Ciencia ciudadana: Buscando asteroides con IASC

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En esta ocasión, os queremos contar nuestra experiencia participando en una búsqueda activa de asteroides y objetos transneptunianos, una colaboración con el IASC (International Astronomical Search Collaboration) en la que se puede participar en equipos: hay colegios, institutos, agrupaciones astronómicas como nosotros, o simplemente grupos de amigos. Creo que todos los participantes de nuestro grupo coincidimos en que es una actividad divertida, que no requiere mucho tiempo, y con la que hemos aprendido un montón. De verdad, creemos que esta puede ser una actividad fantástica para colegios e institutos, para acercar el mundo de la ciencia, y en concreto la astronomía, a los más jóvenes.

Si haces astrofotografía, y quieres dar un paso más allá, también te puede interesar, ya que puedes usar tu equipo para obtener imágenes y procesarlas con Astrometrica. Pero, vamos poco a poco…

¿Qué es IASC?

Es un espacio de ciencia ciudadana que provee imágenes del telescopio Pan-STARRS1 para que, los voluntarios colaboren buscando posibles asteroides, objetos transneptunianos. Para realizar este trabajo, se usa el programa Astrometrica, el cual podremos usar con licencia del IASC una vez registremos nuestro equipo.

En cada campaña de observación, se envían sets (las fotos tomadas con el telescopio) a los distintos equipos alrededor del mundo para que estos los analicen. Una vez revisados los sets, se genera un informe y se sube a la página de IASC para que lo revisen. Si el objeto que hemos reportado cumple lo requisitos que veremos más adelante, nuestra detección se estudiará con más profundidad (este proceso puede llevar años). Si tenemos suerte, y confirman la detección, ¡Hemos encontrado un objeto nuevo! ¡Y te dejan elegir el nombre! (Aunque respetando una serie de normas), ¡Pero menuda ilusión, igualmente!. Tenemos la posibilidad de usar un telescopio de 1.8m de diámetro y hacer descubrimientos reales y útiles para la ciencia.

Por supuesto, antes de comenzar a enviar informes, el equipo debe realizar un pequeño entrenamiento, para aprender bien los requisitos necesarios para reportar una posible detección.

¿Se necesita mucho tiempo para aprender a realizar las búsquedas?

Realmente no mucho: en unas 3 o 4 horas, si tienes unos conocimientos mínimos de informática (descargar un programa, instalarlo, organizarte los directorios…) estarás usando el programa Astrometrica y viendo claramente los objetos en movimiento, que es lo que tenemos que buscar.

Después, en las campañas, las cuales duran 1 mes, el IASC te dará acceso, poco a poco, a los sets de imágenes, aproximadamente 5 o 6, y cada uno con 3 o 4 imágenes. En nuestro equipo, nos organizamos de la siguiente forma: una vez nos llegaba el email indicándonos que teníamos acceso a un nuevo set, nos dábamos 1 o 2 días para revisarlo por separado, y entonces, organizábamos una videollamada para ver los sets juntos en profundidad (contra más ojos, mejor) y generar los informes correspondientes. Más o menos, esto duraba 1 hora.

Mola. ¿Cómo empiezo en esto?

Para registrarte, tienes que rellenar un formulario en PDF que dejan en su web y enviarlo al email que indican en el mismo:

http://iasc.cosmosearch.org/Home/Registration

Si eres una sola persona, te buscarán un equipo con el que participar. Si no os basta con 9 miembros, podéis crear varios equipos. El nombre del equipo es importante, ya que más adelante lo usaremos para la designación de las posibles detecciones.

Una vez enviado, nos tocará esperar a que comience una nueva campaña. El tiempo es variable, pueden pasar meses, así que no desesperes: la paciencia es la madre de la ciencia. Cuando comience una campaña, nos darán acceso a la web para descargar los sets (envían las contraseñas a los emails que pusimos en el formulario de registro).

