observational astronomy using skynet - duke universitymkruse/phy105_s11/projects...observational...

33
Casey Long Long 1 Observational Astronomy Using Skynet Introduction to Observational Astronomy Everybody has been an observational astronomer at some point in their lives. For most people this consists of simply observing the brightest stars and planets in the night sky. Professionals have access to cutting edge technology allowing them to probe deeper and deeper into the sky, unlocking a world of galaxies and nebulae. With such a vast number of observable objects, effective communication between fellow astronomers is necessary. The two most important properties for identifying an object are name and location. To standardize these properties, astronomers have developed coordinate systems and naming schemes to promote easy communication. Celestial Coordinate Systems For casual stargazers, it is convenient to use the horizontal coordinate system for defining the location of celestial objects. In this system, an object’s location is described by its Altitude and Azimuth. Altitude is a degree measure from 0° (the horizon) to 90° (directly overhead) of the “height” of the object relative to the ground. Azimuth is a degree measure of direction from North (0°), to East (90°), to South (180°), to West (270°). This system is useful because the observer needs no special equipment to make a fairly good estimate at where an object is. The problem with this system, however, is coordinates differ for different observers as well as over time. That is, horizontal coordinates are only valid in one location and at one time for a given celestial object. To overcome this obstacle, the equatorial coordinate system can be used. In this system, Earth’s equator and poles

Upload: others

Post on 19-Jun-2020

0 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Observational Astronomy Using Skynet - Duke Universitymkruse/PHY105_S11/projects...Observational Astronomy Using Skynet ... While many major stars and celestial objects have common

Casey Long 

Long 1 

Observational Astronomy Using Skynet 

Introduction to Observational Astronomy    Everybody has been an observational astronomer at some point in their lives.  

For most people this consists of simply observing the brightest stars and planets in 

the night sky.  Professionals have access to cutting edge technology allowing them to 

probe deeper and deeper into the sky, unlocking a world of galaxies and nebulae.  

With such a vast number of observable objects, effective communication between 

fellow astronomers is necessary.  The two most important properties for identifying 

an object are name and location.  To standardize these properties, astronomers have 

developed coordinate systems and naming schemes to promote easy 

communication.  

Celestial Coordinate Systems 

   For casual stargazers, it is convenient to use the horizontal coordinate 

system for defining the location of celestial objects.  In this system, an object’s 

location is described by its Altitude and Azimuth.  Altitude is a degree measure from 

0° (the horizon) to 90° (directly overhead) of the “height” of the object relative to 

the ground.  Azimuth is a degree measure of direction from North (0°), to East (90°), 

to South (180°), to West (270°).  This system is useful because the observer needs 

no special equipment to make a fairly good estimate at where an object is.   

  The problem with this system, however, is coordinates differ for different 

observers as well as over time.  That is, horizontal coordinates are only valid in one 

location and at one time for a given celestial object.  To overcome this obstacle, the 

equatorial coordinate system can be used.  In this system, Earth’s equator and poles 

Page 2: Observational Astronomy Using Skynet - Duke Universitymkruse/PHY105_S11/projects...Observational Astronomy Using Skynet ... While many major stars and celestial objects have common

 

Long 2 

are projected onto the sky.  A measure called Declination (DEC) (from ‐90° (S) to 

+90° (N)) measures an object’s position relative to the celestial equator, much like 

lines of latitude on Earth’s surface.  Due to Earth’s rotation, longitudinal coordinates 

cannot be projected as simply.  An arbitrary starting point synonymous with Earth’s 

Prime Meridian must be defined as a constant reference point.  This point was 

chosen to be the location of the Sun during the vernal equinox.  From this point, 

Right Ascension (RA) is measured from 0° to 360°, although this is often reported as 

sidereal time from 0 to 24 hours (approximate rotation of the Earth in one day).  

The advantage of this coordinate system lies in its consistency for all observers at all 

times.  Although star locations will slightly change due to the procession of the 

equinoxes, this effect is extremely subtle.  Recalibrations are necessary only once 

every 50 or so years, even for distant objects. 

Astronomical Catalogues   

  While many major stars and celestial objects have common names, there are 

simply too many to make this system practical for naming everything in the night 

sky.  Most visible stars, even those with common names, are referred to by their 

constellation preceded by a Greek character indicating its brightness relative to 

other stars in the constellation.  For example, the star commonly known as Antares 

is also known as α Scorpii because it is the brightest star in the constellation 

Scorpius.  For deep sky objects, much less are known by common names, making 

catalogues even more necessary.  The famous Messier Objects (M1 – M110) were 

catalogued by comet hunter Charles Messier in 1781 to help differentiate potential 

comets from fixed objects.  The list contains a collection of galaxies, star clusters, 

Page 3: Observational Astronomy Using Skynet - Duke Universitymkruse/PHY105_S11/projects...Observational Astronomy Using Skynet ... While many major stars and celestial objects have common

 

Long 3 

and nebulae that are among the brightest and easiest to see deep sky objects. 

