latex
نقدم تحليلاً إحصائياً لبيانات الشهب البصرية التي تم التقاطها باستخدام شبكات من كاميرات الشهب التي تعمل في المجر بين عامي 2020 و2023. نستخدم ثلاثة أنظمة كاميرات مختلفة: مجموعة من كاميرات الفيديو التقليدية المعتمدة على MetRec، ونظام كاميرا DSLR الآلي المطور ذاتياً، وشبكة من محطات كاميرا AllSky7 التي تم تركيبها حديثاً. يتم تقديم ومناقشة أوجه التشابه والاختلاف بين البيانات التي أنتجتها الأنظمة الثلاثة، بهدف تسجيل أنواع مختلفة من ظواهر الشهب.
تتكون حبيبات الغبار من ذيول المذنبات و/أو المواد المقذوفة من الكويكبات، والتي تتراوح أحجامها من عدة ميكرونات إلى أجسام تقريباً بحجم العدادات، وهي المسؤولة عن معظم الأحداث النيزكية المرصودة عند دخولها إلى الغلاف الجوي للأرض (انظر مثلاً (ye23) والمراجع المذكورة فيه). عادةً ما تُقسم الشهب إلى فئتين أساسيتين: الشهب العشوائية التي لا تمتلك اتجاهاً مفضلاً، أي أنها تظهر في مواقع عشوائية في السماء طوال العام، وزخات الشهب التي تأتي من اتجاه محدد يُسمى المشع. يمكن تتبع مدارات الشهب التي تسببت في العديد من زخات الشهب المعروفة حالياً إلى جسم أصلي، غالباً ما يكون مذنباً أو كويكباً (mcintosh91, jen94, ye23). يُعتقد أن الشهب العشوائية نشأت من ذيول المذنبات القديمة و/أو مسارات الغبار بين الكواكب التي تم حلها منذ قذفها، مما يوفر خلفية ثابتة نسبياً من تدفق الشهب العشوائية القادمة.
نظراً لأن النشاط النيزكي البصري، أي معدل الشهب القابلة للملاحظة ليلاً أو نهاراً، يزداد عادةً بأكثر من عشرة أضعاف خلال تاريخ الذروة للزخات، فقد تمت دراسة زخات الشهب بشكل أكثر تكراراً في الأدبيات. ومع ذلك، هناك عدد متزايد من الأوراق التي تتناول الخصائص الإحصائية للشهب العشوائية (انظر مثلاً (jb93), (rendtel06), (wiegert09), (dubi10) والمراجع المذكورة فيها).
على الرغم من عدم وجود مشع محدد، يمكن تحديد عدة اتجاهات مفضلة للشهب العشوائية (مثلاً (cbj06)): معظم الشهب العشوائية تأتي من قمة مدار الأرض، بينما تقع مصادر الهيليون والانتيهيليون في المستوى الإهليلجي تقريباً عمودياً على اتجاه القمة-الانتابكس. بجانب هذه المصادر، تم تحديد مصدرين إضافيين عند حوالي 60 درجة شمالاً وجنوباً من المستوى الإهليلجي، ويُسميان المصادر الطورية الشمالية والجنوبية، من خلال ملاحظات الرادار (jb93). توفر مصادر القمة والانتيهيليون الغالبية العظمى من سكان الشهب العشوائية القابلة للرؤية بصرياً (rendtel06).
في هذه الورقة نستخدم بيانات من أنظمة كاميرات الشهب المختلفة التي تعمل في المجر لكشف النشاط النيزكي البصري بين عامي 2020 و2023. هنا نركز على الخصائص الإحصائية للشهب العشوائية والأحداث الأكثر إشراقاً، والتي غالباً ما تكون كرات نارية. سيتم تقديم الخصائص المقاسة لزخات الشهب الأخيرة في ورقة لاحقة. في القسم التالي نلخص بإيجاز المعايير الفنية لأنظمة الكاميرات المستخدمة في هذه الدراسة، يلي ذلك وصف البيانات التي تم جمعها بواسطة الكاميرات المختلفة، والنتائج التي تم الحصول عليها واستنتاجاتنا.
