STARRY NIGHTs

　Seestar S50 を使った測光観測の検証について1回目の記事を書いたとき、「さらに検証してみたいこと」を幾つか列挙した。その中の一つがデフォーカスした画像の測光である。今回は Seestar S50 のマニュアルフォーカス機能を用いて、あえてピンボケの状態で観測し、より明るい星の測光が行えるのかを確かめた。
※例によって、変光星や測光観測等の知識が無いとわかりにくい記事になっているので、予めご了承頂きたい.

　なお、本記事は星見屋さんより依頼を受け、日本変光星研究会の所属として実施している。これまでの関連記事は以下のとおり：

1. SeeStar S50 を使った測光観測の検証
2. SeeStar S50 を使った食変光星の測光観測
3. SeeStar S50 を使った新天体の確認観測
4. 天体リストに無い天体の導入 (Seestar S50)

何故ぼかすのか？

　望遠鏡で変光星の測光観測を行うさい、私の経験 (院時代にやってた矮新星等の観測) では、たいがいピントは合わせて観測してきた。しかし、変光星の中には肉眼等級の範囲で変光するものもあり、この手の明るい星の測光は、使用する光学系等によっては、ある程度露光時間を短くしてもカウント値の飽和（サチレーション）が避けられないことがある。ましてや、Seestar は露光時間を変更することができない。そこで、あえてピントをぼかす（デフォーカスする）ことで、カウント値の飽和を回避することができる。以前、筆者が行った合焦状態での検証では、明るい星は8等くらいまでが観測限界であった。ピンボケにすることで、Seestar は明るい星を何等まで測光できるのか、今回はその点も明らかにしたい。

　なお、このようなデフォーカスイメージを用いた測光観測は、系外惑星のトランジット（高精度測光）の分野で一世を風靡し、我が国では岡山県の大島修氏が小口径望遠鏡を用いて数多くの先駆的な検証・実績を残されている。（※今回の検証は測光の高精度化が目的ではない）あと、筆者が過去に行ったデジカメ測光 (例: ぎょしゃ座ζ星の食 / 変光星観測者会議2012集録原稿) についても、デフォーカスイメージを用いていた。

　ただし、勘違いしてはいけないのが、測光観測において何でもかんでもデフォーカスすれば良いのかというと、それは違うと言っておこう。当然、使用する光学系、目的や状況等によって使い分けるべきであるが、詳細については記事が冗長になるので、今回は割愛させて頂く。

検証に使った星 (U Mon)

　今回の検証で何気に悩んだのが、どんな星で検証するかだった。明るさ、変光幅、比較星などを考慮して色々と悩み、最終的にはエイヤっと U Mon (いっかくじゅう座U星) に決定した。VSOLJ の報告を見ると直近で約6等台だったのと (2023年12月上旬において)、さらにSeestar の視野の広さだと、ちょうど似たような明るさの6等台の比較星が入るため（HD59730; B-V=1.6もある赤い星だけど… ）、検証しやすい気がした。

　U Mon の導入 (GoTo) については、当然、Seestar アプリの天体リストには無い天体なので、以前紹介した手法で導入することになる。U Mon は変光星としては有名な子なので、Seestar の星図上で、きちんと “U” という文字が表記されていた。星図上に無い新天体のような観測に比べれば、導入はしやすいだろう。ちなみに、この手の天体リストに無い星をSeestar で観測すると、ファイル名やフォルダ名が “unknown” になったり、視野内の恒星名や暗い銀河名になったりするが、今回はちゃんとファイル名に “U Monocerotis” と表記されていた。しかしまぁ、アプリの星図上で変光星の表記ができるということは、代表的な変光星のリストをアプリ側で持っているわけで。ならアプリの天体検索でヒットするようにアップデートして欲しいなぁ、ZWOさん (^^;

　なお、U Mon は脈動型変光星の一種で、その中でも RV 型 (おうし座RV型) に分類される星である (参考: Mira House / 脈動型変光星)。明るさは約5.5～7.7等の幅で変光を示し、約91日の変光周期を持つ。その他、主な諸量は VSX を参照されたい。

観測について

　観測は2023年12月7日の晩に実施した。23時前の観測だったので、高度は約20度となり、少々低い観測となってしまった。そのため画像が光害の影響か、少しカブっている。画像は合焦状態に加え、ぼかし具合を適当に大中小とし、3パターン撮影した。いずれも約1分間撮影したので、5～6枚の画像がスタックされている。