El entrenamiento: aprendiendo a usar Astrometrica

Astrometrica es el programa que ha desarrollado la gente del IASC para hacer astrometría de forma sencilla. Podemos descargarlo aquí:

http://iasc.cosmosearch.org/Home/Astrometrica

Haces click en Astrometrica Setup y comienza la descarga. Astrometrica funciona en Windows y Linux con Wine.

Si bajamos un poco en la web, vamos a ver que hay 2 enlaces más:

Quick Start Guide: son 4 PDF’s con una guía de uso (lo vamos a ver todo en esta entrada, pero aún así es aconsejable echarle un ojo).

Practice Image Sets: son sets de prueba que tenemos que descargar para empezar a jugar con Astrometrica, antes de empezar a realizar campañas.

Para los siguientes pasos es necesario descargar los sets de prueba. Recuerda que puedes hacerlo aunque aún no estés registrado. Lo único, Astrometrica necesita una licencia para funcionar (te la envía el IASC para las campañas), así que tendremos que usarlo sin licencia al principio (tiene periodo de prueba).

Para registrar más adelante Astrometrica vamos a la opción Help - Registration e introducimos los datos que nos envían por email cuando comienza la campaña.

Ejecutando Astrometrica por primera vez

Una vez instalado, hacemos click en el icono que se crea en el escritorio e inmediatamente, se abre un terminal. NO TENEMOS QUE CERRAR ESTA VENTANA, ya que es una descarga de la base de datos de objetos conocidos. Hay que actualizarla cada vez que abrimos Astrometrica.

Cuando finaliza la descarga, se abre Astrometrica y nos pregunta si queremos actualizar algunos archivos. Le decimos que sí.

Por último, cuando ya ha cargado del todo Astrometrica, para acabar de configurarlo, tenemos que cargar el archivo de configuración del telescopio Pan-STARRS1: en la carpeta de Astrometrica viene uno que podemos usar para los sets de prueba, pero más adelante, en la página de tu equipo en la web del IASC, te darán acceso a una nueva versión de este archivo.

Abrimos la configuración (la llave azul), y en la primera pestaña (Observing Site) le damos al botón Open y buscamos el archivo en la ruta de instalación de Astrometrica (En mi caso: C:\Astrometrica\Settings – PS1.cfg). Lo abrimos, le damos a guardar y a OK. Si está bien cargado, nos aparecerá el nombre del archivo en la esquina inferior derecha del programa.

Este proceso del archivo de configuración no lo tienes que hacer cada vez que abres el programa, solo la primera vez que lo usas para los sets de prueba, y cuando te indican desde el IASC que hagas un cambio de archivo.

La interfaz de Astrometrica

No te asustes, que no necesitamos usar todas las opciones que trae. Casi todo lo vamos a hacer con la barra de herramientas (la barra con iconos), y vamos a seguir un procedimiento para hacer todas las revisiones iguales. Lo ideal es disponer de una pantalla con buena resolución para no tener que hacer mucho scroll en las imágenes, pero igualmente lo puedes usar en pantallas pequeñas.

Cargando un set de imágenes

Para cargar un set, clicamos el icono Load Images (también tenemos la combinación de teclas Ctrl + L, o la opción File – Load Images…). Previamente tenemos que haber descomprimido los sets, no podemos cargar el archivo comprimido directamente. Entramos a la carpeta del set que queremos, y cargamos los 4 archivos FITS a la vez.

Cada archivo FITS es una imagen procedente de las cámaras CCD. Si te dedicas a la astrofotografía, es probable que los conozcas. Se nos abrirá una ventana por cada imagen.

Todos esos putos, normalmente serán estrellas. Pero si te fijas en algunas ocasiones verás otras cosas, por ejemplo, galaxias.
Pan-STARRS – https://panstarrs.stsci.edu/

Este ya es nuestro primer contacto con imágenes reales del telescopio Pan-STARRS1. ¿No emociona ver lo mismo que un astrónomo profesional?. Lo que vemos en cada ventana es una cuadrícula de imágenes, siendo cada cuadrado la imagen de una cámara. si, son 16 cámaras funcionando a la vez. Cada ventana muestra la misma zona del cielo, pero con una diferencia de tiempo (es necesario para buscar objetos en movimiento, claro).