However, this list is extremely limited and more extensive catalogues were needed 

to keep track of all the observable deep sky objects.  The New General Catalogue of 

Nebulae and Clusters of Stars includes 7,840 objects designated by the initials NGC 

followed by a four‐digit number.  The even larger Catalogue of Principal Galaxies 

contains 73,197 galaxies designated by the initials PGC followed by a five‐digit 

number.  Many objects are included in multiple of these catalogues and can be 

referenced with many names.  For example, the famous Andromeda Galaxy is also 

known as M31, NGC 224, and PGC 2557.  While many other astronomical catalogues 

exist, these three were sufficient for referencing all of the objects I was looking for. 

Observing 

  Once you know what an objects name is, and where it is located in the sky, 

you can observe it using appropriate equipment.  For bright stars and planets, 

horizontal coordinates are generally enough to find objects with the naked eye.  For 

deep sky objects, telescopes are usually necessary.  Most advanced telescopes are 

computer‐controlled to improve accuracy and easy use.  For these systems, 

equatorial coordinates are preferred for their consistency.  When taking images, a 

computerized system has additional benefits.  Due to Earth’s rotation, an object’s 

position in the sky is always changing slightly.  Telescope mounts with computer‐

controlled motors keep the telescope focused on the object during long exposure 

shots.  This eliminates streaks and blurs that would distort stationary photographs 

over long exposures.   

 

Page 4: Observational Astronomy Using Skynet - Duke Universitymkruse/PHY105_S11/projects...Observational Astronomy Using Skynet ... While many major stars and celestial objects have common

 

Long 4 

Skynet System 

  The Skynet system is composed of an extensive collection of computer‐

operated telescopes from around the world.  Users log on to the Skynet website 

where they electronically request images to be taken.  The program is maintained by 

staff at UNC and generously allows students from other universities and high 

schools to utilize the service.  Thanks to some inside connections, I was lucky 

enough to get to try the program out myself.  The following is an overview of the 

regular procedure I used to collect images.    

Image Taking Process 

  The first step for getting images was picking a target in the night sky.  Using 

the free software Stellarium, I was able to see what the night sky looked like in Chile 

and could target specific objects visible to the telescopes.  After finding an object of 

interest that was visible this time of year, I logged onto the Skynet website.  Using 

the Observation Manager, finding objects’ coordinates was very easy.  The following 

screenshot shows what a typical search would return.  In this example the 

Andromeda Galaxy (M31) was searched. 

Page 5: Observational Astronomy Using Skynet - Duke Universitymkruse/PHY105_S11/projects...Observational Astronomy Using Skynet ... While many major stars and celestial objects have common

 

Long 5 

 

Screen Shot of SKYNET Observation Manager 

  After searching for an object, the computer does much of the heavy lifting.  It 

searches its archives and finds accurate coordinates using the equatorial coordinate 

system.  It defaults to a maximum airmass of 3.  Airmass is a relative measure of 

how much atmosphere light has to penetrate.  By definition, the airmass at the 

zenith (straight up) is equal to 1.  Basically this restricts the telescopes from taking 

images of objects too close to the horizon.   At these low points in the sky, light must 

travel through a significantly greater amount of atmosphere distorting images.  

Another default is the maximum sun elevation, set at ‐18°.  In short, this ensures the 

picture is taken at night.  There are a variety of filter options, but for galaxies, an 

open filter usually suffices, which is what I chose for all observations.  

  After searching for an object, the following graph appears: 

Page 6: Observational Astronomy Using Skynet - Duke Universitymkruse/PHY105_S11/projects...Observational Astronomy Using Skynet ... While many major stars and celestial objects have common

 

Long 6 

 

Observation Manager M31 Visibility Graph  

  This graph shows the visibility of the given object from the locations of 

various telescopes.  Most of my images were taken from the Prompt telescopes 

labeled CTIO in the above graph (red line).  For this example, the Andromeda Galaxy 

is not visible for any of the telescopes.  Lines are only plotted for nighttime hours, 

and if they do not go above the 20° elevation/3.0 airmass barrier, they will not 

return good images.  So for this time of year, M31 simply does not get high enough 

in the sky during dark hours to allow image taking.  The following is a graph of the 

Sombrero Galaxy’s (M104’s) visibility, showing what a visible object’s graph looks 

like.  