　なお、Seestar のマニュアルフォーカス (MF) 機能は、設定を有効にすると、プレビュー画面内の左端に、フォーカスの操作パネルが表示される（記事冒頭の画像参照）。さらに、フォーカス・ポジションが数値で表示されており、この情報は FITS ヘッダーにも書き込まれている。この数値は、デフォーカスの再現性の目安になりそうだ。デフォーカス状態で同じ星を継続観測する場合、合焦状態からどれだけ数値を動かせば良いのか、相対的な目安として用いると良いだろう。

アパーチャー測光

　まず目的星となる U Mon についてアパーチャー測光を行ってみた。画像はスタック済みのカラーFITSをマカリィで G画像のみ抽出・保存。測光には AIP4Win V2 を使った。上図のピンボケ画像や測光時の profile を見てわかる通り、デフォーカスすると星像は面積が大きくなり、中央部が少し暗く（ドーナツ状に）写る。この星像 (輝度分布) を試しに、salsaJ というヨーロッパの天文教育ソフト（フリー）で 3D 表示すると、以下のようになる。

　このようなドーナツ状の星像のアパーチャー測光は、まず面積の拡大に伴い、アパーチャーのサイズを大きめにとる必要がる。さらに、アパーチャーの外環（スカイ部分）に、肥大した他の星が入ってくる場合があるので、アパーチャーのサイズに注意しなければならない。さらにアパーチャーをあてるさい、ソフト側に重心の位置を自動で探す機能がある場合は、探索範囲によってドーナツの中央部ではなく、外輪部分にアパーチャーの中心があたることもあるので、注意が必要である。

　さて、まず合焦位置では当然、U Mon は約6等台ということもあり、飽和していた。一方で、デフォーカスした画像では、3パターンとも飽和を回避することができている。併せて、U Mon よりも暗い約9等の星 (TYC5400-821-1) についても、比較としてアパーチャー測光をやってみた（下図参照）。合焦状態とデフォーカスでは、SN比はピンボケのほうが若干良いみたいだが、大きな差があるわけではない。

　以下、各画像と各星の数値をテーブルでまとめておく。なおデフォーカス時、数値のステップが80、25、35という刻みで減っていくことに、大きな意味は無い（単にいい加減に決めただけ）。このあたりは、 検証なんだから、もう少しステップの幅を50ずつ減らすなど、均一にしておくべきだったと反省 (^^;

　今回、初めてデフォーカスして Seestar で撮影を行ったが、一つわかったことがある。実は Seestar はボカしすぎると、スタックエラーが起こるのだ。しかもSeestar はスタックエラーが起こると、スタック前の画像を個々に保存する設定を有効にしていても、エラーが起こった画像は1枚も保存してくれないのである。今回のボケ大の画像については、スタックエラーが起こる瀬戸際で、これ以上デフォーカスすると、観測が行えなかった。シーイングなど空の状況にもよるだろうが、デフォーカスした状態での撮影は、Seestar の場合、合焦位置から Focus Position を140くらいずらした点が限界なのかもしれない。

U Mon の等級を算出

　U Mon の等級 (cG) を算出するために、G画像についてマカリィで測光した。目的星となる U Mon に加え、9つの比較星を測り、等級の算出には神奈川県の永井和男氏が開発された digphot4 を使用している。なお測光した画像については、ボケ大中小（3パターン）とも測光してみた。以下、ボケ中 (Focus Position = 1549) の digphot4 の結果画面を示す。併せてデフォーカス3パターンの測光結果を表にまとめておく。いずれの画像においても、U Mon の明るさは約6.4等という感じで、今回の検証ではボケ具合によって、測光値が大きく変わることは、あまり無さそうである。さらに同日の VSOLJ の報告とも大きな矛盾はないように見える。ただし、冒頭でも述べた通り、画像が少しカブっているのと、高度が20度程度だったこともあるので、今回他の観測者との比較は大雑把なコメントに留めて置く。

　なお比較星は9個中8個が約9～10等の星で、1つだけ6等台の星となる。digphot4 のグラフを見てもわかる通り、いささか乱暴なフィッティングかもしれないが… まだ1個だけでも6等台の比較星がいたことが、功を奏しているかもしれない。

　とりあえず、デフォーカスを駆使すれば、U Mon (約5.5～7.7等) の測光は Seestar でもできそうである。今後は、Seestar 単体で U Mon のライトカーブを描いてみたいので、しばらく観測を継続してみたい。

明るい星は何等まで測れる？

　Seestar でデフォーカス画像を用い、測光を行う場合、明るい星はいったい何等まで測れるのだろうか？今回、3パターンのボカし具合で画像を得たので、先の9つの比較星を使い、ピークのカウント値とV等級 (UCAC4) で線形モデルを作り、それを外挿して何等くらいで飽和するのかを調べてみた。