Pero no hemos acabado, acabamos de empezar. Lo que vamos a hacer ahora es seguir un procedimiento para, en primer lugar, aprender a procesar la imagen y a movernos bien por ella, y en segundo lugar, conocer los requisitos de una posible detección y el procedimiento que hay que seguir para cribarlo, antes de enviar un informe. Tienes que ser cuidadoso y no olvidarte de ningún paso.

Paso 1: Astrometric Data Reduction

Hacemos click en el icono de la diana verde sobre fondo gris. Este proceso se encarga de detectar las estrellas y otros objetos que hay en las imágenes, y nos los marca en las mismas. Cuando le damos aparece una ventana con la ascensión y la declinación, pero no hay que hacer nada, le damos a OK y comienza el proceso.

Si todo ha ido bien, verás que en las imágenes ahora hay círculos azules y verdes, que deberían coincidir con los objetos que se ven. También nos aparece un listado con los resultados, pero no nos hace falta.

Pan-STARRS – https://panstarrs.stsci.edu/

Pero este proceso puede fallar en algunas ocasiones. Pasa con algún set de prueba, y con algunos de los sets reales de las campañas. Si nos aparece la ventana de error Reference Star Match Error, lee el paso 1B. Si todo ha ido bien, puedes ir directamente al paso 2.

Paso 1B: El error de referenciado

Este error aparece cuando Astrometrica no es capaz de referenciar bien los objetos de la imagen. Pero no te alarmes, lo podemos solucionar de 2 formas, manual o automático. Puedes usar el modo manual, pero a nosotros el automático nos suele funciona bien de primeras. Selecciónalo, y deja el valor por defecto (200 estrellas). Si sigue sin funcionar, prueba con 500 o 1000, o hasta el límite de estrellas detectadas que indique el mensaje.

Si aún así se resiste, puedes probar el manual. Te aparecerá una ventana con flechas: solo tienes que clicarlas para mover la imagen hasta que los objetos coincidan con las referencias.

Paso 2: Known Object Overlay

Una vez referenciadas las imágenes, pulsamos el icono negro con puntos blancos y cuadrados rojos. Este proceso, se encarga de buscar objetos en movimiento ya conocidos (¿Recuerdas que antes se descargó una base de datos con estos?). Cuando finalice, en caso de haberlos, los vas a ver marcados en las imágenes con un cuadrado rojo, y su nombre.

Paso 3: Blink

Clicamos ese icono… que me cuesta definir… para generar un Blink (una animación, un «gif») con las imágenes. Se nos abrirá una nueva ventana dentro de Astrometrica.

Una vez veamos las imágenes en movimiento, ya tenemos todo listo para comenzar la búsqueda de objetos en movimiento.

Paso 4: La búsqueda

Los asteroides y los objetos transneptunianos se ven como unos «puntos» que se mueven en línea recta, a una velocidad constante y con un brillo (magnitud) constante. Si has abierto un set con objetos conocidos, puedes comprobar que la mayoría se ven bastante claros. Pero, a nosotros nos interesan los no conocidos, así que al turrón.

Lo primero, es acomodarnos. Tenemos que revisar bien cada recuadro, así que una buena idea es hacer algo de zoom, para ver bien cada sección. Podemos usar los botones con lupas para hacer más o menos zoom.

Creo que lo ideal es ver un recuadro bastante grande, y también al menos un poco de los cuadros de al rededor, ya que los objetos en movimiento pueden cruzar de una cámara a otra. También está bien hacer una revisión más general, con menos zoom.