Page 7: Observational Astronomy Using Skynet - Duke Universitymkruse/PHY105_S11/projects...Observational Astronomy Using Skynet ... While many major stars and celestial objects have common

 

Long 7 

 

Observation Manager M104 Visibility Graph  

  As you can see, this galaxy is visible for most of the night, especially for the 

Prompt telescopes.  If an object is sufficiently visible and all the parameters are set, 

pressing “Next” yields the following screen. 

Page 8: Observational Astronomy Using Skynet - Duke Universitymkruse/PHY105_S11/projects...Observational Astronomy Using Skynet ... While many major stars and celestial objects have common

 

Long 8 

 

Telescope Selection Screen  

  On this screen, you can choose which of the available telescopes you want to 

use to take images.  My first choice was always the Prompt Telescopes, as they 

reportedly return the best images.  If multiple telescopes are chosen, the first to 

become available during your specific visibility window is used to capture your 

desired images.  After selecting your telescopes, pressing “Next” brings you to the 

exposure page.    

 

Add Exposures Page 

Page 9: Observational Astronomy Using Skynet - Duke Universitymkruse/PHY105_S11/projects...Observational Astronomy Using Skynet ... While many major stars and celestial objects have common

 

Long 9 

  On this page, you can select various exposure times as well as the number of 

exposures.  For particularly bright objects, or if a bright star was in an objects field 

of view, a message appears setting a maximum exposure time.  This is mainly to 

protect light sensitive instruments from overexposure to bright objects.  Even for 

faint objects, the absolute maximum exposure time allowed is 80 seconds for the 

Prompt telescopes.  In my earlier observations, I often selected a wide range of 

exposure times until I got a feel for appropriate exposure times for a given object.  

For example, my first target was the Sombrero Galaxy.  It is roughly 30 Mly away 

and has an apparent magnitude of about 8.98.  I decided to take images at exposure 

times of 20, 40, and 60 seconds. These times yielded the following images. 

      The Sombrero Galaxy at 3 different exposure times 

  As you can see, there is not a dramatic difference, however the 20‐second 

exposure definitely has the lowest contrast.  The halo around the galaxy is most well 

defined with 60 seconds of exposure.  For most objects I simply chose 60 seconds, 

since this gave the best results.  For extremely bright objects, like the Orion Nebula, I 

was restricted to shorter exposure times.  Conversely, for the very faint Hoag’s 

Object, I chose to use closer to the maximum allowable 80‐second exposure.     

   

M104 – 40s M104 – 20s  M104 – 60s 

Page 10: Observational Astronomy Using Skynet - Duke Universitymkruse/PHY105_S11/projects...Observational Astronomy Using Skynet ... While many major stars and celestial objects have common

 

Long 10 

 

After this page, you are brought to a confirmation page where you can either 

send your request for observation, or cancel if you realize a mistake in your inputs.  

Once a request is submitted, your observation will automatically happen at the 

earliest possible time.  Most requests were processed the night after submission, 

unless cloud cover or high telescope use delayed them.   

Telescopes 

Most of my observations were completed on Prompt telescopes (Prompt1 – 

Prompt5).  This set of smaller telescopes is part of the Cerro Tololo Interamerican 

Observatory (CTIO) in central Chile.  Nestled in the Andes at over 2,000 m, the site is 

an ideal location for telescopes.  Its elevation minimizes the amount of distorting 

atmosphere, while its isolation removes unwanted light pollution.    

 

Prompt Telescopes http://static.panoramio.com/photos/original/23791558.jpg 

    

Page 11: Observational Astronomy Using Skynet - Duke Universitymkruse/PHY105_S11/projects...Observational Astronomy Using Skynet ... While many major stars and celestial objects have common

 

Long 11 

All of my images were taken from Prompt telescopes except for the 

Whirlpool Galaxy, which needed to be taken with an ARO telescope due to visibility 

constraints.  Basic properties for all telescopes used to take images are outlined in 

the chart below: 

 Telescope  ARO ‐ 30  Prompt1  Prompt3  Prompt4 Location  ARO  CTIO  CTIO  CTIO 

Field of View (arcminutes)  16.3  10   10  10 

Pixel Scale (arcseconds per pixel) 

.96  .59  .59  .59 

Max Exposure Time (s)  300  80  80  80 

Basic Telescope Properties 

  Field of view is simply a measure of how zoomed in the telescope can get on a 

given object.  Measures are reported as angular fields of view.  The pixel scale is 

basically a measure of resolution.  It reports how many arcseconds each pixel takes 

up.  Exposure time is how long the telescope actively accepts light for a given image.   