　グラフを読み取ると（今回の検証では）、ボケ小 (Focus Position = 1574) だと約5.4～5.3等で飽和、ボケ中 (Focus Position = 1549) だと約4.7～4.6等で飽和、ボケ大 (Focus Position = 1514) だと約3.5～3.4等で飽和すると考えられる。U Mon の変光幅を考慮すると、この星の継続的な観測には、ボケ中かボケ大で観測するのが適切だろう。

　先にも述べたとおり、Seestar はデフォーカスし過ぎると、スタックエラーが起こり、観測データが保存されない現象が起こる。今回の検証では、合焦位置から140くらい Focus Position を動かしたあたり（ボケ大）が観測可能なギリギリのラインだった。つまり、現状Seestar はデフォーカスを用いた場合、3等後半、あるいはもう少し余裕を見て、4等までの星であれば、十分測光可能ではないかと考えられる。

まとめ

　だいぶ長い記事になってしまったので、今回の検証を簡潔に、以下のとおり箇条書きでまとめる：

• Seestar S50 でデフォーカスした画像 (U Mon) の測光を行った。
• デフォーカスしたことで飽和を回避し、2023年12月7日晩の U Mon の測光値 (約6.4等 /cG等級) を得ることができた。
• Seestar はデフォーカスし過ぎるとスタックエラーを起こす (エラーフレームについてはFITS画像が保存されない)。
• デフォーカスした状態で観測できるのは、合焦位置から Focus Position を約 140 程度ずらしたところが、観測限界ではないかと考えられる。
• デフォーカスを用いることで、約4等までの明るい星が測光できると考えられる。
  （合焦状態では明るい星は約8等まで）

　先月、10月にアップした “SeeStar S50 を使った測光観測の検証” の続きを書きたいと思う。ただし、相変わらず変光星の測光観測について予備知識が無いとわかりにくい点が多々あると思うので、この点は予めご容赦願いたい。本件は、星見屋さんから依頼を受け、日本変光星研究会の所属として、機器の観測的な検証を行っている。

　今回は、前回の記事の末尾に「さらに検証したいこと」として挙げていた短周期の食変光星の測光を実施した。ターゲットにしたのは「くじら座TW星」という星である(以下、TW Cetと表記)。観測は2023年10月15日の晩に実施し、約2時間程度、連続で撮影をし続けた。この星を選んだのは、永井和男氏による食変光星の予報に従えば、明るさ＆変光幅を加味した上で、ちょうど副極小が観測できそうだったことが大きい。

　SeeStar S50 はアプリのバージョンアップに伴い、様々な機能が付加されている。その中で、Ver. 1.8 からスタック前の画像を個々に保存する機能が備わった。このオプション設定を用いることで、連続測光観測 (time-resolved photometry) が可能になると思い、検証した次第である。

　結論（光度曲線）から先に示すと、食変光星のリアルな変動（副極小）が測光できていそうである（観測開始の明るさから約0.6等暗くなり、また明るくなる様子が受かっている）。測光にはRGB分解後のG画像を用いており、アパチャーを使った比較星との差測光となる。測光ソフトは、とりあえず手持ちでササっと動かせる AIP4Win V2 を使用した。光度曲線上には2点ほど大きくずれた数値もあるが、これは K-C も連動しているので、突発的なノイズの影響かもしれない。口径5cmではあるが、明るさや変光幅次第では SU UMa 型矮新星の superhump も観測できそうな気がする。

　ちなみに、TW Cet という星は EW 型の食変光星で、軌道周期は約7.6時間。変光幅は約10.4等～約11.2等となる。その他、詳細は AAVSO の VSX をご覧頂ければと思う。なお光度曲線化は、エクセルでも gnuplot でもなんでも良いのだが、院生時代に自作した R コードを久々に走らせた。

　上図が観測によって得られた画像の1枚だ。画像内のてきとうな約9等と約10等の星を比較星とチェック星に選んだ。このくらい目的星に近ければ、長時間（約2時間）の観測に伴う視野回転で、画角外に逃げていくことはなかった。

SeeStar S50で連続測光観測してわかったこと

　今回、観測データを撮ることに関しては、機材はほったらかしで良いので、大変楽チンだった（いつの間にか私は寝ていた）。そして後日、いざデータ処理（測光）してみようと手を動かしたところ、以下のことがわかったので、まとめておく。