75% de zoom. Pan-STARRS – https://panstarrs.stsci.edu/

Podemos controlar la velocidad del Blink con la opción Blink Frequency, para que las imágenes pasen más rápidas o más lentas:


También podemos parar el Blink, pasar las imágenes a mano y darle al Play con los siguientes botones:

Si trabajamos con mucho zoom, podemos movernos por el blink usando el teclado sin usar las barras de desplazamiento, pulsando la tecla ALT y las flechas del teclado.

Si trabajamos con poco zoom, tenemos una herramienta de lupa extra para ver la zona que tenemos debajo del cursor con más zoom:

Si queremos cambiar el contraste de colores, clicamos el siguiente botón:

Es recomendable revisar el blink de las 2 formas, con fondo oscuro y con fondo claro.

Lo común durante una campaña, es no encontrar nuevos objetos en movimiento. Pero aún así hay que prestar atención y revisar bien, porque de vez en cuando, ahí están, incluso varios en un mismo set. Así que no dudes en darle varias vueltas y jugar con todas las opciones que hemos visto.

Vamos a repasar los primeros criterios que tenemos que memorizar, para saber si tenemos delante una buena detección o no:

  1. El objeto se mueve en línea recta. Podemos utilizar una regla y ponerla en la pantalla siguiendo la trayectoria del objeto, para comprobar si realmente se mueve el línea recta o no.
  2. El objeto se mueve a una velocidad constante. En cada imagen, la distancia recorrida por el objeto debe ser la misma.
  3. La magnitud (el brillo del objeto) es constante. El brillo no debe variar mucho de una imagen a otra: por ejemplo, muy poco en 2 imágenes y mucho en 2 imágenes, no es constante.
  4. El objeto se ve en al menos 3 de 4 imágenes (lo ideal es en las 4). Si solo vemos el objeto en 2 (puede pasar que, por ejemplo, se salga del encuadre o quede en las franjas entre las cámaras) no nos vale.

Ejemplo de un objeto en movimiento (ya conocido): http://iasc.cosmosearch.org/Content/Images/astro.gif

Si nuestro objeto en movimiento cumple estos 4 requisitos (y, por supuesto, no esta marcado ya como objeto conocido) debemos empezar el proceso para marcarlo (paso 5). Si en un set no hay nuevos objetos en movimiento (revisadlo bien), igualmente tendremos que generar un reporte indicando que no hay objetos en movimiento (paso 6B).

Paso 5: Marcando objetos

Si vemos algo moverse que cumple los requisitos del paso 4, ya tenemos un firme candidato, pero aún así todavía nos quedan cosas por comprobar. Para proceder a marcarlo, paramos el blink (en el paso 4 también vimos como hacerlo). De forma manual, nos dirigimos a la primera imagen (en el título de la ventana del blink aparece la imagen que estás visualizando) y hacemos click izquierdo justo en nuestro objeto, lo más centrado posible. Se nos abre una ventana como la siguiente:

Lo primero que tenemos que hacer, es asegurarnos de que el objeto está bien centrado. Si no lo está, podemos darle al botón Centroid, y se nos abrirá una ventana con flechas para hacer el ajuste manual.

Ahora, debemos hacer una segunda criba, para comprobar si es un objeto válido para el reporte:

