مدخل عام إلى معالجة صور المذنبات: المحاذاة وإزالة النجوم والتركيب

المشكلة الجوهرية في معالجة صور المذنبات تُختصر في جملة واحدة: المذنب يتحرك بالنسبة إلى نجوم الخلفية، ولذلك يستحيل معالجة المذنب والنجوم في الوقت نفسه بالمجموعة ذاتها من معاملات المحاذاة. ولهذا السبب، عند معالجة مذنب سريع الحركة، تُعالَج صورة المذنب وخلفية النجوم دائمًا كلٌّ على حدة، ثم يجري تركيبهما في النهاية. تجمع هذه المقالة خلاصة ما تراكم لديّ من خبرة عبر سنوات طويلة في معالجة المذنبات، من أدوات المحاذاة وإزالة النجوم إلى اللون والتركيب، بوصفها مدخلًا عامًا؛ أما الحالات التطبيقية فيمكن مراجعة سلسلة مذنب تسوتشينشان في «معالجة المذنبات باستخدام PixInsight».

لماذا نحتاج إلى محاذاة المذنب: مقارنة مباشرة

لنبدأ بمقارنة توضّح ما الذي تحلّه محاذاة المذنب من مشكلات على وجه التحديد.

الجانب الأيسر من الصورة أعلاه هو نتيجة تجميع الصور التي جرت محاذاتها على نواة المذنب وأُزيلت نجومها، أما الجانب الأيمن فهو نتيجة التجميع المباشر بتسجيل النجوم وحدها. الصورة اليمنى التي لم تُحاذَ على النواة تظهر حول نواتها بعض العيوب بعد التجميع — وأودّ التأكيد على أن تلك ليست «تفاصيل حول النواة»، بل هي تلف بقي بعد أن أزالت خوارزمية رفض البكسلات القيم الشاذة. وصورة النواة نفسها تُصاب أيضًا بنقص بسبب هذه العيوب. بعبارة أخرى، إذا أردنا الحفاظ على الشكل الكامل للنواة والذيل، فإن خطوة محاذاة المذنب لا يمكن تخطّيها.

أداة Comet Alignment (CA)

الأداة التي تتولّى محاذاة المذنبات في PixInsight هي Comet Alignment (CA). وأبسط استخدام لها يكون بالاقتران مع Star Alignment (SA): يُستخدَم SA لتسجيل النجوم، ويُستخدَم CA لمحاذاة المذنب، فتنتج في النهاية صورتان، واحدة للنجوم وأخرى للمذنب، تُعالَج كلٌّ منهما على حدة. وطريقة تحديد موضع المذنب داخل SA هي النقر بزر الفأرة الأيسر.

طريقة فشلت يومًا ثم نجحت لاحقًا

قبل سنوات قدّم أحد الهواة فكرة متقدّمة: محاذاة المذنب بواسطة CA وتجميع «صورة مذنب خالصة»، ثم تنفيذ CA مرة أخرى لطرح المذنب من الصور المسجَّلة على النجوم، وبذلك نحصل على خلفية نجوم خالصة ونظيفة. والخطوات بالتفصيل هي:

1. معايرة صور المذنب.
2. استخدام Star Alignment لتسجيل النجوم، فتنتج صور مسجَّلة على النجوم.
3. استخدام CA لتحديد نواة المذنب في الصور المسجَّلة على النجوم، فتنتج صور محاذاة على النواة.
4. استخدام Image Integration لتجميع الصور المحاذاة على المذنب، فتنتج «صورة مذنب خالصة» خالية تقريبًا من النجوم.
5. حفظ صورة المذنب الخالصة، واختيارها في خانة subtract operand image داخل CA، ثم الإخراج مرة أخرى، فتنتج صور «مسجَّلة على النجوم وخالية من المذنب».
6. استخدام Image Integration لتجميع الصور المسجَّلة على النجوم والخالية من المذنب، فنحصل على «صورة نجوم خالصة».

بصراحة، عندما جرّبت هذه الطريقة أول مرة على البيانات التي بحوزتي كانت غير ناجحة — إذ لم تنتج الخطوة 5 صورة نظيفة «مسجَّلة على النجوم وخالية من المذنب»، فبقي المذنب ماثلًا في جزء من الصور المسجَّلة على النجوم، أو جرى طرحه أكثر من اللازم فظهر موضع المذنب أسود تمامًا، وبعد التجميع بقي المذنب ناقصًا كما هو. غير أن الهاوي الذي قدّم هذه الطريقة نجح بها على بياناته، فسجّلتها آنذاك للاطّلاع. ثم حسّنت الأسلوب لاحقًا، وأعدت العمل بمجموعة بيانات لمذنب Leonard ذات خلفية بسيطة (TOA 150 + QHY 268c، 16 لقطة بزمن 90 ثانية)، فتأكّد لي أن طريقة comet alignment التقليدية هذه يمكن أن تنجح فعلًا، وهي — لخلوّ خلفيتها من مجرات أو حشود نجمية أو سدم مميّزة — مناسبة جدًا لتمرين المبتدئين.

الإصدار الجديد من CA: لا حاجة إلى تسجيل النجوم أولًا

يحمل الإصدار الجديد من Comet Alignment تغييرًا مهمًا: لم تعد هناك حاجة إلى تسجيل النجوم أولًا.