• スタック前の個々の画像データは debayer 前の画像（モノクロ）として保存されている。
  （実はスタック後の画像は debayer された状態で保存されている）
• RGB 分解するには一旦 debayer 処理（3色カラー化）が必要となる。
• スタック前のFITSファイルは、ファイル名に保存時刻が使われているが、FITSヘッダーには露出開始時刻で記録されている！（これは何気にありがたい）
  ※スタック後の画像のFITSヘッダーの時刻は画像保存時刻。
• 測光中に気づいたが、10～20枚おきに星が写っている場所がジャンプする。そのため、AIP4Winの場合、アパーチャーの設定し直しが頻繁に起こる。
• この現象は恐らく、SeeStar が追尾過程で時々視野を大きく修正しているのだと思われる。ただし、線状に写っている画像はほとんど無かったので、スタック処理中の数秒の間に修正されているっぽい。

debayer 化とRGB分解

　連続測光の場合、一晩に何百枚もデータを取得する。そのため、SeeStar S50で取得したスタック前の個々のファイルについて、連続測光を行う場合（RGB分解するためにも）、まずは大量のファイルを debayer 処理しなければならない。その後、測光に使いたいG画像を抽出するために、 RGB 分解する流れになる。この二つの事前処理は、ステライメージのワークフロー記録機能を使ってバッチ処理することも可能だ。しかし今回の検証では「普及」ということを考慮し、有料ソフトではなく、なるべくGUIがベースとなるフリーソフトを用いることを第一とした（Python なども候補に入れたいところだが、今回は敷居が高くなるのであえて候補外とした）。

　そこで、色々模索しているときに、星見屋さんの南口氏に教えて頂いたのが、Siril というフリーの天文画像処理ソフトである。

　このソフトは大量の画像ファイルに対し、 debayer 化する自動処理が標準で備わっている。カラーCMOSで撮ったFITSファイルは、観賞用の画像を処理するときもdebayer 化しないと前に進めないので、これは多くの人がハッピーになる機能だ。そして RGB分解についても、Siril で行うことができる。しかし、Siril の RGB分解は標準機能のままでは、単一のファイルに対してしか実行できない。

　その一方で、Siril にはコマンドラインが打てる機能がある。さらにスクリプトを読み込むこともできるので、うまくやれば、大量の画像ファイルに対して、自動でRGB分解したり、あるいはG画像のみ保存するような指令が出せるのではないかと思われる。この点について、一度半日くらい模索したのだが、残念ながらナンチャッテ三流 R 使いではすぐに解決できなかった（あと測光機能まであるらしいので、うまく活用すれば Siril 1本で全部解決しそうな気もする）。今回の検証では、大量の画像ファイルを一括してRGB分解する処理は、一旦他のソフトに譲ることにした。

　国内では同様の自動処理ができるフリーソフトとして、 “3p_rgb” という3色のFitsファイルをRGBに分解できるものがある。これは永井和男氏がデジカメ測光用に開発されたもので、 G 画像のみの抽出も可能な優れもの。ところが、私の環境下ではなぜか、debayer 後の FITS をRGB分解すると、全てのカウント値が約-3万くらいオフセットされたような状態で保存される現象が起きたため、今一歩のところで活用を断念することにorz

　そこで、他に色々調べたところ、フリーソフトとして Fitswork というソフトが浮上した。このソフトには様々な画像処理について、複数のファイルに対してバッチ処理してくれる機能がある。その中にRGB分解も含まれているが、Ｇ画像のみ抽出するというような、痒いところに手が届く機能は無い。さしあたり検証に不要な R, B の分解画像については、PCのストレージを圧迫するので、私はすぐに削除した。

さいごに（まとめと課題）

　今回の検証を以下のようにまとめる。

• SeeStar S50 で短周期の食変光星（TW Cet）の連続測光観測を行った（約2時間）。
• AIP4Win V2 でG画像について測光した（アパチャー測光、差測光）。
• その結果、観測開始の明るさから約0.6等暗くなったあと、再び明るくなる副極小を捉えることができた。

• スタック前の個々のFITS画像はdebayerされていない（モノクロ状態）。
  （スタック後の画像はdebayer済みで保存されている）
• スタック前の個々の画像の時刻は、FITSヘッダーに露出開始時刻で記録されている。

• Siril の標準機能で、大量のFITSを自動でdebayer 化できる。
• Fitswork の標準機能で大量のFITSを自動でRGB分解できる。

• 測光ソフトにかけるまで、現状debyer 化とRGB分解が2本のソフトにまたがり作業が煩雑。
• 自前のスクリプトを書いてSiril 1本で debayer 化とRGB分解ができないか？
  （ついでに Siril で測光もやってしまう？）
• SeeStar S50 を使った変光星観測は、ビギナーユーザーには現状1日1点で済むような観測を提案するほうが、ハードルが低くて良さそう。
• 本機を使った連続測光観測はデータ処理の面で、ハードルが少々高くなりそうだが、Siril の活用次第で、状況は変わるのかもしれない。