في المجر، بدأ نشر أنظمة الكاميرات الفيديوية للكشف التلقائي عن الشهب البصرية منذ أكثر من 20 عاماً. معظم هذه الكاميرات لا تزال تعمل. تتكون من كاميرا فيديو تناظرية (إما PAL أو NTSC) متصلة بجهاز كمبيوتر يحتوي على بطاقة فيديو Matrox لالتقاط الإطارات التي تأخذ لقطات سريعة للإطارات الرقمية (\(\sim 25\) إطاراً في الثانية) عندما يظهر جسم متحرك، يُفترض أنه شهاب، في مجال الرؤية. يتم التعامل مع كشف الشهب وقياسها بواسطة برنامج “معرف الشهب” (Meteor Recognizer, https://metrec.org). الحد الأدنى للحساسية يكون عادة بين المقدار 4 و 5، اعتماداً على نوع وصانع الكاميرا المحددة. تم دمج هذه الكاميرات ضمن شبكة كاميرات المنظمة الدولية للشهب (IMO). في هذه الورقة نستخدم ثلاثاً منها: HUKON، HUPIS و HUHOD. يتم تلخيص البارامترات الأساسية لهذه الكاميرات الثلاث في الجدول [tab:metrec-camera-parameters]. يستخدم MetRec مجموعة محددة جيداً من النجوم المرجعية لحساب الفلك الرصدي والضوئيات المعايرة لكل حدث شهاب.
في الآونة الأخيرة، بدءاً من عام 2017، طور فريقنا في مرصد Konkoly وقام بتركيب نظام جديد، يُسمى شبكة مرصد Konkoly للشهب (KoMON)، والذي يعتمد على مزيج من كاميرا فيديو رقمية مع كاميرا DSLR رقمية أكثر حداثة. يتم التعرف على الجسم المتحرك بواسطة كاميرا الفيديو التي تُستخدم برنامجاً مخصصاً بلغة Python ثم تقوم بتشغيل كاميرا DSLR لالتقاط الإطارات الرقمية لمدة 10 ثوانٍ. يتم قطع الضوء الوارد بواسطة لوحة LCD، الموضوعة أمام شريحة CMOS لكاميرا DSLR، بتسلسل de Bruijn المبرمج مسبقاً (howie17) لفصل الشهب المحتملة عن الأجسام البطيئة الحركة الأخرى (الطائرات، الطيور، أوراق الأشجار، الحشرات، الأقمار الصناعية، إلخ). تم تصميم نظام KoMON ليكون حساساً للشهب الأكثر سطوعاً والبطيئة نسبياً، مثل الكرات النارية. قد تفوت هذه الشهب أنظمة كاميرات الفيديو التقليدية، لأنها قد تشبع الكاميرا مما يؤدي إلى فشل خوارزمية التعرف. وبالتالي، يكتشف نظام KoMON فقط الطرف الأكثر سطوعاً من وظيفة توزيع سطوع الشهب (BDF)، وبالتصميم، من المحتمل أن يكتشف الأحداث الأبطأ بدلاً من الأسرع. يتم جمع معلمات النظام في الجدول [tab:komon-camera-parameters].
في وقت كتابة هذه الورقة، لم يتم تنفيذ الفلك الرصدي والضوئيات بعد لنظام KoMON. وبالتالي، تكون الكاميرات في شبكة KoMON قادرة على تسجيل لحظة بدء حدث الشهاب فقط (خلال \(\sim\)1 ثانية) وسرعته الزاوية على طول المسار المتوقع. يتم أيضاً تخزين صورة رقمية متكاملة (مع وقت تعرّض 10 ثوانٍ) بالإضافة إلى إطارات فيديو رقمية لكل حدث مشغّل. بسبب عدم وجود ضوئيات رقمية معايرة، لم نتمكن إلا من استخدام تقدير سطوع بصري للشهب المسجلة التي بدت أكثر سطوعاً من النجوم في الإطار الرقمي المقابل. بهذه الطريقة، لا يزال بإمكاننا تصنيف الشهب التي هي أكثر سطوعاً من المقدار البصري \(\sim 0\)، بجانب عدم وجود معلومات ضوئية أكثر دقة.
أخيراً، بدءاً من منتصف عام 2021، تم نشر عدة محطات من نظام الكاميرا AllSky7 (https://allsky7.net) في مواقع مختلفة في المجر. تتكون هذه المحطات من وحدة متكاملة من 7 كاميرات توفر تغطية شاملة للسماء، وفلك رصدي معاير ومجموعة واسعة من حساسية السطوع. المقدار المحدود المتوسط لكل وحدة هو \(\sim 4\) ماج. يتم تلخيص معلمات المحطات التي تحت تصرف مجموعتنا في الجدول [tab:ams-camera-parameters].