Celestial Objects 

  Beyond the easily visible stars and planets lies a world of star clusters, 

galaxies and nebulae filling the sky in all directions.  Most of my observations were 

galaxies of different shapes and sizes.  Imaging nebulae works best with special 

filters and at non‐visible wavelengths not available through the Skynet system.  Star 

clusters are fairly easily observable, but aren’t quite as unique and interesting as 

galaxies.   

  

Page 12: Observational Astronomy Using Skynet - Duke Universitymkruse/PHY105_S11/projects...Observational Astronomy Using Skynet ... While many major stars and celestial objects have common

 

Long 12 

Elliptical/Lenticular Galaxies 

  Most galaxies can be described as one of three types based of their observed 

appearance.  The simplest are elliptical galaxies, which feature continuous, even star 

distributions over an elliptical shape.  These can be further divided by ellipticity, 

from nearly circular, to extremely ovoid.  Under the Hubble Sequence Classification 

System, elliptical galaxies are given a number from 0 to ~7 based off their shape.  

For example a galaxy classified as E0 would be very circular while one classified as 

E6 would be much more elliptical.   Galaxies may also be classified as lenticular.  

Like ellipticals, these do not have any distinct spiral distributions, however they 

contain a bright central bulge of stars, which taper to a thin disk at their outer 

reaches.  There is often some overlap between elliptical and lenticular galaxies.  The 

following four pages (13‐16) consist of elliptical galaxies in increasing order of 

ellipticity.  Page 17 has Centaurus A, the lenticular/giant elliptical galaxy that has 

much debate over its classification. 

  Each observed object contained in this report is displayed on its own page 

following the same format.  Centered at the top of the page is my image from one of 

Skynet’s telescopes captioned with the telescope name, date of capture, and 

exposure time.  The middle table gives basic properties and relevant information for 

each object.  The bottom picture is a professionally taken photo from larger 

telescopes and/or satellites.  Some are purely visible light, but many include other 

spectrums to enhance the images.  They are provided to give a clearer view of the 

object and as a standard to compare my images to.     

Page 13: Observational Astronomy Using Skynet - Duke Universitymkruse/PHY105_S11/projects...Observational Astronomy Using Skynet ... While many major stars and celestial objects have common

 

Long 13 

    Prompt 1 – April 19, 2011 – Exposure Time = 60s 

Catalogue Designations  M89, NGC 4552 Type  Elliptical Galaxy (E0) RA  12:35:39.9 DEC  +12:33:21.7 

Distance  50 ± 3 Mly Apparent Magnitude  10.73 

 

 http://www.sciencephotolibrary.com/images/download_lo_res.html?id=828200463 

 

Page 14: Observational Astronomy Using Skynet - Duke Universitymkruse/PHY105_S11/projects...Observational Astronomy Using Skynet ... While many major stars and celestial objects have common

 

Long 14 

 Prompt 4 – April 19, 2011 – Exposure Time = 60s 

 Catalogue Designations  M87, NGC 4486 

Common Name  Virgo A Type  Supergiant Elliptical Galaxy (E0) RA  12:30:49.4 DEC  +12:23:28.0 

Distance    53.5 ± 1.63 Mly Apparent Magnitude  9.59 

 

 http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/07/Messier_87_Hubble_WikiSky.jpg  

Page 15: Observational Astronomy Using Skynet - Duke Universitymkruse/PHY105_S11/projects...Observational Astronomy Using Skynet ... While many major stars and celestial objects have common

 

Long 15 

 Prompt 1 – April 19, 2011 – Exposure Time = 60s 

 Catalogue Designations  M49, NGC 4472 

Type  Elliptical (E4)/Lenticular Galaxy RA  12:29:46.8 DEC  +08:00:01.5 

Distance  55.9 ± 2.3 Mly Apparent Magnitude  9.4 

 

 http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4b/M49a.jpg 

 

Page 16: Observational Astronomy Using Skynet - Duke Universitymkruse/PHY105_S11/projects...Observational Astronomy Using Skynet ... While many major stars and celestial objects have common

 

Long 16 

 Prompt 4 – April 19, 2011 – Exposure Time = 60s 

 Catalogue Designations  M59, NGC 4621 

Type  Elliptical Galaxy (E5) RA  12:42:02.3 DEC  +11:38:49.0 

Distance  60 ± 5 Mly Apparent Magnitude  10.6 

 

 http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/04/Messier59.jpg 

Page 17: Observational Astronomy Using Skynet - Duke Universitymkruse/PHY105_S11/projects...Observational Astronomy Using Skynet ... While many major stars and celestial objects have common

 