はじめに

　このたび、星見屋さんの依頼を受け、日本変光星研究会の所属として、ZWO社のSeeStar S50 を使った変光星の測光観測について検証を行うことになった (2023年9月上旬より)。デモ機を星見屋さんから送って頂き、それを検証機として用いている（なお検証に伴う報酬は一切受け取らない）。

　本記事は検証結果を備忘録的に書いていることを先に断っておく（※2023年10月時点の内容なので、アプリのアップデートにより機能等が変わっていることもあるので注意されたし）。予備知識として変光星の測光観測（CCD又はデジカメ測光）をしたことがないと、よくわからないことが多いと思われる。今後、測光結果が VSOLJ に報告しても良さそうであれば、将来的には SeeStar S50 を使ったビギナー向けの変光星観測のマニュアルを作る予定である。

　SeeStar S50 の基本的なレビュー（操作感や撮像等）については、他のレビュワーにまかせるが（天文ガイド11月号にもレビュー記事がありますね）、測光にも関わってきそうな機器の基本スペックについては以下に示しておく。

FITSデータについて

　SeeStar の画像データはスマホで操作していると、スマホ内に画像データがとりこまれるが、これは JPEG 形式である。測光に必要なRAWデータは、FITS形式で機器内部のストレージに保存されている。FITS データを取り出すさいは、付属のUSBケーブルを使ってPCに繋ぐと SeeStar を外部ストレージとしてPCが認識するので、FITSデータを抜き出すことができる。

　SeeStar は10秒露光で撮影したデータをどんどんライブスタックして、S/Nを向上させながら撮影するスタイルの機器だ（用途は電視観望が主たる目的）。そのため、現状保存されるデータはRAW形式 (FITS) であっても、スタック後のデータが基本となる（アプリのバージョンアップに伴い、Ver. 1.8 でスタック前の画像が保存できるオプションが追加されたらしい）。ちなみに、現在のアプリの仕様では、露出時間は10秒で固定されており、変更することはできない (※その後、アプリのアップデートに伴い、20秒、30秒が選択できるようになった)。

　さて、まずはFITSデータのヘッダー部を見に行ってみたところ、以下のように記録されていた (このときアプリの Ver. 1.6.0)。測光する上で気になるパラメータはBITPIX、DATE-OBS、GAIN、EXPTIMEあたりだろうか。まず16ビットで記録されているようなのだが、チップは12ビットだった気がするのですが、なぜでしょう？あと、記録上GAIN は0らしいです。露出時間（EXPTIME）については10秒となっており、STACKCNTでスタック枚数を確認することもできる（下記の場合17枚スタック）。それから、DATE-OBS ですが、これは確認すると、ファイルを書き込む時間であり、露出開始時刻でも露出中央時刻でもない。あと撮影領域の（恐らく画像中央部の）RA, DEC がきちんと記録されていた。