لقد قدمت لنا الأنظمة الثلاثة للكاميرات أنواعاً مختلفة من البيانات. تم الحصول على مجموعة البيانات الأكثر اكتمالاً وعلى مستوى عالٍ من الكاميرات المستندة إلى MetRec، بعد معالجة البيانات الليلية وتنظيفها بالفحص البصري. يمكن لـ MetRec تصنيف كل شهاب مسجل بناءً على مساره المتوقع في السماء. إذا كان مسار الشهاب قريباً من نقطة إشعاع لزخة شهب معروفة، وتطابقت سرعة الشهاب الزاوية مع سرعة زخة الشهب المعروفة، فإن الشهاب يُصنف كعضو في تلك الزخة بالذات. يتم تصنيف الشهب العرضية التي تنتمي إلى مصدر مضاد للشمس بـ “ANT”. يُعتقد أيضاً أن زختي الشهب الشمالية والجنوبية للثور (NTA و STA على التوالي) تنتميان إلى مجموعة الشهب العرضية. يتم تصنيف جميع الشهب الأخرى التي لا يمكن تعيينها إلى أي زخات شهب بواسطة MetRec بـ SPO. العديد من تلك الشهب تأتي تقريباً من اتجاه القمة. لقد قمنا باستخراج وتحليل البيانات التالية من ملف السجل لكل ليلة: التاريخ، الوقت (كلاهما بتوقيت عالمي متفق عليه)، التصنيف والقدر الظاهري لكل حدث. كما استخدمنا الإحصائيات الليلية التي حسبها البرنامج المساعد CheckLog: العدد الإجمالي للشهب، عدد الشهب العرضية والوقت الفعّال للمراقبة لكل ليلة مسجلة. ثم تم جمع هذه الأرقام لكل شهر لإنشاء إحصائيات شهرية من ديسمبر 2019 إلى أكتوبر 2023.
قدم نظام KoMON مجموعة بيانات أكثر تحديداً. استخدمنا فقط تواريخ وأوقات UT لكل حدث سجلته كل كاميرا منذ ديسمبر 2019 حتى أكتوبر 2023. تم التعامل مع الكشف المتزامن كحدث واحد، باستخدام فارق زمني أقصى قدره \(\pm 1\) ثانية للكشف المتعدد عن نفس الشهاب. كما قمنا بفحص جميع الإطارات بصرياً لتحديد الكرات النارية المحتملة من خلال اختيار الشهب التي بدت أكثر سطوعاً من أي من الأجسام النجمية في كل إطار (انظر القسم 2). أخيراً، قمنا بتصحيح عدد الشهب المكتشفة لعدد الكاميرات النشطة في كل موقع، مما أدى إلى عدد الكشف لكل كاميرا DSLR FoV في كل ليلة مراقبة.
يستخدم نظام AllSky7 برنامجاً مخصصاً مبنياً على Python لكشف الشهب وحساب الفلك وتقديرات السطوع. ومع ذلك، لا يتم تصنيف زخات الشهب أو القياس الضوئي المعاير في المواقع الفردية. تعتبر تصنيفات زخات الشهب جزءاً من التحليل متعدد المحطات القائم على الخادم لمجموعات بيانات AllSky7. نظراً لأن الهدف الأساسي من الدراسة الحالية هو إحصائيات الشهب، فقد قمنا باستخراج واستخدام التاريخ والوقت فقط لكل حدث سجلته محطات AllSky7 في كل موقع.
في هذا القسم نصف نتائجنا استناداً إلى البيانات التي تم الحصول عليها من خلال أنظمة الكاميرا الثلاثة.
اعتماداً على معلومات الحجم والتصنيف لكل شهاب بواسطة MetRec، تمكنا من تحديد التغير الليلي لمؤشر السكان للشهب العرضية، بعد جمع عدد الأحداث المصنفة كـ SPO، ANT، NTA أو STA.
يتم تحديد مؤشر السكان من الدالة التوزيعية التراكمية المرصودة لعينة من الشهب: \[N(m) = N_0 \cdot r^{m} ~~~ (m < m^*), \label{eq:popindex}\] حيث \(m\) هو الحجم، \(N(m)\) هو عدد الشهب أكثر إشراقاً من حجم \(m\)، \(N_0\) هو ثابت التطبيع، \(m^*\) هو حد الحجم لاكتمال الكشف و\(r\) هو مؤشر السكان. من المعادلة ([eq:popindex]) يمكن استنتاج مؤشر السكان ببساطة كـ \(r = N(m+1) / N(m)\) لـ \(m < m^*\).
