Deep sky: яркость поверхности

[raux]

Народ, объясни! Характеристики дипскаев включают в себя общую яркость и яркость поверхности. Что это значит в практическом смысле, т.е.: если мой инструмент берет звезды до 12m, то он возьмет галактику или туманность с общей яркостью 12m или с поверхностной?  И как может яркость поверхности быть выше общей (эскимос, М 57)? 

[Gromov]

Поверхностная яркость, как это следует из названия, имеет размерность [яркость/площадь]. В качестве единицы яркости может быть использована зв. величина, а в качестве единицы площади -- квадратная угловая секунда. Понятно, что если площадь объекта меньше 1 кв. сек., то поверхностная яркость выше интегральной.

[Gromov]

Тьфу, я запутался. Надо думать, применяется не квадратная секунда, а квадратная минута.

[Anatoly 64]

Наконец, яркость излучающей поверхности в астрономии определяется так же, как и в физике. Это понятие применимо только для протяженных (неточечных) источников, поскольку в ней присутствует площадь излучающей поверхности. Так как сила света убывает пропорционально квадрату расстояния до источника, а телесный угол, под которым видна проекция излучающей площадки, также убывает по тому же закону, то яркость источника не зависит от расстояния до него и в астрономии часто измеряется как поток с 1 кв. секунды дуги видимой поверхности источника или же как освещенность, создаваемую таким участком видимой поверхности источника [4]. Для примера, яркость видимой поверхности Солнца около 150000 сб, а средняя яркость полной Луны - примерно 0.25 сб [5].

http://www.distedu.ru/mirror/_astro/hea.iki.rssi.ru/~nick/astro/phot.htm

[Ernest]

Почти никак. Поскольку важной характеристикой ярвляется распределение яркости по телу дипа и перепады контраста.

То есть, как некоторый ориентир они помогут. Хорошо когда то и другое меньше (яркость выше). При этом почти ни каких шансов, если то или другое больше предельной звздной для вашего инструмента. Шансы что-то увидеть повышаются, ести пов. яркость, скажем, на величину-полторы меньше этого предела. И так далее.

Бродила в Сети такая программулинка ODM.exe, которая написана в соотв. с рекомендациями Кларка. Она довольно точно предсказывает видимость типовых дипов в инструмент заданной аппертуры, при заданной яркости неба, размерах дипа и его интегральной яркости.

[Anatoly 64]

При фиксированной интегральной яркости объекта с увеличением угловых размеров уменьшается его поверхностная яркость. Т.е. объект становится все более трудным для обнаружения. ИМХО так.
Гуру всё по полочкам разложил.

[Iskandar]

Пардон, а как же быть с видимой невооруженным глазом М 31 с поверхностной яркостью 13.5 m?

Это - значение поверхностной яркости, "размазанной" на всю площадь галактики (190 х 61 минуту), а центральная её часть, которую мы видим невооруженным глазом, имеет яркость 4.3m.

[dmitryP]

Еще раз привожу ссылку на статью Кларка про оптимальное увеличение для dso. Там довольно разумно изложено и про поверхностную яркость, контраст и их связь с визуальной видимостью. Cо статьи имеется ссылка на статью Мела Бартлеса, посвященную тому же вопросу -- там имеется ссылка на упомянутую Эрнестом программу ODM.

А вообще 13.5^m с кв.минуты -- это не так уж и мало. В полнолунье(!) засветка неба составляет всего... 11.5-12^m с кв.минуты. А небо с ~15^m с кв.минуты можно считать практически незасвеченным (см здесь).

[Doof]

Вопрос непростой!

Отдавая должное исследованиям вышеупомянутых товарищей, хочу обратить внимание на очень важный факт, о котором уже упоминал Iskandar.

