خبراؤنا يعاينون أحدثَ المعدات الفلكية

كاميرا تصوير فائقة لأعماق السماء تكشف المجرات البعيدة بالتفصيل

كلمات: تيم جاردين

أدخلت شركة Altair Astro أخيراً كاميرات فلكية كبيرة الحجم إلى مجموعتها الشاملة. وفي هذا الشهر نضع واحدة من هذه الكاميرات على المحك: إنها الكاميرا الملونة Hypercam AA24CFX 14-bit. يتطلب مستشعر كاميرا AA24CFX الكبير تلسكوباً يمكنه توفير دائرة تصوير واسعة ومسطحة مناسبة مع تصحيح جيد للألوان. ركَّبنا الكاميرا مع تلسكوبنا الكاسر الثلاثي 150 مم، الذي يعطي دائرة صورة مسطحة 44 مم، ويضيء المستشعر بأقل قدر من مشكلات التظليل. وبنحو ملائم، فإن لولب التثبيت الأمامي للكاميرا هو M54 X 0.75 مم، الذي يسمح بمرور الضوء من دون عائق. يمكن أن تقلل حواف التخفيض الاختيارية هذا إلى M48، لكننا تمكنا من الاستفادة من التركيبات الأكبر في معداتنا. وككاميرا ملونة مع نافذة مستشعر IR + UV (الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية) مفلتر، وجدنا أنه لا حاجة إلى فلاتر (مرشحات) إضافية، وتمكنا من تركيب الكاميرا AA24CFX على تلسكوبنا مباشرة. يمكن أيضاً استخدام فلاتر حديثة متعددة النطاقات مع هذه الكاميرا، مع مراعاة الحفاظ على مسار الضوء من دون عائق.

تبين أن إعداد الكاميرا هو أمر بسيط، وذلك على الرغم من أن حاسوبنا لا يفي تماماً بالمواصفات المتطورة الموصى بها (وهي نظام تشغيل Windows 10 Pro 64-bit؛ ومعالج Intel i7؛ وذاكرة وصول عشوائي (RAM) بسعة 16 غيغابايت). تتوافر برامج تشغيل النسخ الاحتياطي على قرص، لكننا أنزلنا أحدثها من موقع Altair Astro، وعندما أوصلنا الكاميرا فقد جرى التعرف عليها على الفور، وصارت جاهزة للعمل باستخدام برنامج AltairCapture. من الجدير بالذكر أن كاميرا AA24CFX تتطلب مصدر طاقة بتيار مستمر بجهد 12 فولت؛ جرى تزويد وحدة طاقة (بطارية) أساسية مع قابس التيار الكهربائي ضمن المجموعة، ولكن لسهولة العمل، فقد تمكنا أيضاً من تشغيلها باستخدام بطاريتنا 12 فولتاً من مرصدنا. 

حفظها باردة

بمجرد التشغيل، أدرنا نظام التبريد الكهروحراري (TEC) وتركنا الكاميرا تستقر حرارياً عدة دقائق، وهو ما يسمح لها بالتبريد إلى درجة معقولة تبلغ 10°س. وحتى مع شريحة كبيرة كهذه، فإن منفذ اتصال USB 3.0 هو أداة بينية سريعة، وقد استخدمنا التركيز المباشر مع معدل إطار ثابت لضمان الحصول على تركيز جيد. لكن، هذه الكاميرا الكبيرة ليست مصممة لتطبيقات بمعدل إطار سريع، مثل تصوير الكواكب، لكننا كنا نحصل تقريباً على 5 إطارات في الثانية بإطار كامل، بوضع 14 بت، وما يصل إلى 15 إطاراً في الثانية لمنطقة اهتمام أصغر. توضح هذه النتائج كيف ينتج مستشعر بدقة 24 ميغابكسل عملية نقل سلس لكميات كبيرة من البيانات.

الكاميرا AA24CFX هي كاميرا بمستشعر CMOS تقدم مجموعة من إعدادات الكسب Gain. للتأكد من إمكانية الحصول على بعض الصور التي يمكن استخدامها للمراجعة، نبدأ عادةً باستخدام درجة كسب منخفضة، وهو ما يمنحنا نقطة مرجعية يمكن التنبؤ بها ومفيدة. بعد ذلك إذا أتاحت ظروف السماء الفرصة، يمكننا المضي قُدماً لتجربة إعدادات الأخرى. تتطلب إعدادات الكسب المنخفض تعريضات ضوئية Longer exposures أطول، ويمكن أن تبرز هذه المشكلات المتعلقة بالضجيج Noise (الآثار والشوائب غير المرغوب فيها) أو وحدات البكسل غير المستقرة أو التوهج المضخم Amp glow. في هذا الصدد، كانت نتائج الكاميرا AA24CFX استثنائية بكل بساطة.