Long 17 

 Prompt 1 ‐ April 8, 2011 – Exposure Time = 60s 

 Catalogue Designations  NGC 5128 

Common Name  Centaurus A Type  Lenticular/Giant Elliptical RA  13:25:27.6 DEC  ‐43:01:08.8 

Distance  10‐16 Mly Apparent Magnitude  6.84 

 

 http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/1998/14/image/d/format/web/  

Page 18: Observational Astronomy Using Skynet - Duke Universitymkruse/PHY105_S11/projects...Observational Astronomy Using Skynet ... While many major stars and celestial objects have common

 

Long 18 

Spiral Galaxies   

Spiral galaxies make up most of the rest of the observable galaxies.  They 

contain the central bulge found in lenticular galaxies, and in addition have a spiral 

formation outside this core.  Spiral galaxies can be further classified based off a 

number of criteria.  One of the most visually distinguishable classifications is 

between barred and unbarred galaxies.  Barred galaxies have a nuclear bar that 

passes through the central bulge connecting spiral arms on either side, while 

unbarred galaxies lack this.  Galaxies in between these two extremes are sometimes 

referred to as weakly barred spiral or intermediate spiral galaxies.  Other 

observable measures such as tightness can be used to describe the shape and 

distribution of stars.  Galaxies with particularly well‐defined arms are often called 

grand design spiral galaxies.   

The next five pages (19‐23) feature a wide range of spiral galaxies, starting 

with barred and gradually transitioning to unbarred.  Pages 24 and 25 show 

examples of two grand design galaxies, the latter of which is an example of an 

interacting galaxy pair.  This image contains the much larger Whirlpool Galaxy with 

the smaller NGC 5159 at the end of one of its arms.  These companion galaxies are of 

much interest to astronomers and astrophysicists for their insight into galactic 

structure and interactions.  Radio astronomy has proven that the two are in fact 

interacting, not just two galaxies along the same visual line from our perspective.  

The Whirlpool Galaxy is one of the most recognizable and unique of the easily 

observable galaxies. 

Page 19: Observational Astronomy Using Skynet - Duke Universitymkruse/PHY105_S11/projects...Observational Astronomy Using Skynet ... While many major stars and celestial objects have common

 

Long 19 

 Prompt 3 ‐ April 13, 2011 – Exposure Time = 70s 

 Catalogue Designations  M83, NGC 5236 

Common Name  Southern Pinwheel Galaxy Type  Barred Spiral Galaxy RA  13:37:00.9 DEC  ‐29:51:56.7 

Distance    14.7 Mly Apparent Magnitude  7.54 

 

 http://www.eso.org/public/images/eso0136a/ 

Page 20: Observational Astronomy Using Skynet - Duke Universitymkruse/PHY105_S11/projects...Observational Astronomy Using Skynet ... While many major stars and celestial objects have common

 

Long 20 

             

 Prompt 1 ‐ April 8, 2011 – Exposure Time = 60s 

 Catalogue Designation  NGC 6744 

Type  Intermediate Spiral Galaxy RA  19:09:46.1 DEC  ‐63:51:27.1 

Distance  31 ± 5.2 Mly Apparent Magnitude  9.14 

 

 http://www.capella‐observatory.com/images/Galaxies/NGC6744.jpg 

Page 21: Observational Astronomy Using Skynet - Duke Universitymkruse/PHY105_S11/projects...Observational Astronomy Using Skynet ... While many major stars and celestial objects have common

 

Long 21 

 Prompt 1 ‐ April 8, 2011 – Exposure Time = 60s 

 Catalogue Designations  M64, NGC 4826 

Common Name  Black Eye Galaxy Type  Tightly Bound Spiral Galaxy RA  12:56:43.7 DEC  +21:40:57.6 

Distance  24 ± 2 Mly Apparent Magnitude  9.36 

 

 http://hubblesite.org/gallery/album/entire/pr2004004a/web/ 

Page 22: Observational Astronomy Using Skynet - Duke Universitymkruse/PHY105_S11/projects...Observational Astronomy Using Skynet ... While many major stars and celestial objects have common

 

Long 22 

 Prompt 4 ‐ April 6, 2011 ‐ Exposure Time = 60s 

 Catalogue Designations  M104, NGC 4594 

Common Name  Sombrero Galaxy Type  Unbarred Spiral Galaxy RA  12:39:59.4 DEC  ‐11:37:23.0 

Distance  29.3 ± 1.6 Mly Apparent Magnitude  8.98 

 

   

http://hubblesite.org/gallery/album/entire/pr2003028a/web/  

Page 23: Observational Astronomy Using Skynet - Duke Universitymkruse/PHY105_S11/projects...Observational Astronomy Using Skynet ... While many major stars and celestial objects have common