اعتمدنا \(m^*\) كحجم ذروة الرسم البياني للدالة التوزيعية للشهب باستخدام فترات حجم بعرض 1، واشتققنا مؤشر السكان باستخدام الأرقام لفترتين حجميتين أقل من الذروة. اللوحة اليسرى تُظهر الرسم البياني للدالة التوزيعية لجميع الشهب العرضية من كاميرا HUKON، التي اتضح أنها الأكثر استقراراً من وجهة نظر فوتومترية. اللوحة اليمنى ترسم الدالة التوزيعية التراكمية لنفس مجموعة البيانات. يُقدّر \(m^* = 1\) كحجم الحد الأقصى للدالة التوزيعية في اللوحة اليسرى. الخط الأزرق هو تناسب أقل المربعات للمعادلة ([eq:popindex]) للنقاط ضمن الفترة \([m^* - 2 < m < m^*]\).
يُظهر الرسم البياني لمؤشر السكان الليلي للكاميرات الثلاث MetRec كدالة للتواريخ اليوليانية. مع تجاهل القيم الشاذة القليلة (ربما بسبب عدد قليل من الشهب المسجلة و/أو ظروف جوية دون المستوى)، فإن معظم المؤشرات ضمن النطاق \(2 < r < 4\). الخط الأفقي الأسود يشير إلى القيمة المتوسطة \(<r> = 2.85 \pm 0.48\) لعينة مجمعة من الكاميرات الثلاث. هذا يتوافق بشكل جيد مع نتيجة (rendtel06) الذي حصل على \(<r> = 2.95 \pm 0.15\) كمتوسط سنوي.
مع ذلك، يعاني تحديد مؤشر السكان من مشكلات معروفة. على سبيل المثال، ناقش (molau15) عدة تحسينات قد تؤدي إلى مؤشرات سكانية مختلفة قليلاً لنفس مجموعة البيانات. حصل على \(<r> \approx 2.5\) كقيمة متوسطة للشهب العرضية، وهو ما يشابه نتائج (jen94) (2.2 - 2.5) و(vida20) (\(<r> = 2.55 \pm 0.06\)). مؤخراً، اقترح (betzler23) دالة إحصائية مختلفة (الدالة الأسية-q) لتمثيل الدالة التوزيعية التراكمية للشهب. حصل على \(<r> = 3.63 \pm 0.01\) استناداً إلى نطاق حجم أوسع \(-5 < m < 0\). توضح الاختلافات بين هذه المؤشرات السكانية المبلغ عنها أنه على الرغم من تحسين المنهجية، فقد تظل هذه التقديرات تعاني من بعض الأخطاء المنهجية. ومع ذلك، فيما يلي نطبق نتائجنا أعلاه، \(<r> = 2.85 \pm 0.48\) للاتساق. على عكس (betzler23)، لم نكتشف تغيراً كبيراً في مؤشر السكان للشهب العرضية على مدار السنة.
تم تقدير معدلات الشهب العرضية من بيانات (HUKON), (HUPIS) و (HUHOD) بالطريقة التالية. نعتمد تعريف معدل الشهب العرضية بالساعة (\(\mathrm{HR_{spo}}\)) من (dubi10) كما يلي \[\mathrm{HR_{spo}} ~=~ \frac{n_{spo}}{t_{eff}} \cdot F \cdot r^{\Delta m}, \label{eq:hrspo}\] حيث \(n_{spo}\) هو عدد الشهب العرضية لكل ليلة، \(r\) هو مؤشر السكان، \(\Delta m\) هو الفرق في القدر بين حد الحساسية للكاميرا وقيمة مرجعية، \(t_{eff}\) هو الوقت الفعّال للمراقبة بالساعات و\(F\) هو عامل التصحيح بين مجال الرؤية للكاميرا وذلك لمراقب بشري. للأخير نعتمد تقديراً محافظاً بأن المراقب البشري يرى تقريباً \(\sim 1/3\) من نصف الكرة السماوية المرئية. من المعادلة [eq:hrspo] يتضح أننا لا نصحح المعدل لمسافة الزينيث لنقطة “الإشعاع” الافتراضية للشهب العرضية، على عكس ما هو معمول به مثلاً في (rendtel06). من الممارسات الشائعة تعريف \(\Delta m = 6.5 - Lm\)، حيث \(Lm\) هو الحد الأقصى للقدر (حد الحساسية) لكاميرا معينة (jen94).
