Astronomía

Qué descubrimientos provienen del proyecto DASCH (Digital Access to a Sky Century @ Harvard)

Qué descubrimientos provienen del proyecto DASCH (Digital Access to a Sky Century @ Harvard)


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La respuesta de @astrosnapper a la pregunta ¿Podrían usarse ocultaciones estelares para inspeccionar los objetos del cinturón de Kuiper? menciona el proyecto TAOS-II y las mediciones de ocultación de asteroides (que ocurren en una escala de tiempo de segundos) y eso me hizo pensar en el término Astronomía en el dominio del tiempo.

Una búsqueda rápida me llevó a una publicación de Astrobites con un título pegadizo Un gran paso hacia atrás para la astronomía en el dominio del tiempo que (entre otras cosas) describe el proyecto DASCH (Acceso digital a un siglo del cielo en Harvard).

La publicación tiene fecha de 2012 y dice:

El proyecto está trabajando para (1) escanear digitalmente todas las placas, (2) detectar fuentes en las placas, (3) asignar coordenadas físicas a las placas y (4) medir / calibrar las magnitudes de todas las fuentes. El producto final será una base de datos disponible públicamente que se puede consultar para producir la curva de luz de 100 años para objetos individuales. Como parte del proyecto, el equipo tuvo que desarrollar un escáner especializado, ya que las unidades disponibles comercialmente habrían sido demasiado lentas para terminar el proyecto en algo parecido a una cantidad de tiempo razonable. Tal como está, cuando funciona con la máxima eficiencia, el proyecto ahora puede escanear y analizar 400 planchas al día. En el momento de redactar este artículo, se han escaneado 38,346 placas (~ 8% de finalización; consulte la Figura 2 para ver un mapa de su cobertura actual) y ya se han medido más de 2.700 millones de magnitudes.

El artículo termina con:

... Dado que solo hemos recorrido el 8% del proceso de análisis de las placas, podemos esperar más descubrimientos interesantes de esta encuesta en los próximos años.

Ahora han pasado seis años. Es de suponer que la velocidad de escaneo se ha acelerado un poco y se ha escaneado una fracción mucho mayor de las placas, y también se han mejorado las técnicas para reducir y analizar las enormes cantidades de datos.

Desde 2012, ¿qué nuevos descubrimientos se han realizado a partir de este esfuerzo? Es posible que haya demasiados para enumerarlos, por lo que algunos aspectos destacados y un enlace a un resumen podrían ser la mejor manera de responder.


El más notable que conozco es la detección del oscurecimiento secular de la estrella de Boyajian (KIC 8462852), como se describe en Schaefer (2016). Seguimiento de Schaefer et al. (2018) sugieren que las proporciones de atenuación en las bandas de BVRI son consistentes con el polvo, aunque se desconoce la razón de la falta de exceso de infrarrojos detectable.

Los datos de DASCH también se han utilizado para restringir el período orbital del objeto anillado que transita por J1407, ver Mentel et al. (2018). Las placas DASCH no mostraron ningún tránsito previo en los datos, descartando una gran fracción de períodos orbitales y abriendo la posibilidad de que el objeto anillado J1407b no esté unido gravitacionalmente a J1407.


Proyecto DASCH del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica - Logbook MC # 09

El Observatorio de la Universidad de Harvard pasó más de un siglo fotografiando el cielo nocturno. Quedan más de 500.000 fotografías en placas de vidrio de esta inversión en ciencia y tecnología que ha alterado el campo. Hoy en día, estas placas se están digitalizando con el propósito de poner los datos analógicos a disposición de los científicos y el público con el fin de estudiar fenómenos que de otro modo estarían ocultos en las profundidades del tiempo. Si bien la mayoría de las placas contienen entre 50.000 y 100.000 estrellas, muy pocas en cada placa se han examinado o estudiado. DASCH, un acceso digital a un siglo del cielo en Harvard, tiene como objetivo preservar las placas al digitalizarlas y al mismo tiempo medir tanto la posición como el brillo de cualquier objeto en la fotografía. Como parte del proceso tenemos que digitalizar los metadatos asociados a cada imagen. Esto es de suma importancia porque sin los metadatos no podemos entender correctamente cómo el brillo y la posición de las estrellas cambian con el tiempo. Con menos de 25 años de observaciones continuas del cielo con cámaras CCD, la colección de placas de vidrio fotográfico nos permite una forma única de interpretar las variaciones de las estrellas durante más de un siglo.

A medida que se transcribieron los metadatos y se digitalizaron las placas, los científicos ya han encontrado fenómenos inesperados. Uno de los hallazgos más emocionantes son los pares de estrellas enanas y agujeros negros que hacen erupción durante un mes cada 50-100 años. Antes de DASCH, solo se sabía que existían dos de ellos. En los últimos dos años, con menos del 10% de las placas digitalizadas, DASCH ha encontrado tres más. La esperanza es que a medida que encontremos más de estos y los caractericemos, podamos comprender mejor la evolución de las estrellas en nuestra galaxia. Otro resultado interesante fue la identificación de estrellas cuyo brillo cambia en un factor de 4 en escalas de tiempo de 50 a 100 años. Independientemente de los telescopios que haya utilizado hoy, los más grandes en tierra como el Keck en Hawai o el telescopio espacial Hubble, sin la posibilidad de evaluar las estrellas durante largos períodos de tiempo, estos descubrimientos serían imposibles.

Lo invitamos a usted, al público ya científicos de todo el mundo a visitar nuestro sitio web http://dasch.rc.fas.harvard.edu/. Si navega a la pestaña de imagen de búsqueda, puede escribir cualquier objeto que desee. Si tenemos placas digitalizadas para las que se incluye ese objeto, el sitio web generará una gráfica de su brillo vs.tiempo. Esperamos que pueda ayudarnos a transcribir los metadatos para que podamos digitalizar las placas y hacer muchos más descubrimientos interesantes.