SIMPLE  =                    T / file does conform to FITS standard             
BITPIX  =                   16 / number of bits per data pixel                  
NAXIS   =                    3 / number of data axes                            
NAXIS1  =                 1080 / length of data axis 1                          
NAXIS2  =                 1920 / length of data axis 2                          
NAXIS3  =                    3 / length of data axis 3                          
EXTEND  =                    T / FITS dataset may contain extensions            
COMMENT   FITS (Flexible Image Transport System) format is defined in 'Astronomy
COMMENT   and Astrophysics', volume 376, page 359; bibcode: 2001A&A...376..359H 
BZERO   =                32768 / offset data range to that of unsigned short    
BSCALE  =                    1 / default scaling factor                         
CREATOR = 'ZWO SeestarS50'     / Capture software                               
XORGSUBF=                    0 / Subframe X position in binned pixels           
YORGSUBF=                    0 / Subframe Y position in binned pixels           
FOCALLEN=                  250 / Focal length of telescope in mm                
XBINNING=                    1 / Camera X Bin                                   
YBINNING=                    1 / Camera Y Bin                                   
CCDXBIN =                    1 / Camera X Bin                                   
CCDYBIN =                    1 / Camera Y Bin                                   
XPIXSZ  =     2.90000009536743 / pixel size in microns (with binning)           
YPIXSZ  =     2.90000009536743 / pixel size in microns (with binning)           
IMAGETYP= 'Light   '           / Type of image                                  
STACKCNT=                   17 / Stack frames                                   
EXPOSURE=                  10. / Exposure time in seconds                       
EXPTIME =                  10. / Exposure time in seconds                       
CCD-TEMP=               31.375 / sensor temperature in C                        
RA      =            325.94166 / Object Right Ascension in degrees              
DEC     =            58.910556 / Object Declination in degrees                  
DATE-OBS= '2023-09-07T13:29:18.968887' / Image created time                     
FILTER  = 'IRCUT   '           / Filter used when taking image                  
INSTRUME= 'ZWO ASI462MC'       / Camera model                                   
BAYERPAT= 'GRBG    '           / Bayer pattern                                  
GAIN    =                    0 / Gain Value                                     
FOCUSPOS=                 1723 / Focuser position in steps                      
CTYPE1  = 'RA---TAN-SIP'       / TAN (gnomic) projection + SIP distortions      
CTYPE2  = 'DEC--TAN-SIP'       / TAN (gnomic) projection + SIP distortions      
CRVAL1  =        325.864657001 / RA  of reference point                         
CRVAL2  =        58.4367581555 / DEC of reference point                         
CRPIX1  =        620.462905884 / X reference pixel                              
CRPIX2  =        424.348834991 / Y reference pixel                              
CD1_1   =    0.000653455368759 / Transformation matrix                          
CD1_2   =    8.05007464939E-05 / no comment                                     
CD2_1   =   -8.05028320475E-05 / no comment                                     
CD2_2   =    0.000653512893025 / no comment                                     
A_ORDER =                    2 / Polynomial order, axis 1                       
B_ORDER =                    2 / Polynomial order, axis 2                       
AP_ORDER=                    2 / Inv polynomial order, axis 1                   
BP_ORDER=                    2 / Inv polynomial order, axis 2                   
A_0_0   =                    0 / no comment                                     
A_0_1   =                    0 / no comment                                     
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BP_1_1  =   -1.11859946114E-07 / no comment                                     
BP_2_0  =    2.18202657047E-07 / no comment                                     
IMAGEW  =                 1080 / Image width,  in pixels.                       
IMAGEH  =                 1920 / Image height, in pixels. 

何等まで写るのか？

　先に示したFITSヘッダーの画像を以下に示す。これはテストで撮った μ Cep （ガーネットスター）で、スマホ内に保存されたJPEG画像となる（いわゆる撮ってだし）。画像は露出10秒で17枚スタックされている（総露出時間170秒）。ちょうど南中を過ぎたあたりで撮影したこともあり、画像の上がおおむね北になっている（ただし、撮って出しは上が南だったので、本記事の画像は180°回転をかけている）。

　測光の検証をする前に、単純に画像の見た目だけで、何等まで写っているのか確認をしてみた。比較のさいは、カラー画像をマカリィで読み込み、R, G, B画像のうちG画像を用いている。星表 UCAC4 のV等級と比較したところ、SeeStar S50 (10秒×17) の画像から、16等台の星が写っていた。なお、観測地は自宅の庭で、新月期であれば夜空の明るさは約 20.3 mag/□” となる。

　16等台が写るということは、当然のことながら冥王星も写るだろうと思い記念撮影。以下のとおり、バッチリ写っていた (ステナビによれば14.4等らしい)。しかしながら、架台が経緯台なので、どれが冥王星なのか同定する場合は、比較する星図が地平座標になっていないと、ビギナーには難しいかもしれない（ステナビなどのソフトを持っていれば座標系をすぐ切り替えられるので問題ない？！）。変光星観測に用いる場合も、目的星の同定は撮像前の必須作業なので、経緯台の場合、星図との比較はある程度の慣れや工夫が必要といったところか。

とりあえず測光してみた

　さて、長い前置きになったが、カラーCMOS画像は測光できるのか？そこでかつて、自分がデジカメ測光の検証でやったことを少し試してみることにした (げげっ！デジカメの検証ってもう13年も前のことなんだ・・・)。

　まずはFITSデータ (先のμ Cep の画像) をマカリィで、G画像のみ読み込む。読み込んだG画像に対し、そのまま飽和していない星について、約30個測光してみた。そして、UCAC4 のV等級を参照し、横軸に器械等級、縦軸にV等級をとってグラフを描いてみると以下のようになった (当然、μ Cep は明るすぎて飽和している)。

　一応、デジカメと同じような感じで、線形性が確認できる。明るい星は8等くらいまで飽和していなさそうで、暗い星は15等くらいまでなら一応測れそうな感じだ。

　ちなみに、飽和していた星のカウント値を見ると、6万5千カウントを超えていた。つまり、FITSのヘッダーにもあった通り、記録じたいは16ビットだということがわかる。しかし、例えば同型のチップを搭載した ZWO ASI462MC についても、12ビットだよ、と表記がなされている。これって本当は12ビットなのに、疑似的に16ビットで記録する「魔法」が使われているようなのだ。もし詳しい方がいれば、この「魔法」が何なのかご教授頂けると幸いである m(__)m

