Je weet nooit welke nieuwe ontdekkingen er in oude astronomische waarnemingen schuilgaan. Al bijna honderd jaar, beginnend in de late 19e eeuw, fotografie van droge glasplaten met emulsiecoating was de standaard die werd gebruikt door grote astronomische observatoria en surveys voor het documenteren en in beeld brengen van de lucht. Deze grote enorme collecties glasplaten zijn nog steeds over de hele wereld te vinden, opgeslagen in observatoriumbibliotheken en universiteitsarchieven. Nutsvoorzieningen, een nieuw project laat zien hoe we de verhalen op deze oude platen weer aan het licht kunnen brengen.

Alleen al in Noord-Amerika zijn er meer dan 2,4 miljoen glasplaten in collecties. Deze werden genomen vanaf de jaren 1890 tot de jaren 70, toen CCD-detectoren (Charged Couple Device) online kwamen voor astronomie. Van deze, slechts naar schatting 400, 000 platen zijn gedigitaliseerd tot onderzoekskwaliteit, met name door de DASCH (de Digital Access to the Sky Century in Harvard) en de internationale APPLAUSE (The Archives of Photographic Plates for Astronomical USE) projecten.

Een team van de afdeling Astronomie en Astrofysica van de Universiteit van Chicago, en het Kavali Institute for Cosmological Astrophysics vroeg zich af of er misschien een eenvoudigere manier is om deze oude platen in het moderne digitale tijdperk te brengen.

"Het plaatscanproces is eigenlijk vrij eenvoudig, "Wil Cerny (Universiteit van Chicago) vertelde Universe Today. "Nadat we een bord hebben geselecteerd, we zorgen ervoor dat het oppervlak schoon is, zodat stofdeeltjes niet worden aangezien voor sterren in het uiteindelijke beeld. Vervolgens, we stellen onze scanner in op de hoogste kwaliteit die we kunnen en produceren een afbeeldingsbestand. In werkelijkheid, we beschouwen de scanner als een wetenschappelijk instrument:voor elk klein stukje informatie op de plaat, we krijgen een digitale weergave van de hoeveelheid licht die door de foto wordt doorgelaten. Vanaf daar, we uploaden het resulterende bestand naar een website die de hemelcoördinaten op de afbeelding in kaart brengt, die ook een bestand creëert in een gestandaardiseerd formaat voor astronomische analyse."

Het team wendde zich tot een nabijgelegen bron, het Yerkes-observatorium. Voor de studie, het Yerkes Plate Digitalization Team wilde een plaat die ideaal was voor het kalibreren van zowel stellaire helderheid als de hemelachtergrond, die een strook van de hemel bedekken die zich op afstand van het galactische vlak bevindt. Het team wilde ook platen maken onder uitstekende luchtomstandigheden, met lange belichtingen die een goede variëteit aan galactische en extragalactische objecten weergeven om de grensmagnitude te meten.

Gelegen aan de oevers van het Meer van Genève in het zuiden van Wisconsin en gebouwd door de Amerikaanse astronoom en telescoopmaker George Ellery Hale in 1897, Yerkes Observatory herbergt ook een collectie van 150, 000-200, 000 glasplaten. Hoewel Yerkes de thuisbasis is van de Great 40"-telescoop - de grootste operationele refractor ter wereld - werden de meeste platen in de collectie genomen met behulp van de 24-inch Ritchey-reflector in Yerkes vanaf 1901 of bij het McDonald Observatory in het westen van Texas.

Het tijdperk en het gebruik van glasplaten voor astrofotografie was vaak vervelend en omslachtig. Vaak, astronomen moesten de platen met de hand op maat maken voor specifieke camera's met behulp van diamantslijpers. Wat daarna volgde was vaak een koude donkere nacht bij het oculair die een gidsster volgde, terwijl de nodige opnames werden gemaakt. Deze resulterende platen, echter, dienen als een kroniek van de lucht die bijna een eeuw beslaat.

Interpretatie van de magnitudeschaal op de scans en het kalibreren van de platen voor factoren zoals hemelgloed, oppervlaktehelderheid en verzadiging (artefacten die vaak worden geïntroduceerd door het fotografische en scanproces) geven een grenswaarde van +19, en het scanproces behaalde een nauwkeurigheid van beter dan een tiende van een helderheid in helderheid. Voor de context, een grote telescoop in de achtertuin kan op een heldere nacht met goed zicht doorgaans tot ongeveer magnitude +14 zien, en moderne grondsurveys zoals PanSTARRS-1 hebben een grensmagnitude van ongeveer 10, 000 keer zwakker, rond magnitude +24.