اعتمدنا الحدود الاسمية التالية للقدر: \(Lm = 4.5\) لـ(HUKON) و(HUPIS) و\(Lm = 4.0\) لـ(HUHOD). نظراً لأن هذه الحدود قد تتغير خلال الليل بسبب الظروف الجوية المتغيرة، حاولنا أيضاً استخدام القيم المتوسطة الليلية من ملفات “MAG” التي قدمتها MetRec. تقديرات الحد الأقصى للقدر من MetRec لها دقة دقيقة واحدة، وبالتالي، يمكن استخدامها لنمذجة الظروف الجوية المتغيرة خلال كل ليلة. ومع ذلك، وجد أن استخدام \(\Delta m\) المتغير بناءً على هذه البيانات يزيد من تشتت القيم المحسوبة لـ\(\mathrm{HR_{spo}}\) ليلة بعد ليلة بمقدار كبير، وهو أمر غير متوقع فيزيائياً للمعدل الحقيقي للشهب العرضية. لذلك، قررنا تطبيق قيمة \(\Delta m\) واحدة لكل كاميرا كما هو مذكور أعلاه.
في اللوحة اليسرى العليا نرسم \(\mathrm{HR_{spo}}\) لجميع الكاميرات الثلاث ضد الأيام اليوليانية. التذبذب السنوي، الذي لوحظ سابقاً من قبل العديد من المراقبين (مثل (cbj06); (rendtel06)) واضح من هذه البيانات. حتى وجد (dubi10) ارتباطاً بين \(\mathrm{HR_{spo}}\) ودورة النشاط الشمسي. بياناتنا لا تغطي \(\sim 20\) سنة، والتي كانت ضرورية لتأكيد وجود دورة تستمر \(\sim 11\) سنة، ولكن التباين السنوي يتم استعادته باستمرار من قبل جميع الكاميرات الثلاث.
اللوحة اليسرى السفلية تعرض نفس البيانات ضد خط الطول الشمسي. مرة أخرى، يظهر زيادة \(\mathrm{HR_{spo}}\) خلال موسم الخريف (سبتمبر - نوفمبر) كل عام. هذا متسق تماماً مع نتائج (dubi10) الذي وجد أيضاً زيادة بنسبة \(\sim 50\) في المئة في \(\mathrm{HR_{spo}}\) في سبتمبر مقارنة بالمعدل المقاس في أبريل. يبدو أن هذا التباين السنوي لـ\(\mathrm{HR_{spo}}\) متسق مع الرؤية الموسمية لاتجاه القمة خلال النصف الثاني من الليل.
إذا كنا قد عدلنا مجال رؤية الكاميرا ليشمل كامل منطقة نصف الكرة السماوية الكاملة (\(2 \pi\) ستيراديان) بدلاً من مجال رؤية مراقب بشري، فإن المعدلات المحسوبة كان يجب أن تزيد بمقدار 3 أضعاف، مما ينتج عنه تقريباً 85 شهاباً عشوائياً في الساعة.
الكرات النارية هي أحداث مذهلة تمثل الطرف الأكثر إشراقاً في توزيع التردد البصري للشهب. تقليدياً، يُطلق على الشهب التي تكون أكثر إشراقاً من الزهرة (\(m < -4\) mag) اسم الكرات النارية. معظمها ينتج flares خلال أو في نهاية مسارها المرئي، لكن التعريف مرتبط فقط بالسطوع البصري (أي أكثر إشراقاً من \(-4\) درجة) وليس بحدوث أي flares. نظراً لأن الكرات النارية هي الأكثر احتمالاً كمؤثرات بين الشهب، فهناك اهتمام كبير بدراسة ترددها في أي تيار شهابي.
نظام KoMON، كما ذكر في القسم 2، صُمم لالتقاط الشهب الأكثر سطوعاً والبطيئة نسبياً، من أجل اكتشاف المؤثرات المحتملة. على الرغم من قدراته المحدودة، تمكنا من تحديد الأحداث الأكثر سطوعاً (أكثر إشراقاً من \(\sim 0\) درجة) من خلال فحص كل إطار مسجل بصرياً، بدءاً من ديسمبر 2019 حتى أكتوبر 2023. السبب في تمديد حد السطوع إلى 0 mag، بدلاً من \(-4\) mag، كان لسببين. أولاً، نظراً لعدم توفر القياس الضوئي المعاير في نظام KoMON، يمكن فقط إجراء تقديرات السطوع النسبي بالنسبة للنجوم الأكثر سطوعاً المرئية. ثانياً، نظراً لندرة الكرات النارية الحقيقية، فإن تمديد حد السطوع من \(-4\) mag إلى 0 mag يزيد من عدد الأحداث في العينة، وبالتالي، يصبح أكثر ملاءمة للدراسات الإحصائية. فيما يلي، عندما نشير إلى الكرات النارية، فإننا نعني الشهب التي تكون أكثر إشراقاً من 0 درجة.