يكفي تحديد موضع النواة «تقريبيًا» في الصورة الأولى والصورة الأخيرة، وتفعيل خيار Compute PSF fits، فيتولّى البرنامج بنفسه حساب النواة في بقية الصور ومحاذاتها. ولذلك تصحّ المحاذاة حتى لو لم يكن مسار حركة المذنب خطًا مستقيمًا. والفائدة الواضحة من ذلك هي الاستغناء عن مرحلتَي استيفاء؛ فالأسلوب القديم القائم على تسجيل النجوم أولًا ثم محاذاة المذنب يعادل إجراء الاستيفاء مرتين، وكل استيفاء يُفقد الصورة شيئًا من جودتها. (يمكن الانتباه إلى أن لاحقة أسماء ملفات الصور في المقطع المصوّر هي _c_cc_ca من دون _r، أي أنها مرّت بمراحل Calibration وCosmetic Correction وComet Alignment فقط، ولم تمرّ بمرحلة Registration.) وقد تفرّعت عن هذا الأسلوب الجديد تطبيقات أخرى، مثل تجميع بيانات مذنب من عدة ليالٍ متتالية، أو إنتاج مقطع تسريع زمني لحركة المذنب المتصلة.

إزالة النجوم: النواة عرضة للأذى

لا غنى في معالجة المذنبات عن إزالة النجوم، لكن نواة المذنب وهالته يسهل أن تُصنَّفا خطأً على أنهما نجوم فتتلفهما أدوات إزالة النجوم، وسأشرح ذلك هنا عبر عدة حالات.

مشكلة إزالة النجوم من الصور الملوّنة في الحالة الخطية

من لم يشترِ StarXTerminator (SXT) وأراد إزالة النجوم دفعة واحدة باستخدام Starnet++، فستواجه صوره الملوّنة مشكلة: في الحالة الخطية، تُصاب نواة المذنب وهالته بالتلف بعد مرور الصورة الملوّنة عبر Starnet++.

والحل هو فصل قنوات RGB الثلاث، وإزالة النجوم من كل قناة على حدة، ثم إعادة دمجها، تمامًا كما تُعالَج قنوات RGB الملتقطة بكاميرا أحادية اللون. وبعد هذه المعالجة تبدو النواة والهالة أقرب بكثير إلى وضعهما الطبيعي. ولفصل القنوات دفعة واحدة يمكن استخدام Batch Channel Extraction Script من بين النصوص البرمجية.

حماية النواة بقناع

عند إزالة النجوم دفعة واحدة، قد يزيل SXT أو Starnet نواة المذنب مباشرةً باعتبارها نجمًا، أو يفصل أجزاء المذنب ذات المقاييس المختلفة فتبهت النواة. والحل هو وضع قناع فوق النواة:

1. استخدام برنامج مثل GAME لصنع قناع للنواة.
2. اختيار تحميل القناع في Process Batch داخل SXT.

المنطقة المحجوبة (الجزء الأسود من القناع) لا تُزال منها النجوم، فتنال النواة الحماية بذلك. وإذا كان البرنامج المستخدَم هو Starnet، فيمكن كذلك تحميل القناع في Process Container عند إزالة النجوم دفعة واحدة.

وفي الممارسة العملية هناك حيلة صغيرة: قبل إزالة النجوم، يرجى التأكّد أولًا من موضع النواة في الصورة الأولى والصورة الأخيرة، ثم صنع قناع على الخط الواصل بين موضعَي النواة في الصورتين باستخدام GAME أو Clone Stamp Tool، وبعد ذلك تُزال النجوم؛ عندئذٍ فقط يمكن تفادي إيذاء النواة بفعالية.

معايرة اللون والخلفية

تظهر أحيانًا ألوان غريبة في طرف ذيل المذنب: أحمر وبنفسجي وأخضر، وكل شيء وارد — وهي في الأساس ألوان خلفية السماء التي يقع فيها المذنب، وقد برزت بعد تعزيز المذنب وحده (مثل الذيل الأحمر الثالث الذي ظهر على NEOWISE قبل بضع سنوات). والإبقاء عليها أو إزالتها مسألة ذوق شخصي؛ ومن أراد إزالتها، فطريقتي هي ببساطة سحب ذلك اللون خارجًا.

نظريًا ينبغي أن تقترب خلفية السماء من البني المسودّ بعد اكتمال المعايرة، لكن معايرة المذنب في غياب النجوم تفشل بسهولة أو تأتي غير دقيقة، وخصوصًا في الصور الملتقطة بكاميرا ملوّنة. ومن واقع تجربتي، أكبر مشكلتين في معالجة المذنبات هما معايرة اللون وإزالة بقايا النجوم؛ وحلّ هاتين المسألتين يعني في الحقيقة بلوغ 90 بالمائة من النجاح.

الخاتمة: المهارات الأساسية تبقى مهمة

كثيرًا ما تستغرق معالجة المذنبات أيامًا من التجريب ذهابًا وإيابًا، ومن المرجّح جدًا أن يمضي يوم كامل منها في حالة تعثّر — فالدماغ يحتاج أحيانًا إلى أن يستقرّ قبل أن يهتدي إلى الحل.

أدوات الذكاء الاصطناعي (من نوع إزالة النجوم وخفض الضوضاء) توفّر وقتًا لا يُستهان به، لكن ذلك الوقت يُحوَّل في الحقيقة إلى كلفة حسابية على الحاسوب (فإن كان المعالج CPU بطيئًا أو لم تتوفّر بطاقة GPU، طال زمن الحساب كثيرًا). وإلى جانب ذلك، فإن أدوات PixInsight الأساسية لا غنى عنها بالقدر نفسه: فبالإضافة إلى DBE وSTF وHistogram Transformation وCurve Transformation المألوفة، تُعدّ Wavelet وHDRMT وأدوات تشبّع الألوان — مقترنةً بالأقنعة — مفتاح عصر أقصى جودة ممكنة من الصورة. الأدوات تتقدّم باستمرار، لكن إتقان هذه المهارات الأساسية هو وحده الرصيد الحقيقي الذي يتيح معالجة المذنبات معالجة جيدة ومستقرة.