  1. El valor SNR es mayor que 5. Lo puedes comprobar en el panel PSF – Fit. Se puede dar el caso de que un objeto tenga el SNR algo por debajo de 5, pero que se vea claramente en las imágenes. Si lo ves claramente pero el SNR está un poco por debajo, lo podemos dar como válido.
  2. En las gráficas, la dispersión de puntos blancos coincide con la forma de las líneas rojas. De nuevo, de forma aproximada, si no es exacto pero el objeto se ve claro, lo reportamos. En algunas ocasiones, Astrometrica falla y no se ven las líneas rojas. Pero una vez vistas, ya sabes como tienen que ser.
  3. La magnitud no varía demasiado. Y te preguntaras: ¿Y no vimos esto antes? Sí, pero ahora podemos verlo con un valor: es el valor que aparece como R. (en la imagen de ejemplo de arriba, sería magnitud R = 20.7). Por ahora lo estamos viendo en una sola imagen, hay que acordarse del valor para compararlo con el resto de imágenes después.
  4. La posición del objeto no coincide con alguno conocido. Y te preguntarás: ¿Esto no lo habíamos visto ya, no nos estamos repitiendo? Sí, pero vamos a revisarlo bien, cotejando las coordenadas de nuestro objeto con las coordenadas de otros conocidos. Para hacerlo, le damos al botón con 3 puntos «…» del panel Object Designation y se nos abre una ventana llamada Object Identification, con los objetos que Astrometrica cree que podrían ser. Para hacer la criba aquí, tenemos que fijarnos en dRA y dDe (declinación y ascensión recta): Si hay algún objeto con dRA y dDe entre 0.0 y 0.2, es que la órbita coincide, por lo cual no tenemos que reportar este objeto (aunque podemos enviar un email al IASC indicando que a lo mejor hay que actualizar los datos de ese objeto). Si dRA y dDe es mayor que 0.2 (en valores absolutos), es que no coincide con ese objeto, así que si debemos incluirlo en el reporte. El listado está ordenado de mayor coincidencia a menor, así que si no lo vemos arriba, no hace falta que revisemos el listado completo. No tenemos que darle a OK, ya que en este caso nos deja el nombre del objeto seleccionado. Le damos a cancelar. (Aún así se puede borrar después).
En este caso SÍ se incluiría este objeto, porque ningún objeto coincide (valores dRA y dDe mayores que 0.2). Pan-STARRS – https://panstarrs.stsci.edu/

Una vez confirmado todo lo anterior, ya podemos decir que tenemos un candidato. Tenemos que asignarle un nombre interno (para identificarlo en el equipo). En el IASC os pedirán que los nombres sean códigos hechos con las iniciales de vuestro grupo, y un número de 3 o 4 cifras. Por ejemplo, nosotros (Quedadas Estelares Madrid) hemos llamado a nuestros candidatos: QEM0001, QEM0002… Es un identificador interno, pero es importante que respetes la numeración. Nosotros usamos un archivo Excel en la nube para ir anotando los candidatos y no repetir números o equivocarnos de cualquier forma. Ponemos el nombre que corresponda en el recuadro de la derecha del panel Object Desigation y le damos a aceptar.

¡Bien! Ya hemos marcado el objeto en la primera imagen. Ahora, tenemos que repetir este proceso en las demás imágenes. En el blink, vamos a la imagen número 2, hacemos click,… y repetimos el proceso. Ahora es el momento de comprobar que la magnitud (R) no varía demasiado entre las 3 o 4 imágenes. Si es un candidato que aparece solo en 3 imágenes, en la que no aparece no hay que hacer nada.

Y, por supuesto, este ha sido el proceso para marcar 1 candidato. No te olvides de revisar bien el blink, que puede haber varios. Si hay más de uno, tienes que repetir todo el proceso de marcado con cada objeto. Y no te olvides de respetar la numeración en el nombre.

Paso 6: El reporte

Una vez hemos terminado de marcar los candidatos, tenemos que generar el reporte que vamos a subir a nuestra sección del equipo en la web de IASC (cuando estás en una campaña, habilitan una zona a la que puedes acceder para descargar los sets y subir los reportes de los mismos).

Simplemente damos al siguiente botón y nos aparece una pantalla con el reporte:

Pan-STARRS – https://panstarrs.stsci.edu/

Tenemos que copiar el contenido del mensaje, no tenemos que darle a ningún botón (aunque ponga Send, no funciona). En este caso de ejemplo, es un reporte de 1 objeto (QEM0000 en 4 imágenes). Si hubiera más objetos, en el reporte habría más líneas de texto. Hay que copiar todo, desde, en este caso, COD F51 hasta —– end —–.