أعداد الشهب التي تنتمي إلى نفس الشهر جُمعت، من أجل الحصول على إحصائيات أفضل لهذه الأحداث النادرة نسبياً. وبالتالي، يمثل كل رمز نسبة مجموع الكرات النارية الشهرية إلى مجموع جميع الشهب المسجلة. كما ذكر في القسم 2، تمت إزالة الكشف المتعدد، وبالتالي، لا يتم إدخال تحيز في عدد الكرات النارية. تبين أن نسبة الكرات النارية الوسطية للعينة بأكملها تتراوح بين 30 - 50 بالمئة (\(0.37 \pm 0.12\)). الأعداد الفعلية تقل أو تزيد عن هذا النطاق في بعض الأشهر عندما تم اكتشاف عدد قليل جداً من الشهب بواسطة كاميرات KoMON لعدة أسباب (الطقس، المشاكل الفنية، إلخ).
أخيراً، نقارن أعداد الكرات النارية في KoMON بأعداد الشهب التي التقطتها الكاميرات المستندة إلى MetRec بعد اختيار الشهب الأكثر سطوعاً إحصائياً. تظهر الأرقام أن البيانات من الكاميرات المستندة إلى MetRec تم تصحيحها لفارق السطوع بين حد الكاميرا و0 mag، وبالتالي، تطبيق عامل \(r^{\Delta m}\)، حيث \(r\) هو مؤشر السكان. وجدنا أنه إذا قمنا بتعيين \(r = 3.0\) و \(\Delta m = -5.0\)، \(-5.0\) و \(-4.5\) لـ HUPIS، HUKON و HUHOD على التوالي، فإنها تعطي أفضل توافق بين بيانات MetRec و KoMON. يظهر الشكل أن البيانات من النظامين متسقة بشكل عام. وبالتالي، يمكن لنظام KoMON التقاط معظم الشهب في الطرف الأكثر سطوعاً من توزيع التردد البصري للشهب إذا ظهرت ضمن مجال رؤية الكاميرا.
أولاً، اخترنا جميع الكرات النارية التي رصدها نظام KoMON، بينما استخدمنا للأخير بيانات المرآة المجرية لصفحة تقارير الكرات النارية في AMS (https://mcse.imo.net) لجمع الكرات النارية المرصودة فوق المجر كما أبلغ عنها المراقبون البصريون بين عامي 2020 و 2023. تم تصفية الكشف المتعدد، لذا تم احتساب كل كرة نارية مرة واحدة فقط. تم رسم النتائج معاً وهي تظهر أن مجموعتي البيانات المستقلتين متسقتان مع بعضهما البعض. يؤكد ذلك الفرضية التي تقول بأن توزيع السطوع للكرات النارية الساطعة يمكن أن يُنمذج باستخدام مؤشر السكان الذي يبلغ \(r \sim 1.5\)، وهو أقل بكثير من ذلك الخاص بالشهب العرضية. كما يمكن، استناداً إلى الكشف بواسطة نظام KoMON، التنبؤ بالعدد الحقيقي للكرات النارية الساطعة جداً بشكل معقول.
نظراً لأن وحدات AllSky7 توفر تغطية شاملة للسماء، وحد أدنى من القدرة المماثلة لكاميرات MetRec المعتمدة والتشغيل المستمر، فمن المتوقع أن تصبح الجيل القادم من كاميرات الشهب الآلية عندما تتقاعد كاميرات الفيديو المعتمدة على MetRec. وبالتالي، من المفيد مقارنة أداء النظامين للكاميرا لاختبار ما إذا كانت كاميرات AllSky7 قد قدمت مجموعات بيانات مماثلة لـMetRec، سواء من حيث الكمية أو الجودة.