El libro de registro MC # 9 contiene información sobre las placas fotográficas MC5264 - MC6442, que fueron tomadas entre abril de 1914 y septiembre de 1914 por el telescopio doble de Harvard Metcalf de 16 pulgadas ubicado en Cambridge, Massachusetts.

Para obtener más información sobre el proyecto DASCH, visite nuestro sitio web en http://dasch.rc.fas.harvard.edu/.

Antes de los iPhones y las computadoras portátiles, existían las computadoras humanas, algunas de las cuales trabajaban en el Observatorio de la Universidad de Harvard. Mujeres como Henrietta Swan Leavitt, William Fleming y Annie Jump Cannon hicieron algunos de los descubrimientos más importantes de la astronomía a principios del siglo XX. Su trabajo incluso apareció en la serie de televisión Cosmos, conducida por Neil deGrasse Tyson. Ahora, Harvard está buscando su ayuda para transcribir los libros de registro que registran las observaciones de un siglo detrás (y más allá) de sus descubrimientos. Aprenda a transcribir este proyecto y comience ahora.


Para el público

El Centro de Astrofísica organiza Noches de Observatorio Público, presenta conferencias públicas y colabora con museos para compartir el trabajo de nuestros científicos con el público en general.

Compartir el trabajo de nuestros científicos e ingenieros es un principio fundamental en el Centro de Astrofísica | Harvard y Smithsonian. A través de una serie de eventos públicos y una historia de colaboración con museos y planetarios, nuestro objetivo es hacer que nuestra investigación sea accesible al público y brindarle una comprensión y una apreciación más profundas de la astrofísica directamente.


Cómo las computadoras humanas de Harvard y # x27 ayudaron a inventar la astronomía moderna

Observatorio de la Universidad de Harvard

El Observatorio de la Universidad de Harvard (ahora el Centro de Astrofísica) en Cambridge, Massachusetts, ha sido durante mucho tiempo un bastión de la investigación astronómica, su historia se remonta a la fundación del centro en 1839. Pero durante los primeros cuarenta años de su existencia, el HCO fue literalmente un club de viejos. Si bien las astrónomas aficionadas ayudaron a financiar e incluso a construir los telescopios del observatorio, "no se consideró apropiado permitirles salir al techo, por la noche, por su cuenta, para usar instrumentos", dijo Daina Bouquin, bibliotecaria en jefe de la Biblioteca Wolbach del Centro de Astrofísica y líder del proyecto PHaEDRA, dijo a Engadget.

"El comienzo de toda la capacidad para hacer eso comienza como la fotografía, con la gente armando estos estudios de todo el cielo", continuó. "Y el primer grupo de personas que hizo eso, reunir un estudio completo de todo el universo visible en ese momento fue Harvard Computers".

computadoras de mujeres específicamente para realizar análisis detallados de la creciente colección de fotografías en placas de vidrio del observatorio. "Básicamente, el advenimiento de la fotografía y la fotografía con placas de vidrio, en particular, permitió a las mujeres involucrarse con la ciencia por primera vez", dijo Bouquin.

Pero ay de aquellos que subestiman las contribuciones de las computadoras a la astronomía moderna. Tomemos a Henrietta Swan Leavitt, uno de los primeros miembros de la HCO, por ejemplo. Estudió las estrellas Cefeidas. Estas estrellas se atenúan y brillan a intervalos regulares dentro de un rango establecido de luminosidad. En la era de Leavitt, el mapa del universo era efectivamente plano, el concepto de pozos de gravedad aún estaba a años de su formulación y los astrónomos eran efectivamente incapaces de medir la distancia en el espacio. Pero a través de sus rigurosas observaciones y análisis, Leavitt desarrolló la relación de luminosidad del período, que ahora se llama Ley de Leavitt.

Es posible que no haya oído hablar de Leavitt, pero probablemente esté familiarizado con un hombre llamado Edwin Hubble. La primera fue nominada al Premio Nobel después de su muerte "porque esta relación que ella notó solo se puede ver en muchas, muchas placas y las reducciones muy extrañas que hizo, terminó siendo la base del trabajo de Hubble", dijo Bouquin. . "Lo hizo para que pudieras saber la distancia, y entonces, cuando Hubble tomó ese cálculo y lo incorporó a su trabajo, pudo demostrar que no éramos la única galaxia".

El trabajo de Leavitt también es fundamental para las teorías de la relatividad y la curvatura del espacio de Einstein. "Nuestra comprensión de si el universo es la galaxia o algo mucho más grande que eso", exclamó Bouquin, "proviene del trabajo de esta única mujer que estudia estas placas".

A través de su trabajo, Harvard Computers compiló más de 2500 libros de registro llenos de mediciones precisas y gráficos de sus análisis, "lo que estaban haciendo, lo que están escribiendo, sus notas y sus técnicas - todos los metadatos, esencialmente - sobre sus observaciones "se incluyeron en los libros de registro, dijo Bouquin.

Pero una vez finalizados, estos libros de registro se olvidaron en gran medida. Pasaron más de cuatro décadas siendo transferidos entre varios archivos y bibliotecas dentro de la escuela. "Simplemente se fueron con los platos", dijo Bouquin. "Y gran parte del enfoque durante mucho tiempo ha estado en obtener los datos de las placas, porque esas son realmente las magnitudes y la fotometría en las curvas de luz que los científicos necesitan".

Trabajadores estudiantes de DASCH escaneando placas

De hecho, los investigadores han pasado los últimos 15 años digitalizando la colección de placas de vidrio de la escuela como parte del programa DASCH (Digital Access to a Sky Century @ Harvard). La digitalización de estas placas ayuda a los astrónomos a comprender mejor la evolución del universo (incluso en una escala de tiempo tan corta). "Sabemos que el universo es muy, muy, muy antiguo y la capacidad de retroceder más de 100 años, es algo muy singular que podemos hacer con estas placas", dijo Bouquin. "Pero todos los metadatos que podrían usarse para vincularlos a cosas en la literatura moderna están en realidad en los cuadernos".