 

Long 23 

 Prompt 4 ‐ April 13, 2011 – Exposure Time = 60s 

 Catalogue Designations  M99 

Type  Unbarred Spiral Galaxy RA  12:18:49.6 DEC  +14:24:59.4 

Distance  50.2 ± 5.5 Mly Apparent Magnitude  10.4 

 

 http://www.freewebs.com/skyimager/m99‐lrgb%20cropped.jpg 

 

Page 24: Observational Astronomy Using Skynet - Duke Universitymkruse/PHY105_S11/projects...Observational Astronomy Using Skynet ... While many major stars and celestial objects have common

 

Long 24 

 Prompt 4 ‐ April 13, 2011 – Exposure Time = 70s 

 Catalogue Designations  M100, NGC 4321  

Type  Grand Design Spiral Galaxy RA  12:22:54.9 DEC  +15:49:20.6 

Distance  55 Mly Apparent Magnitude  10.1 

 

 http://www.eso.org/public/images/eso0608a/ 

 

Page 25: Observational Astronomy Using Skynet - Duke Universitymkruse/PHY105_S11/projects...Observational Astronomy Using Skynet ... While many major stars and celestial objects have common

 

Long 25 

 ARO‐30 ‐ April 13, 2011 – Exposure Time = 60s 

 Catalogue Designations  M51, NGC 5194 / NGC 5159 

Common Name  Whirlpool Galaxy Type  Interacting, Grand Design Spiral Galaxy RA  13:29:52.7 DEC  +47:11:42.9 

Distance  23 ± 4 Mly Apparent Magnitude  8.4 

 

 http://hubblesite.org/gallery/album/entire/pr2005012a/web/ 

Page 26: Observational Astronomy Using Skynet - Duke Universitymkruse/PHY105_S11/projects...Observational Astronomy Using Skynet ... While many major stars and celestial objects have common

 

Long 26 

Irregular Galaxies 

Certain rare galaxies do not fit the common mold of spiral, elliptical, or 

lenticular types.  These are clumped together as irregular galaxies.  Most are 

asymmetric groupings with little or no distinctive pattern or shape.  However, some 

have a clear pattern and shape, but simply do not fit under any of the three common 

categories.  A subset of this group are known as ring galaxies.  Intrigued by their 

shape I decided to take aim at Hoag’s Object, a ring galaxy ~600 million light years 

away.  I was not expecting much, but was surprised to find a faint tiny ring with a 

dot in the middle, the same shape I was expecting after seeing more precise photos 

online. 

Still skeptical, I decided to check if it was about the right size relative to the 

field of view of the image.  The image was taken by Prompt1, whose field of view is 

10 arcminutes (or 600 arcseconds).  The outer diameter of Hoag’s Object is about 45 

arcseconds, so theoretically it should take up roughly 7.5% of the width of the 

image.  Taking measurements on my computer screen (since relative values are all 

that really matter), the total width of the image was roughly 9.5”, while Hoag’s 

Object’s diameter was about 3/4”.  Dividing gives 7.9% which agrees very well with 

the projected value.  Given its similar size and shape, I think the image is in fact 

Hoag’s Object.  While not visually stunning, I was very surprised it came out at all 

and was excited with the results.  (Note: the image on the next page was cropped to 

focus in on Hoag’s Object, so the ~7.5% ratio does not hold)   

Page 27: Observational Astronomy Using Skynet - Duke Universitymkruse/PHY105_S11/projects...Observational Astronomy Using Skynet ... While many major stars and celestial objects have common

 

Long 27 

 Prompt 1 ‐ April 8, 2011 – Exposure Time = 75s 

 Catalogue Designations  PGC 54559 

Common Name  Hoag’s Object Type  Ring Galaxy RA  15:17:12.8 DEC  +21:35:03.1 

Distance  600 ± 30 Mly Apparent Magnitude  16.0 

 

 http://apod.nasa.gov/apod/ap100822.html 

  

Page 28: Observational Astronomy Using Skynet - Duke Universitymkruse/PHY105_S11/projects...Observational Astronomy Using Skynet ... While many major stars and celestial objects have common

 

Long 28 

Globular Clusters 

  Globular clusters are gravitationally bound star systems that orbit around 

galaxies.  Omega Centauri (page 29) is the largest of the many globular clusters 

orbiting our Milky Way Galaxy.  With an apparent magnitude of 3.7, it is easily 

visible in the southern hemisphere, though individual stars are not resolvable so it 

appears more or less as a fuzzy star.   

Nebulae 

  Nebulae are collections of dust and ionized gases loosely bound by gravity.  