أخذنا سلسلة من التعريضات المفردة مدة 15 دقيقة، ثم وضعناها جانبياً لرؤية النتائج. لم يكن هناك توهج مضخم مرئي على الإطلاق، كما أن النقص العام للضجيج ووحدات البكسل الساخنة أو الباردة أنتج صوراً ممتازة. أثبتت السلسلة أنها مقبولة جداً، حتى من دون معايرة إضافية باستخدام إطارات داكنة.

كشف الألوان

بمجرد تكديسها وجدنا أن سلسلة تعريضات من 10 و15 دقيقة التقطناها لمجرة المرأة المسلسلة، M31، كشفت عن تفاصيل رائعة داخل أذرع المجرة. ظهرت لمحات لمناطق تشكل النجوم باللون الأرجواني المحمر، في حين جرى إبراز العناقيد والتجمعات النجمية بتفاصيل مذهلة. جرى التحكم جيداً في الألوان في مركز المجرة شديد السطوع، مما سمح للألوان الطبيعية لأشرطة الغبار بالتألق فيها.

استمرت النتائج المذهلة عندما اختبرنا الكاميرا AA24CFX على مجموعة من أجرام أكبر؛ لقد زادت من تفاصيل أجرام أعماق السماء، مثل الثريَّا Pleiades، M45، والعنقود المزدوج Double Cluster (NGC 869 وNGC 884) ومجرة دولاب الهواء Pinwheel، M101. وكان مما يلفت النظر أن صورة اختبارية مدتها 10 دقائق للمجرة الحلزونية NGC 891، التُقطت في سماء الضواحي، قد كشفت عن عدد كبير من المجرات الصغيرة في الخلفيةــ عشرات منها، أكثر من مئة في إطار واحد.

بإيجاز: أظهرت نتائجنا- حتى من اختباراتنا المحدودة والأساسية- أن الكاميرا AA24CFX هي كاميرا ذات قدرة فائقة، وتنسيق كبير، وضجيج منخفض، وقادرة على إنتاج صور مذهلة. 

مستشعر CMOS حسَّاس

يبلغ حجم شريحة مستشعر CMOS كاملة الإطار في الكاميرا AA24CFX 36 X 24 مم، مما يمنح مساحة كبيرة لالتقاط الصور تبلغ 864 مم2. المستشعر IMX410 هو وحدة إضاءة خلفية من صنع شركة سوني Sony، ويجري ترتيب وحدات البكسل في مصفوفة 6,064 X 4,040. يجعل هذا وحدات البكسل المفردة كبيرة نسبياً، ومن ثم تتحسن الحساسية في حين يجري تقليل الضجيج غير المرغوب فيه. تجعل نسب ثانية قوسية/بكسل النموذجية التي تحصل عليها باستخدام التلسكوبات (مثل الكواسر الكبيرة وشميدتــكاسغرين والنيوتونية) هذه الكاميرا اختياراً معقولاً كخيار للتصوير الملون، عالي الأداء، واللقطة الواحدة.

نظراً إلى أنها كاميرا 14 بت، فإن AA24CFX لديها مجال من أكثر من 16,000 مستوى من الرمادي، وهذا المجال الديناميكي المذهل يمكِّنها من التعامل مع المعالم الساطعة جداً في أجرام السماء البعيدة جنباً إلى جنب مع الأجرام الخافتة جداً.

في الواقع عندما مددنا stretch صورَ النجوم الفتية الساطعة في عنقود الثريَّا، M45، للكشف عن السديم الانعكاسي والغباري الخافت الذي يحيط بهذا العنقود الشهير، لم تتعرض لضرر. في الواقع إن قدرة هذه الكاميرا الحساسة على إخراج مجرات صغيرة خافتة جداً من سماء الضواحي العادية أمر مثير للإعجاب حقاً.

زودت الكاميرا بعلبة بلاستيكية مصفحة مصبوبة مع حشوات من الفوم لحماية الكاميرا من الأذى في أثناء نقلها أو تخزينها. توجد بالداخل حواجز فاصلة تسمح للكاميرا- إضافة إلى وحدة طاقة باستطاعة 12 فولتاً، وكبل USB 3.0 – بالتخزين بأناقة في مكان واحد. يمكن استخدام الأقفال لتأمين العلبة للضرورة. 

صورة مجسمة لمجرة المرأة المسلسلة، M31، التقطت بكاميرا AA24CFX وتلسكوب كاسر Sky-Watcher Esprit 150ED، بتعريضات ضوئية بطول 10 و15 مدة 3 ساعات

صورة عنقود الثريَّا Pleaides، التُقطت بالمجموعة ذاتها، بتعريضات ضوئية بطول 10 مدة ساعة و20 دقيقة