نظراً لأن البرمجيات المعتمدة على بايثون لكاميرات AllSky7 لا تزال قيد التطوير المستمر (Hankey, التواصل الشخصي)، في هذه الورقة نستخدم فقط العدد الإجمالي للشهب المسجلة بواسطة محطات AllSky7 المتاحة لدينا (Table [tab:ams-camera-parameters]) كمعيار للاختبار. تم جمع أعداد الشهب من خوادم الكاميرا بجمع عدد الأحداث “المخفضة” للشهب في كل ليلة، بعد فحص جميع الإطارات بصرياً وإزالة السجلات الاصطناعية المحتملة (عادة بسبب الطائرات).
في اللوحة اليسرى من الشكل (fig:ams_comp) نرسم مجموع الشهب المسجلة في كل شهر منذ نشر المحطات الفردية كدالة للتاريخ اليولياني. يلاحظ من النظرة الأولى أن أعداد الشهب المجمعة من المحطات المختلفة متسقة إلى حد ما مع بعضها البعض، على الرغم من أن المحطات الفردية موزعة على بعد حوالي 100 - 200 كم من بعضها البعض، وبالتالي، قد تواجه ظروف مراقبة/طقس مختلفة. من ناحية أخرى، يلاحظ أيضاً أن أعداد الشهب الشهرية تظهر اتجاهاً تنازلياً لجميع الكاميرات خلال الأيام الأولى 800 بعد النشر. يبدو أن هذا الانخفاض في أعداد الشهب المسجلة أقل وضوحاً لـ AMS72 خلال السنة الأولى من تشغيلها، ولكن بعد ذلك تتطور أيضاً نفس الاتجاه التنازلي في شهبها المسجلة.
في اللوحة اليمنى من الشكل (fig:ams_comp) يتم مقارنة البيانات من AMS18 مع مجموع الشهب الشهرية التي التقطتها HUKON. تم وضع هاتين الكاميرتين في نفس الموقع، على سطح مقر مرصد كونكولي في بودابست، المجر، وبالتالي لا يتوقع اختلافات متعلقة بالطقس. تم تصحيح بيانات HUKON لمجال الرؤية الأصغر للكاميرا، وبالتالي، تمثل العدد المتوقع للشهب كما لو كانت HUKON كاميرا شاملة للسماء، مثل AMS18. يلاحظ أن مستوى البيانات المتوسط لـ HUKON ثابت نسبياً كل عام (باستثناء، بالطبع، ساعات الذروة بسبب مستويات النشاط المختلفة لأغنى زخات الشهب). على العكس من ذلك، تظهر أعداد الشهب من AMS18 انخفاضاً ملحوظاً مقارنة ببيانات HUKON. نظراً لأن هاتين الكاميرتين في نفس الموقع، فهذا يوضح أن الانخفاض ليس بسبب التدهور العام والمستمر لظروف المراقبة (على سبيل المثال، تغير المناخ) في المجر. بدلاً من ذلك، يُشتبه في أن هذا التأثير ناتج عن بعض المشكلات الفنية التي تؤثر على محطات كاميرا AllSky7.
في الشكل (fig:ams_ratio) نرسم نسبة أعداد الشهب الشهرية من ثلاث محطات AllSky7 مختلفة وأقرب كاميرات MetRec المعتمدة. يظهر الانخفاض في بيانات AMS18/HUKON بوضوح، كما ذكر أعلاه. يبدو أن نسبة AMS72/HUPIS أكثر استقراراً، ولكن الجزء الثاني من المنحنى (البيانات المأخوذة في عام 2023) يظهر تقلبات واسعة تمنع ملاحظة أي اتجاه طويل الأمد. تغطي نسبة AMS98/HUHOD نطاقاً أقصر من الاثنين الآخرين، ولكنها تشير إلى نفس الاتجاه التنازلي كما في بيانات AMS18.
وبالتالي، يُستنتج أن جميع محطات AllSky7 (باستثناء ربما AMS72) التي تديرها مجموعتنا تظهر انخفاضاً عاماً طويل الأمد في أعداد الشهب الشهرية المسجلة، بينما لا يظهر هذا الانخفاض في بيانات كاميراتنا المعتمدة على MetRec. وفقاً لمطور نظام AllSky7 (Hankey, التواصل الشخصي)، يبدو أن هذه مشكلة متعلقة بالبرمجيات بسبب أسباب متعددة. أحدها متعلق بمعيار الفرز المطبق: في السابق، تم تصميم البرمجيات لاختيار الشهب التي تحتوي مساراتها على ثلاث نقاط مقاسة على الأقل، بينما تم تغييره لاحقاً للاحتفاظ فقط بتلك التي لديها خمس نقاط على الأقل. أيضاً، في بعض الأحيان يفوت الذكاء الاصطناعي للفرز بعض الشهب الخافتة والقصيرة عن غير قصد. نظراً لأن نظام AllSky7 صُمم خصيصاً ليتم تشغيله بواسطة الشهب التي يمكن قياسها في وقت واحد من العديد من المواقع، فقد أدت هذه التغييرات إلى تحسين أداء النظام ككل. ومع ذلك، تظهر تحليلاتنا أعلاه أن البيانات من محطات AllSky7 الفردية أقل ملاءمة للدراسات الإحصائية من تلك المأخوذة من كاميرات MetRec المعتمدة.