Cuando Bouquin fue contratada como Bibliotecaria Principal hace unos años, ella y su equipo colaboraron con Lindsay Smith Zrull, la curadora de la Colección de Placas Fotográficas Astronómicas de la HCO, y comenzaron a buscar en las cajas de placas. Una vez que se dieron cuenta de que los registros podrían digitalizarse de manera similar y publicarse en el sistema de datos astrofísicos (ADS) de la NASA, piense en un PubMed para astrónomos, defendieron la financiación del programa PHaEDRA. El proyecto ahora aprovecha tanto los recursos de Harvard como el Centro de Transcripción Smithsonian.

En cuanto a por qué la escuela recién ahora decidió archivar mejor estos trabajos, Bouquin respondió: "Creo que fue un buen momento. Honestamente, la gente se preocupa en este momento, por las mujeres en la ciencia, cuando tal vez hace 20 años, deberían haberlo hecho, pero no lo hicieron". t. "

Los libros inspeccionados se envían luego al laboratorio de digitalización de Harvard, donde se convierten en imágenes digitales de cada página. Luego, esos archivos de imágenes se transfieren a la NASA para su publicación en el ADS. "Básicamente crean un registro, para cada libro", continuó Bouquin. "Así que cada página tiene su propio enlace que se puede resolver. Y cada libro tiene su propio registro en ADS. Y luego tomamos los enlaces que crearon para cada página y se los damos al Smithsonian".

El centro de transcripción del Smithsonian luego procesa esas imágenes para que un grupo de voluntarios humanos las transcriban manualmente. Una vez que esas transcripciones están completas, también se retroalimentan en el ADS, lo que permite a cualquiera buscar datos en estos libros de registro de la época victoriana tan fácilmente como lo haría con un artículo moderno. "Si quisiera encontrar uno de estos cuadernos", dijo Bouquin. "Tiene su propia codificación para que pueda buscar solo en esos cuadernos o simplemente aparecerá en los resultados de búsqueda de texto completo, como cualquier otra cosa".

Bouquin calcula que su equipo está casi en la parte del proceso que exige el manejo físico de los libros de registro. "Casi hemos terminado con todo el escaneo y una especie de transferencia técnica y física de los materiales, conservándolos todos", señaló. "Solo tenemos las imágenes arriba y luego las transcribimos y listo".

Pero incluso una vez que se transcriban todos estos libros, Bouquin tiene más planes para la colección de platos. Una vez que se complete el proceso de transcripción inicial, el equipo de Bouquin espera volver a revisar y etiquetar cada página del libro de registro escaneada con su placa de vidrio correspondiente.

Si bien los números de placa a menudo se escribieron en los libros de registro, hay poca rima o razón en sus etiquetas. "Es posible que la gente simplemente haya puesto el número y no el prefijo. Por lo tanto, es difícil hacer coincidir los cuadernos con las placas usando solo las transcripciones", dijo Bouquin. "Entonces, ¿qué vamos a hacer que la gente etiquete los números de placa, de modo que podamos realmente cuando abra el cuaderno en ADS, idealmente, también tenga una lista de todas las placas que van con ese cuaderno y pueda vincular directamente a los datos que salen de la placa ".

Eventualmente, Bouquin espera aprovechar este proceso para entrenar datos para una IA. "Queremos usar [las etiquetas del libro de registro] para entrenar un algoritmo para buscar bocetos en otros libros de registro de archivo, porque no somos el único lugar que tiene registros de observación antiguos", admitió Bouquin. "Podría usar el aprendizaje automático, luego basado en los conjuntos de datos de etiquetas, para depurar y encontrar observaciones antiguas de diferentes objetos".

"Creo que es realmente gratificante que tanta gente esté viendo valor en esto en este momento", razonó Bouquin. "Estas personas eran científicos y estaban haciendo ciencia real y nosotros realmente no sabemos necesariamente los nombres de las personas que nos dieron nuestra comprensión fundamental de la naturaleza de la realidad, lo cual es un poco problemático para mí".

"Las mujeres han estado ahí todo el tiempo, todavía están haciendo un trabajo realmente importante hoy", concluyó. "Este es un gran continuo".

Si está interesado en ayudar a transcribir estos libros de registro, diríjase a la página del Proyecto PHaEDRA de la Biblioteca Wolbach para obtener más detalles.

Imágenes: Harvard College Observatory (# 1,3,4) Harvard College Observatory - Proyecto DASCH (# 2 placas cuadradas)


Proyecto de transcripción

¡Presentamos el Proyecto PHAEDRA! La Biblioteca John G. Wolbach se ha unido al equipo. Estamos trabajando para digitalizar y transcribir cuadernos de algunas de las computadoras femeninas más famosas del Harvard College Observatory, incluidas Henrietta Leavitt y Annie Jump Cannon. Los próximos proyectos incluyen más trabajo histórico del Harvard College Observatory.

¿Está interesado en realizar la transcripción para la Colección de placas fotográficas astronómicas o cualquiera de las filiales del Smithsonian? ¡Siempre podemos usar voluntarios y usted puede ayudar desde la computadora de su casa! Consulte nuestros proyectos y regístrese para ayudar aquí: Smithsonian Transcription Center Gracias a estos voluntarios, hemos transcrito completamente todos los metadatos de DASCH de los cuadernos de registro históricos. ¡Gracias! Estas transcripciones permiten que el proyecto DASCH continúe escaneando nuestras 500.000 fotografías en placas de vidrio y proporcione datos astronómicos para investigadores de todo el mundo.