Что касается большинства звездных скоплений, особенно рассеянных, то понятие "поверхностная яркость", рассчитанная стандартным образом (mag/площадь) для них практически неприменима! Поскольку мы видим не однородную "туманную массу", а отдельные звезды.
Ни для кого не секрет, что большиство шаровиков гораздо ярче в центре, при этом визуальный размер "ядра" не превышает пары-тройки минут, в то время как общий размер в литературе дают до десяти угл. минут и больше.
Еще более это выражено для "стандартных" галактик E-S, лишь для неправильных - яркость поверхности примерно однородна.

Поэтому пусть вас не пугают знаячения в 13.5m и даже 14m. Вполне возможно, что удаленных спиральных ветвей, вы и не рассмотрите, но область ядра может оказаться и 11m и даже меньше!

Тем не менее, при наблюдении большинства "настоящих туманностей" и неправильных "размазанных" галактик с инт. яркостью 10m, необходимо темное небо и почти равнозрачковое увеличение, хотя апертура инструмента здесь зачастую вторична.

[Aleksey.S]

 А кто нибудь может подсказать,  какая минимальная апертура необходима для   обнаружения всех объектов   каталога Мессье?
И сколько объектов Мессье доступно для бинокуляра 20Х80?

[Doof]

А кто нибудь может подсказать,  какая минимальная апертура необходима для   обнаружения всех объектов   каталога Мессье?
И сколько объектов Мессье доступно для бинокуляра 20Х80?

Рефрактора 70мм хватит.
Для бинокуляра 20x80 доступны все объекты Мессье, но мелкие галактики и планетарки найти будет непросто, а уж рассмотреть и подавно!

[DeggeT]

Наверное М108 и М97 тяжеловаты будут для 70мм. Я бы поднял апертуру где-то до 90-100мм в случае рефрактора, и где то до 120мм в случае ньютона.

[Doof]

Наверное М108 и М97 тяжеловаты будут для 70мм. Я бы поднял апертуру где-то до 90-100мм в случае рефрактора, и где то до 120мм в случае ньютона.

Говорю из личного опыта, поскольку видел данные объекты в Алькор 65мм, который еще и рефлектор вдобавок 
"Волков бояться - в лес не ходить!"(с)

[DeggeT]

Я уверен, что у вас очень хорошее зрение. Думаю вы согласитесь, что не каждый сможет в Алькор увидеть эти обьекты. У меня самого алькор есть, и я ни разу их не видел (правда и не пытался ), но вот в рефлектор 100мм я с трудом нахожу М109, хотя я ни разу не вывозил их за город. Наиболее слабый обьект, который мне удавалось увидеть в городе это галактика 891 в Андромеде, по ред шифту у неё 9,98.

[Doof]

Я уверен, что у вас очень хорошее зрение. Думаю вы согласитесь, что не каждый сможет в Алькор увидеть эти обьекты. У меня самого алькор есть, и я ни разу их не видел (правда и не пытался ), но вот в рефлектор 100мм я с трудом нахожу М109, хотя я ни разу не вывозил их за город. Наиболее слабый обьект, который мне удавалось увидеть в городе это галактика 891 в Андромеде, по ред шифту у неё 9,98.

Несколько странно...

M 108 легче увидеть, чем М 109. А уж NGC 891 - вообще сложный объект даже для 4", тем более в городе!
И вообще, общая яркость - не показатель в наблюдении дипская! Тем более, цифры разнятся от источника к источнику...

То, что не каждый может все увидеть эти объекты в Алькор, безусловно верно. Но я также уверен, что найдутся такие, кто не сможет разглядеть их и в 200мм 
Просили минимальную апертуру...

[Anton2003]

Я уверен, что у вас очень хорошее зрение.

То, что не каждый может все увидеть эти объекты в Алькор, безусловно верно.

Ну, визуальные способности на грани возможного Doof и Vitaliy всем известны...

[DeggeT]

Говорю как есть. М109 я вижу с трудом, её величина по ред шифту 9,81. М108 вообще боюсь, у неё  пишут 10,1. Знаете как говорят: важно не только уметь увидеть то, что есть, но и не увидеть того, чего нету. Я на 100% уверен, что если в городе попытаюсь взять М108, то я скорее заставлю себя поверить, что её увидел, чем увижу её на самом деле.