في هذه الورقة، قدمنا دراسة إحصائية للبيانات من ثلاثة أنظمة مختلفة لكاميرات الشهب في المجر من عام 2020 إلى عام 2023. استناداً إلى النتائج المفصلة في الأقسام السابقة، نستنتج ما يلي.
قمنا بقياس مؤشر السكان لجميع الشهب العشوائية التي رصدتها كاميراتنا المبنية على MetRec، وحصلنا على \(<r> = 2.85 \pm 0.48\) كقيمة متوسطة وانحراف معياري. هذا متوافق مع النتائج بواسطة (jen94)، (rendtel06) و (vida20). على عكس (betzler23)، لم نكتشف تغيراً سنوياً في مؤشر السكان للشهب العشوائية.
تم تقدير المعدل الساعي للشهب العشوائية استناداً إلى البيانات التي قدمتها MetRec. حصلنا على \(\mathrm{HR_{spo}} = 28.4 \pm 8.4\) شهاب عشوائي/ساعة للعينة المجمعة من جميع الكاميرات الثلاث (HUPIS، HUKON و HUHOD). هذا متوافق مع نتائج (rendtel06) استناداً إلى بيانات الشهب الفيديوية، لكنه يبدو أعلى بثلاث مرات من التقديرات بواسطة (dubi10) من الملاحظات البصرية.
تمت دراسة تكرار “الكرات النارية” (المعرفة في هذه الورقة كالشهب التي تزيد سطوعها عن 0 ماغ لأسباب إحصائية) بواسطة نظام كاميرا KoMON. حصلنا على معدل شهري لـ \(N_{fb} \approx 2.94 \pm 1.91\) حدثاً في الشهر. عند مقارنة هذه البيانات مع تلك من الكاميرات المبنية على MetRec بعد تقليلها إلى حد الصفر للسطوع، حصلنا على توافق معقول من حيث الحجم. لاحظ أنه بعد تطبيق تصحيح السطوع إلى -4 ماغ باستخدام مؤشر سكاني \(r \sim 1.5\)، وجدنا توافقاً جيداً مع أعداد الكرات النارية الحقيقية التي أبلغ عنها المراقبون البصريون من المجر. هذا متوافق مع التوقعات، لأن معظم الكرات النارية من المحتمل أن تنتمي إلى زخات الشهب، التي يكون مؤشر سكانها أقل بكثير من ذلك للشهب العشوائية.
عند مقارنة إجمالي أعداد الشهب الشهرية التي التقطتها محطاتنا AllSky7 مع بيانات مماثلة من MetRec (بعد تحويل الأخيرة إلى كل السماء)، وجدنا انخفاضاً غير متوقع في بيانات AllSky7 مقارنة بتلك من MetRec. جميع محطات AllSky7 لدينا تظهر نفس الاتجاه، باستثناء ربما AMS72. اختبرنا أنه لا يتعلق بأي تدهور طويل الأمد في ظروف المراقبة، ومن غير المحتمل أن يكون بسبب التلوث المتغير للأحداث غير النيزكية في بيانات AllSky7. تشير جميع البيانات إلى أنه ربما يكون سبباً متعلقاً بالبرمجيات، وقد تم تأكيد ذلك بواسطة المطور.
الشكر والتقدير: دعمت هذه الأعمال المشروع “التأثيرات والمخاطر الكونية” GINOP 2.3.2-15-2016-0003 بواسطة مكتب البحث والتطوير والابتكار الوطني المجري، استناداً إلى التمويل المقدم من الاتحاد الأوروبي.
شكر خاص لجمعية Nagykanizsa لعلماء الفلك الهواة (خاصة Zsolt Perkó و Attila Gazdag)، ومدرسة Bárdos Lajos الابتدائية، Fehérgyarmat (خاصة Zoltán Pásztor) لمساهماتهم الكريمة.