"De eenvoud van het proces maakt het mogelijk om in relatief korte tijd een groot aantal platen te digitaliseren, ", zegt Cerny. "Het heeft ook het voordeel dat er geen aangepaste scanner nodig is, het toegankelijk maken voor teams zonder de middelen om er een te ontwerpen of aan te schaffen. Aangepaste scanners zijn onbetaalbaar. Als onze methoden kunnen worden veralgemeend, dan zouden fotografische platencollecties van meerdere observatoria beschikbaar kunnen worden gemaakt voor gebruik in wetenschappelijk onderzoek."

Uiteindelijk, het team selecteerde ongeveer 50 platen die voldeden aan het criterium voor het onderzoek. Het team gebruikte een in de handel verkrijgbare Epson Expression 12000XL grafische scanner, het proces enorm versnellen en stroomlijnen. Bestanden werden aanvankelijk gescand als positieve .TIFF-bestanden (met zwarte sterren op een witte achtergrond) en vervolgens opgeslagen als FITS-bestanden, een formaat dat bekend is bij veel moderne astrofotografen. Het gerichte scangebied resulteerde in een gezichtsveld van 1,5 graden breed, ongeveer drie keer de diameter van een volle maan. wonderbaarlijk, een van de allereerste door het team gescande platen (Ry60), genomen in 1903, gecentreerd op het +10e sterrenstelsel NGC 7331 op 45 miljoen lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Pegasus, leverde ook een verrassende bezoeker op:een gastster of mogelijk supernova, niet zichtbaar in SDSS (Sloan Digital Sky Survey) vergelijkingsbeelden. Indien bevestigd, dit zou de vierde bekende supernova zijn die in dit sterrenstelsel wordt waargenomen.

"Ons team had eigenlijk een aantal platen gescand voordat ze zich op deze specifieke plaat (Ry60) voor ons papier vestigden ... we hadden in het begin absoluut geen idee dat deze plaat deze kandidaat-supernova verborg!" zegt Cerny. "We gingen door het beeld van de melkweg op de plaat als onderdeel van onze analyse, waarbij de plaat werd vergeleken met een moderne afbeelding van hetzelfde hemelveld. Op een bepaald moment, we knipperden (snel afwisselend) tussen de twee foto's, en merkte op wat een ster leek te zijn op de plaatafbeelding." Het team elimineerde ook andere mogelijke valse positieven, zoals een asteroïde, stofvlek of een galactische klassieke nova - voordat de helderheid van het object wordt gemeten, consistent met een verre supernova.

Nieuwe mysteries op oude glasplaten

Wat heb je aan oude glasplaatafbeeldingen van de lucht? We zullen, verschillende recente studies hebben zich gericht op het record dat de lucht meer dan een eeuw geleden documenteert. Toen astronomen een abnormaal dimmen opmerkten in Tabby's Star KIC 8462852, ze keken naar oude glasplaten uit dezelfde regio om te laten zien dat de vreemde ster in werkelijkheid vervaagt over langere tijdschalen. Een andere studie keek naar de nabijgelegen witte dwerg genaamd Van Maanen's Star en toonde aan dat astronomen mogelijk al in 1917 bewijs voor exoplaneten hadden gedocumenteerd - als ze hadden geweten dat ze ernaar moesten zoeken.

Naast het kijken naar de variabiliteit van sterren over lange perioden, oude platen bieden de mogelijkheid om te kijken naar sterrenastrometrie of de positie en beweging van sterren via eigenbeweging over een meer dan honderd jaar lange basislijn. Het team gebruikte metingen van de Gaia-missie van de European Space Agency ter vergelijking in de studie om deze techniek aan te tonen. Gaia heeft zijn DR2 (Data Release 2)-catalogus uitgebracht met meer dan 1,6 miljard stellaire positiemetingen in 2018, en onlangs openbaar gemaakt met EDR3 (Early Data Release 3) op 3 december, 2020, met de volledige release voor eind 2021.

Uiteindelijk, het team en de studie toonden een goedkope maar effectieve techniek aan om astronomische glasplaten gemakkelijk te scannen op kwaliteit van onderzoeksniveau, gebruik van in de handel verkrijgbare apparatuur. Het team heeft ook langetermijnplannen om Yerkes-plaatscans en logboeken online beschikbaar te maken voor het publiek via de University of Chicago Library-website.

Het is zeker de moeite waard om die glasplaatbeelden van weleer te bewaren. Wie weet welke andere astronomische ontdekkingen het daglicht wachten.