Paso 6B: Reporte vacío

Aunque en un set no veamos nuevos objetos en movimiento, tenemos que generar igualmente un reporte y subirlo a la web del IASC. Para generarlo, hacemos click en cualquier parte del blink (como si fuésemos a marcar un objeto), le ponemos cualquier nombre (da igual porque lo vamos a borrar) y aceptamos. Generamos el informe (que debería tener solo 1 línea de detección con el nombre que le hayamos puesto), la borramos y en ese mismo hueco, escribimos en inglés «no hay objetos en movimiento», o similar. Quedaría algo así:

COD F51
OBS J. Bulger, T. Lowe, A. Schultz, M. Willman
MEA T. Vorobjov, PS1 Science Consortium
TEL 1.8-m f/4.4 Ritchey-Chretien + CCD
ACK MPCReport file updated 2021.05.25 22:31:57
NET PPMXL
No moving objects
—– end —–

Paso 7: Subir los reportes

En la página del IASC, en nuestra sección de equipo, tenemos una tabla con los sets disponibles, y un indicativo de si han sido descargados ya, y de si se ha subido el reporte.

Para subir los reportes, tenemos una tabla con los participantes del equipo, la cual debemos rellenar con nuestros nombres, y marcar cada vez que se suba un reporte los miembros que han participado en ese en concreto. Pueden ser varios a la vez por cada reporte, de hecho es lo ideal. Tenemos también un desplegable en el que debemos indicar el nombre del set del cual vamos a subir el reporte. Ten cuidado, no te equivoques con el nombre. Y si te equivocas, envía un email al IASC comentando el error. Y debajo, tenemos el campo de texto para pegar el reporte que hemos copiado en Astrometrica. ET VOILÀ! Tienes que repetir este proceso para cada reporte. Asegúrate de que aparece marcado como reportado en la tabla de descargas de los sets.

Si hemos acabado con un set, y queremos ver otro, no hace falta reiniciar Astrometrica, basta con cerrar todas las ventanas del set, y resetear los archivos (File – Reset Files)

No te asustes, ya está

El proceso puede parecer lioso, pero cuando lo haces 2 o 3 veces ya le coges el truco, y con el tiempo ves los candidatos claros.

Puede pasar mucho tiempo hasta que se confirme (o no) un candidato, pero si se confirma, como dijimos, tu equipo se encargara de proponer el nombre del objeto. ¡Menudo honor!.

Voy a dejaros unos consejillos que nos ha venido bien a nosotros, para estar bien organizados:

Comunicación: es bueno tener un grupo de contacto con los miembros de tu equipo (un grupo en Whatsapp o Telegram, por ejemplo) para pedir ayuda si es necesario, y avisar si hemos descubierto algún candidato.

Si ves un candidato, comunícalo cuanto antes a tus compañeros. Para indicar la posición, hemos distribuido la cuadrícula de cámaras así:

Si dejas el cursor encima del objeto, en la parte inferior de la ventana del blink aparecerán las coordenadas X, Y del mismo, así puedes señalar bien a tus compañeros dónde has visto algo:

Revisión conjunta: como ya dije, nosotros revisamos por separado los sets, y quedamos cuando podemos por videollamada para hacer una revisión conjunta de todos los sets que vamos a reportar. Contra más ojos, mejor.

Registro: es importante llevar un registro con todos los candidatos, os dejamos un pantallazo del excel en la nube que usamos nosotros:

Cada vez que tengas un candidato, revisa el excel para saber qué numero le toca, y que tus compañeros puedan hacer lo mismo.

Lee los PDF’s que hay en la sección de descargas de Astrometrica: están en inglés, pero se pueden traducir fácil. Vas a encontrar todo lo que hemos explicado aquí, pero no está de más repasar.

Y esto es todo

Esperamos que os haya picado la curiosidad, como nos picó a nosotros en su día. Y esperamos que mucha gente se anime a colaborar con este tipo de proyectos, ¡La ciencia ciudadana es divertida!.

Créditos imágenes y Astrometrica: iasc.cosmosearch.org

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