Over time, if large enough masses of gas collapse, stars and planets can form.  These 

stellar nurseries are some of the most visually stunning observable objects in the 

universe however specific equipment is required to get high quality images.  I 

decided to target the Orion Nebula since it is very bright and nearby.  There are an 

estimated ~700 stars in formation at several different stages of stellar evolution.  Its 

lack of any definitive boundaries makes it an example of a diffuse nebula, the most 

common nebula type.  

 

Page 29: Observational Astronomy Using Skynet - Duke Universitymkruse/PHY105_S11/projects...Observational Astronomy Using Skynet ... While many major stars and celestial objects have common

 

Long 29 

 Prompt 4 ‐ April 9, 2011 – Exposure Time = 60s 

 Catalogue Designations  NGC 5139 

Common Name  Omega Centauri Type  Globular Cluster RA  13:26:47.3 DEC  ‐47:28:46.1 

Distance  15.8 ± 1.1 kly Apparent Magnitude  3.7 

  

 http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2008/14/image/a/format/web/  

Page 30: Observational Astronomy Using Skynet - Duke Universitymkruse/PHY105_S11/projects...Observational Astronomy Using Skynet ... While many major stars and celestial objects have common

 

Long 30 

 Prompt 4 ‐ April 12, 2011 – Exposure Time = 15s 

 Catalogue Designations  M42, NGC 1976  

Common Name  Orion Nebula Type  Diffuse Nebula RA  05:35:17.3 DEC  ‐05:23:28.0 

Distance  1,344 ± 20 ly Apparent Magnitude  4.0 

 

 http://www.adventuresinastrophotography.com/2007/10/17/first‐images‐orion‐nebula/  

Page 31: Observational Astronomy Using Skynet - Duke Universitymkruse/PHY105_S11/projects...Observational Astronomy Using Skynet ... While many major stars and celestial objects have common

 

Long 31 

Conclusion 

  I have always been very interested in observational astronomy but have 

never gotten the chance to look deeper than my eyes or handheld binoculars had to 

offer.  This project was a great opportunity to delve into some of the amazing objects 

that lie out of sight.  It has only increased my interest in the field.  Before obtaining 

my first image (M104), I was highly skeptical of how well the pictures would turn 

out.  On the whole, I was blown away with the results.  A lot of variables contributed 

to the quality of the images.  First and foremost, the distance to an object along with 

its apparent magnitude played a big part.  Additionally the time of year plays a role.  

Best images will come from objects directly overhead during the darkest hours in 

the middle of the night.  These objects have the least interference from the sun, and 

have minimal atmospheric distortion.  While conditions were not always ideal, most 

of the images were at least comparable to professional photos in terms of shape and 

light distribution. 

  Experiencing the image taking process first hand has given me a whole new 

appreciation of the field of observational astronomy.  Its amazing to think that just 

plugging some numbers into a website can control a telescope to take an image of 

any celestial object, let alone a galaxy over 500 million light‐years away.  The Skynet 

system is very user friendly and I am very grateful to have been given a chance to 

work with it.  Overall, collecting images was an informative, rewarding process that 

increased my interest and understanding of observational astronomy. 

 

 

Page 32: Observational Astronomy Using Skynet - Duke Universitymkruse/PHY105_S11/projects...Observational Astronomy Using Skynet ... While many major stars and celestial objects have common

 

Long 32 

Observation Log 

Date  Object  Type  RA  DEC  Filter  Exposure 4/6  M104 (Sombrero Galaxy)  Galaxy  12:39:59.4  ‐11:37:23.0  Open  20 4/6  M104 (Sombrero Galaxy)  Galaxy  12:39:59.4  ‐11:37:23.0  Open  40 4/6  M104 (Sombrero Galaxy)  Galaxy  12:39:59.4  ‐11:37:23.0  Open  60 4/8  NGC 6744  Galaxy  19:09:46.1  ‐63:51:27.1  Open  10 4/8  NGC 6744  Galaxy  19:09:46.1  ‐63:51:27.1  Open  20 4/8  NGC 6744  Galaxy  19:09:46.1  ‐63:51:27.1  Open  30 4/8  NGC 6744  Galaxy  19:09:46.1  ‐63:51:27.1  Open  60 4/8  NGC 5128 (Centaurus A)  Galaxy  13:25:27.6  ‐43:01:08.8  Open  5 4/8  NGC 5128 (Centaurus A)  Galaxy  13:25:27.6  ‐43:01:08.8  Open  15 4/8  NGC 5128 (Centaurus A)  Galaxy  13:25:27.6  ‐43:01:08.8  Open  25 4/8  NGC 5128 (Centaurus A)  Galaxy  13:25:27.6  ‐43:01:08.8  Open  60 4/8  M64 (Black Eye Galaxy)  Galaxy  12:56:43.7  +21:40:57.6  Open  10 4/8  M64 (Black Eye Galaxy)  Galaxy  12:56:43.7  +21:40:57.6  Open  20 4/8  M64 (Black Eye Galaxy)  Galaxy  12:56:43.7  +21:40:57.6  Open  30 4/8  M64 (Black Eye Galaxy)  Galaxy  12:56:43.7  +21:40:57.6  Open  60 4/8  PGC 54559 (Hoag's Object)  Galaxy  15:17:12.8  +21:35:03.1  Open  25 4/8  PGC 54559 (Hoag's Object)  Galaxy  15:17:12.8  +21:35:03.1  Open  50 4/8  PGC 54559 (Hoag's Object)  Galaxy  15:17:12.8  +21:35:03.1  Open  75 