　あと、SeeStar S50 に搭載されているCMOSチップ (IMX462 / ASI462MC) の分光感度特性、これは一応公開されている。グラフを見ると、G画像は 650nm から赤外に至るまで感度があるようだ。しかし、SeeStar S50 には星見屋さんの FAQ にもある通り、UV/IR カットフィルターが標準装備されている。ZWO で公開されているフィルターの透過域を信じるなら、700nm より長い波長域についてはカットされている。ではフィルターありの状態でR, G, B の分光感度特性がどうなっているのか、それは公開されてないし、多分誰も調べたことがなさそうなである。この点については、一度自分で回折格子でも使って測定してみる必要がありそうだ。

　それから、測光のさい1次処理（ダーク＆フラット）については、ダークのみ処理された状態になっている。SeeStar S50 は撮像をはじめるさい（以下のスクショのような表示が出て）、ここで必ず最初にダークを撮る動作が入るようになっているらしい。本機は内臓フィルターホイールにダーク用の遮蔽板が入っており、撮影時に自動で勝手にダークを撮って減算もしてくれるようなのだ。

SS Cyg のモニターと測光

　G画像については、とりあえず線形性も確認できたので、1日1点の観測ですむ変光星で測光のテストをしてみることにした。目的星は結果がわかりやすい矮新星の親分こと SS Cyg (はくちょう座SS星) をチョイス。明るさの変動幅的にも SeeStar S50 との相性は良さそうで、運よくちょうどモニターを初めてからすぐに、以下のようにアウトバーストを検出できた。

　ここで、国内のデジカメ測光で主流になっている、”cG” 等級を求めてみることにした。この光度体系は VSOLJ 内で約10年は使用されており、デジカメのG画像について星表のV等級と比較して等級を求めた場合に用いられている。将来的にビギナー層への波及も想定し、計算には永井和男氏がデジカメ測光用に開発されたフリーソフト digphot4 を用いることにした¹。このソフトは器械等級とカタログ等級から最小二乗法で1次の近似式を求め、その近似式を使って目的星の等級を算出している。以下に、9月12日における計算の様子（スクショ）を示す。その結果、12日の SS Cyg の明るさは約 11.64 等 (cG) という値が求められた。

　同様に他の数日分の観測日についても測光したので、結果を併せてテーブルに示す。

　計5日間の測光の結果、cG 等級としては良好な結果を得ているように見える。ついでにVSOLJ に報告されている SS Cyg のデータと併せてライトカーブを作ってみた。ライトカーブに落とし込んでみても、SeeStar S50 のG画像を用いた測光結果 (cG) は、他の観測者と大きな差はなさそうである。

現段階のまとめ

• SeeStar S50 (カラーCMOS) で観測されたFITSデータについて、R, G, B 分解し、G画像について測光の検証を行った。
• 測光にはフリーソフトのマカリィ（国立天文台）を用いた。
• その結果、G画像の器械等級とUCAC4 のV等級の間に、線形性が確認できた。
• 現在の SeeStar S50 の仕様だと（露出時間が10秒固定なので）、およそ8～15等の星が測光可能と考えられる。
• SeeStr S50 で SS Cyg のモニター観測を数日間行い、アウトバーストが検出できた。
• デジカメ測光と同じ方法で、SS Cyg の cG 等級 (digphot4 / 製作者: 永井氏) を求めたところ、VSOLJ の報告データと大きく矛盾しない結果が得られた。

SeeStar S50の良き点（測光観測をする上で）

• 望遠鏡が軽くて、設置と撤収が非常に楽ちん（観測もすぐはじめられる）。
• 設置時は特に望遠鏡の向きや方位を気にしなくて良い。
• オートフォーカスがきく。
• バッテリー内臓なので、電源が不要。
• 約8万円（電視観望用のオールインワン望遠鏡としては破格）。
• スマホから無線 (WiFi) で制御するので、室内から観測できる。
• ZWO 社のプレートソルブ機能により、天体の自動導入で困ることがほぼ無い（初心者に超やさしいと思う）。※ただし、変光星などリストに無い天体の導入にはコツがいる。

気になる点

• 露出時間が10秒のみ（※その後アプリのアップデートで20秒、30秒が選択可）。
• Gain は本当にゼロなのか？²
• 12ビットのチップなのに、16ビットで記録されているのは何故？³
• 変光星などアプリのリストに無い天体は、アプリの星図とファインディングチャートなどを頼りに導入位置を見定め、プレートソルブするしかない。
• 経緯台なので、撮影された画像の南北がつかみづらい。（目的星の同定は、地平座標が表示できる星図ソフトと見比べると良き。）
• ライブスタック後の画像に記録されている時刻は撮影終了時刻となる。（測光を目的とする場合は、スタック前の画像を個々に保存する設定にして、1枚目の画像と最後の画像から露出中央時刻を算出する必要がある。）
• そもそも時刻は何と同期している？（スマホの時計？）

