我猜既然與 NGC 1555 源出相同變星雲, 應該也有可能在某個時期出現爆亮呀, 宇宙如此奧妙, 如果人類用其僅有渺小的知識揣測, 下定論, 那就很傲慢啦.

NGC 1555

回到 NGC 1555 觀察, 畫面中央星點是 8.4 等亮星, 北側有顆 12.7 等星, 再北就是前面提到的金牛 T 星了. 倍率拉到 270X, 用變焦目鏡來回失焦, 變焦... 可以察覺到西側與西南西側都有一小塊雲氣, 看起來與金牛 T 星靠很近,但沒有連接到. 網路上很多曾看過的老手都是用 17", 20", 22"... 不過也找得到用 8", 10" 看到的觀測報告, 而且都是近幾個月, 會不會最近正是變星雲變亮的週期? 希望夏天前還有機會上山驗證.



那幾天也用 12.5" 反射鏡重畫了 NGC 609

NGC 609

因為用大隻的看, 所以看得踏實許多, 可以確認有星星集中一塊, 儘管解出來的星點並不多, 但可以體認是星團沒問題.


另外也看了一個位於雙子腳邊小滴滴的行星狀星雲 J900.

Jonckheere 900 (ARO 92)

這個目標不難, 尤其又是自己比較上手的行星狀星雲, 沒用濾鏡而且不到 100X 就看到了, 放大到 324X 也沒大多少, 所以細節是沒看到什麼啦. 這個目標我估計 5.5" 折射一定搞得定, 在山上搞不好連 4" 鏡也能看到呢.

大視野折射鏡與拍照體驗

有些天文目標範圍很大, 想要看到, 非得把視野做更大才有機會把 "目標與背景間的對比" 弄得更容易辨識. 視野要大, 放大倍率就要低, 當然目鏡也要盡量廣角; 低倍率代表主鏡要短焦, 目鏡要長焦, 但短焦鏡先天像質就難好, 除非用很多修正鏡調整, 不過這樣一來主鏡變重, 結構複雜難調難養, 而且價格也不會便宜... 經過一堆妥協之後我選擇買二手的 Borg 90 FL 螢石鏡頭來拼裝, 拼出來像這樣:

主鏡焦長 500mm, 搭配 XW 40mm 可以做到用 12.5X 看 5.6 度的超大視野, 這樣同時裝得下 IC 1848 與 IC 1805 沒問題; 就算用 Ethos 21mm 也有 4.2 度視野, 夠容納許多大目標而且還有 24X 的放大效能, 倍率不是很夠力, 但在高山夠暗的觀星點使用, 還是非常好用且多功能的器材組合.

既然視野這麼大, 天況又不好, 就來畫畫看一直很想畫卻沒曾動手的 2 個大疏散星團, 算是肉眼目標, 一點都不難. 首先是金牛頭那片 V 形, 沒在梅西爾目錄, 也沒在 NGC/IC 目錄的 Melotte 25, 有人就叫它: Taurus Moving Cluster, Hyades.

Hyades (Melotte 25)

5.6 度視野差不多剛好裝滿, 視野邊邊約 15% ~ 20% 像差明顯, 中央星點則沒問題, 這麼低倍不會有什麼色差, 所以整體看起來還是相當美麗. 把星點位置標一遍, 再觀察一下亮度差異然後標上, 最後再仔細掃一遍有沒有更暗的小星星夾在裏面? 畫完之後會發現這個冬天在正頭頂的常見肉眼目標, 原來還有這麼豐富的星星排成各式各樣的小組形狀躺在平常看見的 V 形裏.

 Melotte 25 是距離我們最近的疏散星團, 只有 150 光年遠. 我們現在看到的星光, 是把它編進自己目錄的英國天文學家 菲利伯特.雅各.梅洛特 出生 (1880) 前 10 幾年前發出的光. 星團內成員朝相同方向 -- 參宿四東方移動, 年紀約有 7 億 9 千萬歲, 跟 7 億 3 千萬歲的 M44 差不多, 科學家估計兩者的起源應該相同. 星團範圍外有不少相同年紀的星星, 可能是因為引力不夠強脫逃的成員. 不過星團內最亮的金牛眼睛不是成員之一喔, 紅巨星畢宿五離我們只有 60 光年遠.


 第二個目標是英仙座的 Melotte 20

Melotte 20 (Alpha Persei Moving Group)

這也是肉眼目標, 與偏黃的 Melotte 25不同, 整體看起來顏色偏白藍. 距離我們約 600 光年遠, 成員年輕且重, 光譜分類大多為 O, B 型恆星, 這一區也是英仙座 OB3 星協, 同樣沒有梅西爾及 NGC/IC 編號.



除夕元旦幾天的天氣不錯, 火星跟海王星靠很近, 還有一顆彗星在附近, 日落後有些時間可以看, 所以我也湊熱鬧玩玩相機, 試著拍幾張.

火星與海王星

也畫了圖, 不過畫的時候目標已經很接近地平, 雲超多, 所以斷斷續續畫很久才完成.

火星與海王星

新曆除夕那天換大隻的拍.

火星與海王星

也拍了週期彗星 45P/Honda–Mrkos–Pajdušáková, 12/31 剛好是近日點, 不過彗星好像還會更亮, 差不多到 2 月中最接近地球, 而且屆時觀測時間不用傍晚或清晨追著太陽跑, 可惜到時月亮也會很亮.

45P/Honda–Mrkos–Pajdušáková

45P/Honda–Mrkos–Pajdušáková

我用手機版免費的 Photoshop 東調西調看得到一點點尾巴呢. 當然也要畫圖...

45P/Honda–Mrkos–Pajdušáková

Seeing 差, 透明度更差, 還好彗星夠亮低倍就找到, 然後用 160X 左右畫圖.


第二天元旦雄心勃勃扛出 Mewlon 210, 想好好拍個彗星尾巴... 結果自己遜到爆, 目鏡找到後先用尋星鏡大約把參考星位置記起來, 然後換相機移到亮星處調焦, 調完後移回來, 然後... 就 Locate 不到彗星了, 試到彗星都快下山還搞不定, 最後只有匆匆拍一張新月完工.