Para preguntas de prensa sobre los esfuerzos de transcripción, consulte el informe a continuación:

El Harvard College Observatory (HCO) alberga la colección más grande del mundo de imágenes fotográficas negativas en placas de vidrio (en su mayoría de 8 x 10 pulgadas) (

450.000 placas) y espectros (

100.000 placas) de las estrellas sobre todo el cielo (tanto al norte como al sur). Las placas fueron tomadas por más de 20 telescopios de Harvard en los EE. UU., Perú, Sudáfrica y otros desde 1885-1992. La historia de las "mujeres computadoras" que catalogaron y analizaron esas placas (principalmente de 1890 a 1940), tanto las imágenes de la variabilidad temporal de las estrellas como los espectros para la primera clasificación de estrellas, está maravillosamente narrada en el libro reecent de Dava Sobel, El universo de cristal. Un tesoro de

2400 cuadernos y diarios de estas mujeres ahora se están transcribiendo sistemáticamente para que estén disponibles en línea para el acceso público por parte del Preservando los primeros datos y la investigación en astronomía de Harvard (PHaEDRA), realizado conjuntamente por la HCO y el Observatorio Astrofísico Smithsonian (SAO), que juntos constituyen el Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica. La

450.000 placas de vidrio para imágenes están siendo escaneadas y digitalizadas a alta resolución por el Acceso digital a un siglo del cielo en Harvard (DASCH) (apoyado por NSF), ahora casi a la mitad, para el acceso tanto científico como público a las imágenes de la placa y el brillo derivado de cada estrella en cada placa para permitir los primeros estudios de variabilidad estelar en escalas de tiempo desde


Proyecto DASCH del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica - Libro de registro MF # 27

El Observatorio de la Universidad de Harvard pasó más de un siglo (1885-1992) fotografiando repetidamente el cielo nocturno con telescopios en los hemisferios norte y sur. Quedan más de 500.000 fotografías en placas de vidrio, casi 3 veces más grandes que la siguiente colección más grande. Esta inversión de un siglo en imágenes repetidas de cada porción del cielo jugó un papel importante en el cambio de nuestra comprensión del lugar del ser humano en el cosmos. Si bien la mayoría de las placas contienen entre 50.000 y 100.000 estrellas, muy pocas en cada placa se han examinado o estudiado.

DASCH, Digital Access to a Sky Century en Harvard, tiene como objetivo preservar las placas digitalizándolas. Una vez digitalizado, el software personalizado mide tanto la posición como el brillo de cada objeto resuelto en cada placa. El software mide con precisión en qué parte del cielo se tomó la imagen. Sin embargo, para que la posición y el brillo sean útiles para los estudios de la variabilidad de cualquier objeto, debemos tener la fecha y la hora de la exposición. Esto solo puede provenir de los libros de registro en los que el operador original del telescopio registró los detalles de cada exposición. Necesitamos su ayuda para transcribir los libros de registro originales escribiendo partes seleccionadas de la entrada del libro de registro para cada placa. Una vez que tenemos los metadatos y escaneamos las placas, podemos estudiar la variabilidad de las estrellas (y los agujeros negros en el centro de las galaxias conocidas como cuásares) que ahora es un campo "caliente" en astronomía comúnmente conocido como "Astrofísica del Dominio del Tiempo". La digitalización de la colección de placas de vidrio fotográfico de Harvard permite estudiar las variaciones temporales de estrellas (y quásares), por primera vez en escalas de tiempo de días a un siglo.

Como algunos de los metadatos se han transcrito y actualmente alrededor del 15% de las placas se han digitalizado, los científicos de Harvard ya han encontrado fenómenos inesperados. Algunos de los hallazgos más interesantes son los pares de estrellas enanas y agujeros negros que hacen erupción durante un mes cada 50-100 años. Antes de DASCH, solo se conocían dos estallidos históricos de estos agujeros negros. En los últimos dos años, con menos del 10% de las placas digitalizadas, DASCH ha encontrado tres más. Al medir sus estallidos históricos y tiempos de recurrencia, podemos deducir cuántos nos faltan y cuántos deben haber en nuestra galaxia. Sus entradas de metadatos del libro de registro permitirán muchos otros estudios interesantes hechos posibles por DASCH, como la habitabilidad de los planetas descubiertos por el Telescopio Espacial Kepler alrededor de otras estrellas, algunas de las cuales pueden tener destellos violentos solo revelados por la perspectiva de 100 años.

Lo invitamos a usted, al público y a científicos de todo el mundo a visitar el sitio web de DASCH. Si navega a la pestaña de búsqueda de imágenes, puede escribir las coordenadas precisas en el cielo o el nombre astronómico de cualquier objeto que desee. Si tenemos placas digitalizadas para las que se incluye ese objeto, el sitio web generará un gráfico de su brillo frente al tiempo, una curva de luz. Esperamos que pueda ayudarnos a transcribir los metadatos de los libros de registro del telescopio. Con su ayuda durante el próximo año, podemos completar la digitalización y el análisis completo de todas las placas para 2017. A medida que avanza el escaneo, tanto las imágenes como el acceso a las curvas de luz se publican en su totalidad a través de las publicaciones de datos (3 de las 12 planificadas ya están disponibles) en el sitio web de DASCH.

El libro de registro MF # 27 contiene información sobre las placas fotográficas MF38020 - MF39875, que fueron tomadas entre 1949 y 1952 por el telescopio triplete Metcalf de 10 pulgadas de Harvard ubicado en Bloemfontein, Sudáfrica.

Para obtener más información sobre el proyecto DASCH, visite nuestro sitio web en http://dasch.rc.fas.harvard.edu/.

Antes de los iPhones y las computadoras portátiles, existían las computadoras humanas, algunas de las cuales trabajaban en el Observatorio de la Universidad de Harvard. Mujeres como Henrietta Swan Leavitt, William Fleming y Annie Jump Cannon hicieron algunos de los descubrimientos más importantes de la astronomía a principios del siglo XX. Su trabajo incluso apareció en la serie de televisión Cosmos, conducida por Neil deGrasse Tyson. Ahora, Harvard está buscando su ayuda para transcribir los libros de registro que registran las observaciones de un siglo detrás (y más allá) de sus descubrimientos. Aprenda a transcribir este proyecto y comience ahora.