Из галактик которые я вижу на пределе ещё помню М33, NGC4449, NGC4125, NGC4631, NGC4725, NGC2841 и NGC7331, но хоть и на пределе, я однозначно уверен, что вижу их, а в хорошие ночи даже некоторые подробности можно увидеть.

[Doof]

М108 вообще боюсь, у неё  пишут 10,1. Знаете как говорят: важно не только уметь увидеть то, что есть, но и не увидеть того, чего нету.
Из галактик которые я вижу на пределе ещё помню М33, NGC4449, NGC4125, NGC4631, NGC4725, NGC2841 и NGC7331, но хоть и на пределе, я однозначно уверен, что вижу их, а в хорошие ночи даже некоторые подробности можно увидеть.

Ну, я же говорю, на эти цифры не надо смотреть! Еще более-менее можно смотреть на такую цифру, как поверхностная яркость.
Но наиболее приемлемый для меня лично показатель по галактикам K =  (M_v + SB_ve)/2,
где M_v - интегральная визуальная яркость
SB_ve - визуальная эффективная яркость поверхности (рассчитывается исходя из площади, через которую идет половина светового потока).
Чем эта цифра меньше, тем галактика "легче". Для 4" практически невозможно разглядеть галактики с К>12.5.

Получается:
M 108     К = (10.2 + 12.7)/2 = 11.45
М 109     К = (10.0 + 12.7)/2 = 11.35
NGC 891  К = (9.8  + 12.9)/2 = 11.35

Т.е. галактики примерно одинаковы! Но объективно, NGC 891 -  труднейшая из трех, потому что у нее пылевая полоса по центру.
М 109 - имеет яркое ядро, но ветви разглядеть непросто! А у М 108 почти одинаковая яркость по всему диску.

Кстати, этот пример хорошо иллюстрирует, что для полного счастья необходимо вводить еще какой-нибудь коэффициент, учитывающий распределение яркости по диску, поскольку галактики имеют очень различную форму.

[DeggeT]

Интересный пример, но вот вы же сами пользуетесь сомнительными данными. К примеру та же Cartes du Ciel для 891 показывает Surface Brightness 13.6, а визуальную 9,9. Считаем, и выходит 11,75. Явно больше, а ведь в городе это играет ещё большую роль. Но вопрос не только в том, где брать провереные данные, а в особенностях разных обьектов, как та же 891 с шлейфом, или как М33. А ещё большое значение при наблюдениях в городе имеет высота над горизонтом, и ещё куча всяких ньюансов, думаю всем это знакомо.

[Doof]

Интересный пример, но вот вы же сами пользуетесь сомнительными данными. К примеру та же Cartes du Ciel для 891 показывает Surface Brightness 13.6, а визуальную 9,9. Считаем, и выходит 11,75. Явно больше, а ведь в городе это играет ещё большую роль. Но вопрос не только в том, где брать провереные данные, а в особенностях разных обьектов, как та же 891 с шлейфом, или как М33. А ещё большое значение при наблюдениях в городе имеет высота над горизонтом, и ещё куча всяких ньюансов, думаю всем это знакомо.

Будьте внимательнее! Я использую не простую surface brightness, а SB_ve. Которая считается по достаточно сложному алгоритму, а не в лоб, как в данном случае.
Условия наблюдений, конечно играют не последнюю роль. Разумеется, нет особого смысла наблюдать при небе хуже 5m 

Вообще, проблема реальности наблюдений того или иного объекта, весьма непроста. И никакие цифры не скажут со 100% достоверностью, что объект будет виден в тот или иной инструмент. Я просто хочу предостеречь от фильтрации объектов исходя только из одного параметра, будь то яркости или что-то иное.
Ответ может дать только опыт наблюдений.