Что на этой фотографии кометы — звезды, а что — шум?

1. Это правильно?

Да.

2. Является ли нечеткий протяженным объектом?

Это, безусловно, было бы моим предположением (вероятно, далекой галактикой).

3. Почему так много изолированных пикселей намного ярче фона? Является ли это всего лишь хвостом статистического распределения дробового шума, или существуют другие механизмы, которые могут производить однопиксельный шум, на много стандартных отклонений превышающий статистическое распределение дробового шума?

Некоторые из них могут быть «горячими пикселями», представляющими собой производственные дефекты, из-за которых отдельные пиксели чрезмерно производят электроны. Большинство из них связано с так называемыми «космическими лучами» — общим термином, используемым в астрономических изображениях для обозначения воздействия энергичных заряженных частиц на детектор. На наземных изображениях это часто не настоящие космические лучи, а частицы распада радиоактивных изотопов в детекторе или рядом с ним. В случае таких изображений из космоса они чаще всего являются настоящими космическими лучами, хотя многие из них на самом деле представляют собой заряженные частицы, захваченные магнитосферой Земли. (Есть часть орбиты Хаббла , которая проходит в пределах Южно-Атлантической аномалии., где пояс Ван Аллена опускается к поверхности Земли; наблюдения в эти периоды не планируются из-за того, что детекторы получают все дополнительные космические лучи.)

Например, вот изображение для предварительного просмотра одной из других экспозиций в последовательности наблюдений. Если присмотреться, то можно увидеть, что многие попадания космических лучей слегка вытянуты, потому что частица двигалась под промежуточным углом и проходила через два или более соседних пикселя. Яркая линейная полоса прямо рядом с кометой является крайним примером этого, когда частица двигалась почти параллельно детектору и, таким образом, прошла через расширенную последовательность пикселей.

Обычный подход к решению этой проблемы состоит в том, чтобы сделать несколько коротких экспозиций, одну за другой, а затем объединить их, отбрасывая экстремально удаленные значения пикселей из одной экспозиции (звезды и другие подлинные объекты будут иметь одинаковые значения пикселей от одной экспозиции к другой). , а космические лучи располагаются хаотично и не повторяются). Вот почему изображения HST , которые вы видите, обычно не имеют артефактов космических лучей: они являются результатом объединения нескольких экспозиций. ( Обсуждение и пример см. здесь .) Существуют также приемы статистического анализа, которые можно использовать, чтобы попытаться очистить отдельные воздействия, хотя это обязательно включает интерполяцию данных.

Этот GIF сделан (через giphy.com) из нового видео Годдарда NAASA « Новое изображение межзвездного объекта Хаббла» . На нем видно, как комета движется с большой скоростью!

Это не должно быть сюрпризом.

По ссылке в вопросе https://archive.stsci.edu/proposal_search.php?mission=hst&id=16009 координаты первого и последнего контакта:

    RA             Dec            Time
09 47 45.181   +18 07 30.70    2019-10-12  13:44:39
09 48 17.077   +17 59 20.37    2019-10-12  20:42:23

За 7 часов комета сдвинулась примерно на 0,2 градуса!

Из Horizons JPL векторы состояния кометы и Земли вокруг середины последовательности изображений:

      JDTDB        Calendar Date (TDB)        X     (km)      Y               Z               VX   (km/s)     VY              VZ
comet 2458769.250, 2019-Oct-12 18:00:00, -1.9092457E+08,  2.9804744E+08,  3.2507629E+07, -1.3003446E+01, -2.9440986E+01, -2.7477326E+01
Earth 2458769.250, 2019-Oct-12 18:00:00,  1.4082817E+08,  4.9358841E+07, -1.4600024E+03, -1.0121471E+01,  2.8065445E+01, -7.7695706E-04

Комета находится на расстоянии около 416 миллионов километров от Земли, двигаясь со скоростью примерно 64 км/с относительно Земли и 42 км/с относительно барицентра Солнечной системы.

Это правильно?

Нет.

Полосы — это быстро движущиеся объекты в поле зрения телескопа — другие спутники. Хаббл находится на достаточно низкой орбите (его можно посетить) и вокруг него и над ним полно спутников, в том числе и в его поле зрения. (По понятным причинам полосы не вызваны самолетами, обычными претендентами на полосы). Что выдает это, так это разная длина полос, указывающая на разную орбитальную высоту, и тот факт, что есть полосы, идущие в других направлениях, что означает другие орбиты.

Более крупный нечеткий объект внизу, который вы отметили, может быть более крупным спутником, который находится ближе и, таким образом, представляется как нечеткое пятно, прочерчивающее изображение.

Кроме того, время изображения здесь составляет 5 минут, на что указывают даты начала и окончания, указанные в предложении. 5 минут слишком мало для того, чтобы комета могла значительно двигаться на фоне, вызывая полосы при отслеживании. В течение пяти минут съемки все объекты практически фиксируются на рамке просмотра.

Наконец, к вашему вопросу о шуме: качества изображения Хаббла превосходны [нужна цитата] . Такое количество шума, даже в необработанных данных, указывало бы на ужасный пиксельный сенсор — наравне с дешевой камерой.

Это правильно?

Думаю, нет.

Смещение чувствительности пикселей легко исправить. Эти объекты являются звездами, и телескоп отслеживает их так, что их свет со временем собирается в один и тот же фотонный бункер. Коррекция чувствительности пикселей обычно делается (собственный опыт) путем получения изображений полностью не в фокусе в условиях слабого освещения. Таким образом можно гарантировать, что количество поступающих фотонов одинаково для каждого бина (в статистическом смысле), и можно рассчитать относительную чувствительность каждого пикселя. Я не знаю, так ли это делается и для телескопа Хаббл.