El enfoque de bajo costo para escanear placas de vidrio históricas produce una sorpresa astronómica

El refractor Ritchey de 24 pulgadas, ahora en exhibición en el Smithsonian. Crédito: Wikimedia Commons / Dominio público

Nunca se sabe qué nuevos descubrimientos se esconden en las antiguas observaciones astronómicas. Durante casi cien años, a partir de finales del siglo XIX, la fotografía con placas de vidrio seco recubiertas de emulsión fue el estándar de elección utilizado por los grandes observatorios y estudios astronómicos para documentar y obtener imágenes del cielo. Estas enormes colecciones de placas de vidrio todavía se encuentran en todo el mundo, archivadas en bibliotecas de observatorios y archivos universitarios. Ahora, un nuevo proyecto muestra cómo podríamos traer de vuelta a la luz las historias contadas en estos viejos platos.

Se estima que más de 2,4 millones de placas de vidrio se encuentran en colecciones solo en América del Norte. Estos se tomaron a partir de la década de 1890 hasta la década de 1970, cuando los detectores CCD (dispositivo de pareja cargada) comenzaron a conectarse para la astronomía. De estos, solo se estima que 400.000 placas han sido digitalizadas con calidad de investigación, sobre todo por los proyectos DASCH (Digital Access to the Sky Century en Harvard) y APPLAUSE (The Archives of Photographic Plates for Astronomical USE).

Un equipo del Departamento de Astronomía y Astrofísica de la Universidad de Chicago y el Instituto Kavali de Astrofísica Cosmológica se preguntaron si podría haber una manera más fácil de llevar estas viejas placas a la era digital moderna.

"El proceso de escaneo de placas es bastante simple", dijo Will Cerny (Universidad de Chicago) a Universe Today. "Después de seleccionar una placa, nos aseguramos de que la superficie esté limpia para que las partículas de polvo no se confundan con estrellas en la imagen final. Luego, configuramos nuestro escáner a la mejor calidad posible y producimos un archivo de imagen. En efecto , consideramos que el escáner es un instrumento científico: por cada pequeña información en la placa, obtenemos una reproducción digital de la cantidad de luz transmitida a través de la fotografía. Desde allí, cargamos el archivo resultante en un sitio web que mapea las coordenadas celestes en la imagen, que también crea un archivo en un formato estandarizado para el análisis astronómico ".

La placa de 1903 (negativa, con estrellas brillantes sobre un fondo negro) que muestra la supernova previamente desapercibida (en un círculo). Crédito: W. Cerny / Equipo de digitalización de placas de Yerkes

El equipo se dirigió a una fuente cercana, el Observatorio Yerkes. Para el estudio, el equipo de digitalización de placas de Yerkes quería una placa ideal para calibrar tanto el brillo estelar como el fondo del cielo, cubriendo una franja de cielo ubicada lejos del plano galáctico. El equipo también quería placas tomadas en excelentes condiciones de cielo, con exposiciones prolongadas que mostraran una buena variedad de objetos galácticos y extragalácticos para medir la magnitud límite.

Ubicado a orillas del lago de Ginebra en el sur de Wisconsin y construido por el astrónomo y fabricante de telescopios estadounidense George Ellery Hale en 1897, el Observatorio Yerkes también alberga una colección de 150.000-200.000 placas de vidrio. Aunque Yerkes alberga el gran telescopio de 40 ", el refractor operativo más grande del mundo, la mayoría de las placas de la colección se tomaron utilizando el reflector Ritchey de 24 pulgadas en Yerkes a partir de 1901 o en el Observatorio McDonald en el oeste de Texas.

La era y la utilización de placas de vidrio para la astrofotografía eran a menudo tediosas y engorrosas. A menudo, los astrónomos tenían que dar forma personalizada a las placas para adaptarse a cámaras específicas a mano utilizando cortadores de diamantes. Lo que siguió fue a menudo una noche fría y oscura en el ocular siguiendo una estrella guía, mientras se realizaban las exposiciones necesarias. Sin embargo, estas placas resultantes sirven como una crónica del cielo que abarca casi un siglo.

Una imagen moderna de rayos X y óptica de NGC 7331, que muestra una supernova de 2014 (recuadro) y la región de la supernova de 1903 (círculo verde). Crédito: NASA / CXC / CIERA / R. Margutti

La interpretación de la escala de magnitud en los escaneos y la calibración de las placas para factores como el brillo del cielo, el brillo de la superficie y la saturación (artefactos a menudo introducidos por el proceso fotográfico y de escaneo) producen una magnitud límite de +19, y el proceso de escaneo obtuvo una precisión de mejor más de una décima de magnitud en brillo. Para el contexto, un gran telescopio de patio trasero típicamente puede ver hasta una magnitud de +14 en una noche despejada con buena visibilidad, y los levantamientos terrestres modernos de todo el cielo como PanSTARRS-1 tienen una magnitud límite de aproximadamente 10,000 veces más débil, alrededor de la magnitud + 24.

"La simplicidad del proceso hace posible digitalizar una gran cantidad de placas en un período de tiempo relativamente pequeño", dice Cerny. "También tiene la ventaja de no requerir un escáner personalizado, lo que lo hace accesible a los equipos sin los medios para diseñar o comprar uno. Los escáneres personalizados son prohibitivamente costosos. Si nuestros métodos se pueden generalizar, las colecciones de placas fotográficas de múltiples observatorios podrían renderizarse disponible para su uso en investigación científica ".

Al final, el equipo seleccionó unas 50 placas que cumplían con el criterio del estudio. El equipo utilizó un escáner de artes gráficas Epson Expression 12000XL disponible comercialmente, lo que aceleró y agilizó enormemente el proceso. Los archivos se escanearon inicialmente como archivos .TIFF positivos (con estrellas negras sobre un fondo blanco) y luego se guardaron como archivos FITS, un formato familiar para muchos astrofotógrafos modernos. El área de escaneo objetivo resultó en un campo de visión de 1,5 grados de ancho, aproximadamente tres veces el diámetro de una Luna llena. Sorprendentemente, una de las primeras placas escaneadas por el equipo (Ry60) tomada en 1903 centrada en la galaxia de magnitud + 10 NGC 7331 ubicada a 45 millones de años luz de distancia en la constelación de Pegaso también mostró un visitante sorpresa: una 'estrella' invitada. o posible supernova, no visible en las imágenes de comparación de SDSS (Sloan Digital Sky Survey). Si se confirma, esta sería la cuarta supernova conocida observada en esta galaxia.