4/9  NGC 5139 (Omega Centauri) Globular Cluster  13:26:47.3  ‐47:28:46.1  Open  30 

4/9  NGC 5139 (Omega Centauri) Globular Cluster  13:26:47.3  ‐47:28:46.1  Open  60 

4/12  M42 (Orion Nebula)  Nebula  05:35:17.3  ‐05:23:28.0  Open  1 4/12  M42 (Orion Nebula)  Nebula  05:35:17.3  ‐05:23:28.0  Open  5 4/12  M42 (Orion Nebula)  Nebula  05:35:17.3  ‐05:23:28.0  Open  15 4/13  M51 (Whirlpool Galaxy)  Galaxy  13:29:52.7  +47:11:42.9  Open  30 4/13  M51 (Whirlpool Galaxy)  Galaxy  13:29:52.7  +47:11:42.9  Open  60 4/13  M51 (Whirlpool Galaxy)  Galaxy  13:29:52.7  +47:11:42.9  Open  30 4/13  M51 (Whirlpool Galaxy)  Galaxy  13:29:52.7  +47:11:42.9  Open  60 

4/13 M83 (Southern Pinwheel Galaxy)  Galaxy  13:37:00.9  ‐29:51:56.7  Open  70 

4/13  M100   Galaxy  12:22:54.9  +15:49:20.6  Open  70 4/13  M99   Galaxy  12:18:49.6  +14:24:59.4  Open  30 4/13  M99   Galaxy  12:18:49.6  +14:24:59.4  Open  60 4/19  M59  Galaxy  12:42:02.3  +11:38:49.0  Open  60 4/19  M89  Galaxy  12:35:39.9  +12:33:21.7  Open  60 4/19  M87  Galaxy  12:30:49.4  +12:23:28.0  Open  60 4/19  M49  Galaxy  12:29:46.8  +08:00:01.5  Open  60  

Page 33: Observational Astronomy Using Skynet - Duke Universitymkruse/PHY105_S11/projects...Observational Astronomy Using Skynet ... While many major stars and celestial objects have common

 

Long 33 

Works Cited 

Celestial Object Information 

http://en.wikipedia.org/wiki/Sombrero_Galaxy 

http://en.wikipedia.org/wiki/NGC_6744 

http://en.wikipedia.org/wiki/Black_Eye_Galaxy 

http://en.wikipedia.org/wiki/Hoag's_Object 

http://en.wikipedia.org/wiki/Messier_83 

http://en.wikipedia.org/wiki/Messier_99 

http://en.wikipedia.org/wiki/Orion_Nebula 

http://en.wikipedia.org/wiki/Centaurus_A 

http://en.wikipedia.org/wiki/Messier_100 

http://en.wikipedia.org/wiki/Omega_Centauri 

http://en.wikipedia.org/wiki/Whirlpool_Galaxy 

http://en.wikipedia.org/wiki/Messier_59 

http://en.wikipedia.org/wiki/Messier_89 

http://en.wikipedia.org/wiki/Messier_87 

http://en.wikipedia.org/wiki/Messier_49 

 

SKYNET System 

Various links and pages from: http://skynet.unc.edu/index.php 

Skynet Authorship Policy Images and data obtained from images taken by a user with Skynet may only be used by that user or by others designated by that user. However, at least the first three people from the Skynet builders list and at least the first two people from each used telescope's builders list must be included as authors on any publications, unless waived by the Director of the Skynet Robotic Telescope Network (currently Reichart) in writing. 

Builders Lists 

Skynet: Daniel E. Reichart, Kevin M. Ivarsen, and Joshua B. Haislip 

Prompt: Melissa C. Nysewander, Aaron P. LaCluyze