1. [2024年2月8日追記] digphoto4 をWindowsで動かす場合、必ず “Visual Basic 5.0(SP3) ランタイム” を併せてインストールしてください。これを入れないとソフトが起動しません。 ↩︎
2. 他の画像も調査したところ、2023年9月7日～14日の期間に撮影したデータは全て、Gain = 0 でした。このときアプリのVer. 1.6.0 又は 1.7.1 となる。一方で、9月25日、27日のデーは全て Gain = 80 で記録されていました。9月21日にアプリのアップデート（Ver. 1.8）があったので、これが原因でGain =0 から 80 で撮影されるようになったのか、あるいは元々 Gain = 80で撮ってたけど、FITSのヘッダーにちゃんと書き込んでいなかったのか。どっちかですね。なお星見屋さんの情報では、10月12日にアップデートされた Ver. 1.9 においてもGain = 80 で記録されているとのことです。（参考: アプリの更新履歴はDLサイトから見れる） ↩︎
3. [2023年10月15日追記] この件について岡山の Mhh さんと O さんからコメントを頂戴しました。そもそも、FITS の BITPIX はルールとして 12 bit が記述できないようなのです（有効なBITPIX値: 8, 16, 32, 64, -32, -64 / 参考: FITS ユーザーズガイドより）。そのため、便宜上FITSのヘッダーは 16 bit で記述する必要があるのでしょう。ちなみに、ZWOのライブスタックという処理は加算平均だと思われるので（星見屋さんにも確認済）、それならば、飽和している星のカウント値は12ビット (カウント値4096) のまま頭打ちになるはずだ。ところが、先にも書いたとおり、飽和している星のカウント値は65536に達している。なお、数枚程度のスタック画像も、80枚近くスタックした画像も BITPIX は16となっており、ファイルサイズもほぼ同様だ。まだよくわからないが、12ビットを16ビットに（見かけ上）再スケールするような処理が働いているのかもしれない。 ↩︎

期待したいアップデート

　星見屋さん曰く、将来的にアプリ側のアップデートで、”pro” モードなるものが追加されるかもしれないとのこと。それを見越して？、変光星の測光観測にもあったら嬉しい機能を以下に挙げてみた。

• 露出時間の変更オプションがあれば嬉しい。これが可能になれば、暗い星を測光する場合は多少なりとも S/N 向上が期待できる（ただし、経緯台式なので、視野回転のことを考えると、10秒より長い露光はあまり現実的ではない側面もあるだろう）。一方で、10秒より短い露出時間が使えれば、もう少し明るい星が測光できようになるなど、観測対象の幅が広がるはずである。
• 簡便に矢印とかでも良いので、画像の南北を表示できるオプションがあると嬉しい（プレートソルブを使っているので、アプリ側で南北の把握は容易なはず？）。
• 現状、星図ソフトにGCVS名（変光星名）をちらほら確認できるが、検索リストには入っていないので、GCVSを追加DLして検索できるオプションがあると嬉しい（観測効率が劇的にアップするはず）。
• 任意の天体（RA, Dec）をリストに追加できるオプションがあると嬉しい（新天体に対応しやすくなる）。さらに、RA, Dec を直接入力して導入する機能もあると嬉しい。
• 時刻の記録方法のオプションがあると嬉しい（例: 露出開始時刻、露出中央時刻、露出終了時刻の3パターンなど）。
• 変光星の測光ができるのであれば、掩蔽観測（恒星食）にも使えそうな気がする。動画の撮影機能やオプションが充実すれば、色々検証ができそうだ（例えば動画撮影時の露出制御、スマホのGPSを使った時刻の強制同期、映像内に1/1000秒までの時刻をスーパーインポーズ、avi での保存… etc.）。

さらに検証してみたいこと

• 透過型回折格子を使った R, G, B 画像の分光感度特性の測定（UV/IRカットフィルターが入った状態でどうなっているのか？）
• アプリが Ver. 1.8 になったことで、スタック前の画像をFITSで個々に保存できるようになっている。そこで、それらのファイルを使って連続測光観測を試してみたい。観測対象は短周期の食連星など。
• Ver. 1.8 のアップデートには、マニュアルフォーカス機能も備わったらしい。 現状、露出時間の変更ができないので、デフォーカスすることで、8等よりも明るい星の測光に使えないか検証してみたい。