Una placa de la serie Ritchey de 1903 que representa la galaxia de Andrómeda (Messier 31). Tenga en cuenta que cuando se tomó esto, se habría referido como la "Nebulosa de Andrómeda". Crédito: W. Cerny / Equipo de digitalización de placas de Yerkes

"Nuestro equipo había escaneado varias placas antes de decidirse por esta placa en particular (Ry60) para nuestro papel ... sin embargo, ¡al principio no teníamos ni idea de que esta placa ocultaba esta supernova candidata!" dice Cerny. "Estábamos revisando la imagen de la galaxia en la placa como parte de nuestro análisis, que implicó comparar la placa con una imagen moderna del mismo campo de cielo. En un momento, parpadeamos (alternamos rápidamente) entre las dos imágenes, y notó lo que parecía ser una estrella presente en la imagen de la placa ". El equipo también eliminó otros posibles falsos positivos, como un asteroide, una mota de polvo o una nova clásica galáctica, antes de medir el brillo del objeto, consistente con una supernova distante.

Nuevos misterios en viejas placas de vidrio

¿De qué sirven las viejas imágenes del cielo en placas de vidrio? Bueno, varios estudios recientes han recurrido al registro que documenta el cielo hace más de un siglo. Cuando los astrónomos notaron una atenuación anómala en la estrella KIC 8462852 de Tabby, observaron placas de vidrio viejas de la misma región para mostrar que la extraña estrella en realidad se está desvaneciendo en escalas de tiempo más largas. Otro estudio examinó la enana blanca cercana llamada Estrella de Van Maanen y demostró que los astrónomos habían documentado potencialmente evidencia de exoplanetas en 1917, si hubieran sabido buscarla.

Un escaneo de la serie de placas Ritchey de 1903, centrado en la Nebulosa del Velo. El escaneo es de claro a oscuro invertido. Crédito: W. Cerny / Equipo de digitalización de placas de Yerkes

Además de observar la variabilidad de las estrellas durante largos períodos de tiempo, las placas antiguas abren la posibilidad de observar la astrometría estelar o la posición y el movimiento de las estrellas a través del movimiento adecuado a lo largo de una línea de base de más de un siglo. El equipo utilizó mediciones de la misión Gaia de la Agencia Espacial Europea para compararlas en el estudio para demostrar esta misma técnica. Gaia lanzó su catálogo DR2 (Data Release 2) con más de 1,6 mil millones de mediciones de posición estelar en 2018, y recientemente se hizo público con EDR3 (Early Data Release 3) el 3 de diciembre de 2020, con el lanzamiento completo programado para fines de 2021.

Al final, el equipo y el estudio demostraron una técnica de bajo costo pero efectiva para escanear fácilmente placas de vidrio astronómico para determinar la calidad del nivel de investigación, utilizando equipos disponibles comercialmente. El equipo también tiene planes a largo plazo para hacer que los libros de registro y escaneos de placas de Yerkes estén disponibles en línea para el público a través del sitio web de la Biblioteca de la Universidad de Chicago.

Definitivamente vale la pena el esfuerzo para preservar esas imágenes de placas de vidrio de antaño. Quién sabe qué otros descubrimientos astronómicos están esperando para ver la luz del día.


La gente detrás de las placas y cuadernos astronómicos: Proyecto PHaEDRA y Computadoras del Observatorio de la Universidad de Harvard

Los telescopios son la herramienta más reconocible en el juego de herramientas del astrónomo, pero igualmente importantes son las herramientas para registrar datos astronómicos. En el siglo XIX, incluyeron placas fotográficas de vidrio, que capturaron instantáneas del cielo nocturno a través del telescopio, y cuadernos para registrar observaciones y mediciones de las placas.

The 24-inch Bruce Doublet telescope installed in Arequipa, Peru. (Courtesy of Harvard College Observatory)

Left: Glass plate photograph taken in Arequipa in 1925. (Courtesy of Harvard). Right: Cover of Annie Jump Cannon’s notebook featuring ‘Observations in Arequipa.’ (Courtesy of Harvard (Image ID: phaedra2228))

Beginning in 1885, the Harvard College Observatory (now part of the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) began an ambitious project to survey the entire night sky. Astronomers at Harvard’s central observatory in Cambridge, Massachusetts, and its new observatory in Arequipa, Peru, ultimately produced over 500,000 glass plate images of the night sky. Directors of the Harvard College Observatory hired women to study, organize, and care for its immense glass plate collection in Cambridge.

Group portrait of computers at Harvard College Observatory, ca. 1918. (Courtesy of Harvard University Archives UAV 630.271 (391))

The women closely examined the plates, often working in pairs of observer and recorder, to measure the brightness (or magnitude) of stars and the distances between them. Much of their efforts focused on classifying and cataloging stellar spectra and variable stars. Although many of the women had earned degrees in astronomy, Harvard College Observatory did not give them the title of astronomer. Instead, they were known as human “computers,” a title that emphasized the computational aspect of their work. Yet careful observation, creative thinking, and theorizing—skills attributed to men astronomers—were essential to their research, too. The de-skilling of women’s labor reflected widely-held biases about women’s abilities and was often used to justify low pay. The Observatory paid computers 25 cents per hour (or $6.85 an hour in today’s money), while men working on similar tasks received 40% higher wages, according to author Dava Sobel.

Two computers work together at the Harvard College Observatory, ca. 1891. At right, Williamina Fleming examines an astronomical glass plate. Her colleague, possibly Mabel C. Stevens, records Fleming’s observations and measurements in a notebook. (Courtesy of Harvard University Archives / HUV 1210 (9-6), Harvard Libraries, olvwork289693)

The Harvard computers made foundational contributions to our understanding of the universe. Much of their work is still used today, such as Leavitt’s Law (a mathematical relation between the period and luminosity of variable stars) developed by Henrietta Swan Leavitt and the star classification system created by Annie Jump Cannon. Some women, including Cannon, advanced to managerial positions and later achieved the title of astronomer. Some of the women associated with the Harvard College Observatory later went on to earn PhDs in astronomy, run their own observatories, and receive awards for their work, while little is known about many others.

Portrait of Henrietta Swan Leavitt at work in the Harvard College Observatory. (Photo by Margaret Harwood, courtesy of AIP Emilio Segrè Visual Archives, Physics Today Collection, Shapley Collection)

The original glass plates and notebooks used by the computers and early Harvard astronomers exist today at the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. At the time of their creation, these records were valued for their astronomical data. Today, they carry important historical data, too, about the history of labor at the Harvard College Observatory. Staff at the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics have systematically scanned these resources through Project DASCH (Digital Access to a Sky Century at Harvard) and linked them through Project PHaEDRA (Preserving Harvard’s Early Data and Research in Astronomy). Together, these projects support astronomical and historical research.

A page from one of Annie Jump Cannon’s 1922 notebooks featuring “New Objects of Peculiar Spectrum.” (Courtesy of Harvard (Image ID: phaedra2228))

Project PHaEDRA highlights and makes accessible the contributions that Harvard’s women computers made to the field of astronomy. It is a project driven by community participation. Anyone can contribute to the project’s goals. For instance, volunteers on the Smithsonian Transcription Center are transcribing the women computers’ notebooks to enable full-text search on the NASA Astrophysics Data System. Meanwhile, on the citizen science project Star Notes, volunteers help by searching for glass plates mentioned in the notebooks, so bridges can be built between the notebooks (including their authors) and data from the glass plates. Lastly, educators and students can connect with biographical and scientific materials about the computers on the Smithsonian Learning Lab. Each of these different levels of engagement is equally important this interdisciplinary approach mirrors the work that many women did in these very notebooks.

In preserving and studying glass plates and notebooks, Project PHaEDRA enables researchers and anyone with an interest in history or astronomy to create a fuller picture of who participated in astronomy and whose labor enabled the discoveries that shape the way we understand the universe today. The goal of these projects is to recognize all contributors to the fields of astronomy, regardless of job title or gender. In a time period when women were underemployed, underpaid, and underrepresented in astronomy, the computers worked together to make discoveries and forge a path for women’s increasing involvement in the field. Project PHaERA ensures their legacy is not forgotten.

Co-authored by Emily A. Margolis, curator of American Women’s History, at the National Air and Space Museum and the Smithsonian Astrophysical Observatory, and Sam Correia, Assistant Community Coordinator, Project PHaEDRA, at the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.


What discoveries have come from the DASCH project (Digital Access to a Sky Century @ Harvard) - Astronomy

Unusual long-term variables found in DASCH

The most exciting new science from DASCH will be long-term variables. We have found hundreds of new unusual long-term variables from partial analysis of about 5000 scans. Some of them do not match any of the common classes, and may instead suggest extremely short-lived evolutionary stages. Click on the left three examples which appear in Sumin Tang, Jonathan Grindlay, Edward Los, and Silas Laycock, DASCH Discovery of Large Amplitude

K2 giants, but not R Coronae Borealis stars. Their nature remains unknown.

See our DASCH Talks and Publications website page for the latest listing of DASCH publications.

Overview of the Photometry Pipeline

We start with Emmanuel Bertin's SExtractor program to extract star images. Next, we run Astrometry.net which provides plate centers of our images with a 99.5% success rate. Our first test correctly identified the center for plate i52601 shown at left. This identification solved a long-standing mystery created when the operator of the 8" Draper Doublet pointed the telescope 1 hour in Right Ascension from the position he wrote in the logbook. The Astrometry.net program also identifies the rotation of the plate necessary to bring North up and whether a mosaic needs to be flipped because the plate was inserted emulsion-down in the telescope plate holder or the scanner.

After astrometry.net, we next use Jessica Mink's WCS tools to match the plate to the Tycho-2 catalog and account for stellar proper motions. We then use IRAF's ccmap to provide a 6th order polynomial fit of the distortions of the original telescope. We divide the plate into a 50 x 50 grid and make a final astrometric correction of the median residual positional error of all of the stars in the grid. We use the same grid to calculate an estimated extinction correction for all of the stars in each grid rectangle.

The image at the left shows the center of M44 taken in 1903 and illustrates a special analysis problem presented by old photometric techniques. Note that the triangle on the right has a ghost image on the left generated by a "Pickering Wedge". This wedge was placed on the telescope objective in an attempt to extend the dynamic range of film. When the primary star image is saturated, a researcher can measure the ghost images and add a known wedge magnitude offset. We recently discovered that the modern Damon Yellow series has a about 50 plates with similar ghost images probably caused by internal reflections in the filter.

The solution to the ghost image problem is to superimpose the brightest stars on the plate and then search for the ghost image at the known offset of each Pickering Wedge. The search annulus shown in the graph on the left has a distinct peak at an angle of 180 degrees. With this information we can flag the ghost images so that they are not mistaken for novae.

After this step, we then perform a final match with the GSC2.3.2 catalog for every plate and the Kepler Input Catalog for plates in the Orion Arm of the Milky Way. In April, 2011, we have begun use of the APASS catalog which offers accurate magnitudes in a brightness range which is a good match to our plate collection. Both the Kepler Input Catalog and APASS catalog are supplemented with proper motions from the UCAC4 catalog until May 31, 2018 when we switched to the UCAC5 catalog. Images processed with UCAC5 can be identified with a versionId having a value of 173 or later.

We next run a defect filter developed by Sumin Tang. This filter looks at four sets of SExtractor shape parameters for images that fit the GSC2.3.2 catalog and rejects images that do not match this profile. The image at left shows that slightly trailed images make it easier to separate genuine star images from dust, contamination, plate defects, and development defects.

We next divide the images into nine annular bins in recognition of off-axis vignetting, coma, and other image distortions. We normally reject images in the outermost bin, bin 9, when searching for variables and novae because this bin usually shows severe problems with distortion and defects.

For each annular bin, Sumin Tang developed an algorithm to estimate the colorterm necessary to transform the GSC2.3.2, Kepler, or APASS color system into the color system of the plate emulsion and any external color filters. Compare the colorterm correction of -0.24 for the Damon Blue plate on the left with the -0.78 correction for a Damon Red plate on the right.

Sumin Tang developed an algorithm to convert the instrumental SExtractor magnitudes to GSC2.3.2, Kepler Input Catalog, or APASS catalog magnitudes using the "locally weighted scatterplot smoothing" or "lowess" curve fitting algorithm. This piece-wise linear technique makes no assumptions concerning the non-linear behavior of old emulsions.

The next correction uses a local smoothing algorithm developed by Silas Laycock. We divide the plate into a 50 x 50 rectangular grid and make a final magnitude adjustment based on the the clipped median magnitude difference of all of the stars in the rectangular bin and the catalog magnitudes. This correction accounts for uneven emulsion, development, and original sky conditions in these large area plates.
In December, 2011 we implemented a second stage of smoothing, designed by Sumin Tang, which uses variable-size bins in both magnitude and plate location.

After the local smoothing correction, we reverse the extinction correction and return magnitudes to the original color system of the original catalog. At this stage we calculate magnitude estimates for all images which were not matched to the original catalog. The early astronomers, however, often exposed multiple star fields on a single plate in order to avoid errors caused by differences in plate emulsions and development. We, therefore, take the unmatched star images and rerun the pipeline as many times as is necessary to isolate all of the separate exposures. Our current record is the identification of 6 exposures each for plates mc04979, mc05077, and mc12668.

Click on the thumbnail to the left to view the entire output of the photometry pipeline using the eclipsing binary RY Cancri as an example. This lightcurve contains 1042 measurements of brightness obtained over 104 years. The plot uses the GSC2.3.2 designation N2312220105 for this variable. The star's magnitude (brightness) is plotted against time (first panel) and chronological plate sequence (second panel). The third panel shows in black the spatial bin of the image from bin 1 at the center to bin 9 at the edge and in red the number of local calibrators to determine the image's local correction of irregular spatial variations in plate sensitivity. The fourth panel is used to verify that the star's variability does not come from image saturation effects. The fifth panel shows the local calibration error. Finally, the sixth panel shows the difference between magnitudes with (black) and without (red) local calibration. A description of plotting symbols appears on the database page.

We have the option of removing all but the good points as shown by the lightcurve on the left. Note the faint points below the rest, which correspond to eclipses of the primary star by its fainter companion.

Here is the lightcurve of RY Cancri folded at its known binary period of 1.092943 days, to show the eclipse. The light-curve is plotted over two cycles, the first cycle shows estimated error bars for each point.

For quality control purposes we are also interested in stars that do NOT vary. Such constant-brightness stars enable sensitive determination of various systematic effects and provide a completely independent measure of uncertainties. At left is the lightcurve of such a star demonstrating about +/-0.1mag photometry over 600 plates, that span 100 years and 19 different plate-series.


Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics DASCH project- Logbook KA #05

Before iPhones, laptops, and even punch-card computers there were human computers, some of whom worked at the Harvard College Observatory. Most recently seen on the TV series COSMOS with Neil Tyson, these women made some of the most important discoveries in astronomy in the early 20th century. Please come help us transcribe the logbooks so we can preserve and digitize this very valuable resource. Learn how to transcribe the logbooks here.

The Harvard College Observatory spent more than a century photographing the night sky. More than 500,000 glass plate photographs remain from this field-altering investment in science and technology. Today, these plates are being digitized with the purpose of making the analog data available to scientists and the public with the purpose of studying phenomena otherwise hidden by the depths of time. While most plates contain 50,000 to 100,000 stars, very few on each plate have ever been examined or studied. DASCH, a Digital Access to a Sky Century at Harvard, aims to preserve the plates by digitizing them while also measuring both the position and brightness of any object on the photograph. As part of the process we have to digitize the metadata associated with each image. This is of the utmost importance for without the metadata we cannot correctly understand how the brightness and position of stars change with time. With less than 25 years of continuous observations of the sky with CCD cameras, the photographic glass plate collection allows us an unique way to interpret the variations of stars over more than a century.

As the metadata has been transcribed and the plates digitized, scientists have already found unexpected phenomena. One of the most exciting finds are black hole-dwarf star pairs that erupt for a month every 50-100 years. Before DASCH only two of these were know to exist. In the past two years, with less than 10% of the plates having been digitized, DASCH has found three more. The hope is that as we find more of these and characterize them, we can better understand the evolution of stars in our galaxy. Another exciting result was the identification of stars whose brightness changes by a factor of 4 on times scales of 50-100 years. Regardless of which telescopes you used today, the biggest ones on the ground like Keck in Hawaii or the Hubble Space telescope, without the possibility of evaluating the stars over long time periods these discoveries would be impossible.

We invite both you, the public, and scientists from around the world to check out our website http://dasch.rc.fas.harvard.edu/. If you navigate to the search image tab you can type in any object you want. If we have digitized plates for which that object is included, the website will generate a plot of its brightness vs. time. We hope you can help us transcribe the metadata so that we can digitize the plates and make many more exciting discoveries.

The KA #05 logbook contains information about photographic plates KA2041-KA2366, which were taken between October, 1950 and March, 1951 with the 2.8-inch Kodak Aero-Ektar telescope in Soledad, New Mexico.

For more information about the DASCH project, please visit our website at http://dasch.rc.fas.harvard.edu/.

Before iPhones, laptops, and even punch-card computers there were human computers, some of whom worked at the Harvard College Observatory. Most recently seen on the TV series COSMOS with Neil Tyson, these women made some of the most important discoveries in astronomy in the early 20th century. Please come help us transcribe the logbooks so we can preserve and digitize this very valuable resource. Learn how to transcribe the logbooks here.


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