Welche sind Sterne und welche sind Rauschen auf diesem Kometenfoto?

1. Ist das richtig?

Ja.

2. Ist das Fuzzy-Objekt ein erweitertes Objekt?

Das wäre sicherlich meine Vermutung (wahrscheinlich eine ferne Galaxie).

3. Was bewirkt, dass so viele isolierte Pixel so viel heller sind als der Hintergrund? Ist dies nur das Ende einer statistischen Verteilung des Schrotrauschens, oder gibt es andere Mechanismen, die Einzelpixelrauschen erzeugen können, das viele Standardabweichungen über der statistischen Schrotrauschverteilung liegt?

Einige davon könnten „heiße Pixel“ sein, d. h. Herstellungsfehler, die dazu führen, dass einzelne Pixel Elektronen überproduzieren. Die meisten von ihnen sind auf sogenannte "kosmische Strahlung" zurückzuführen, ein allgemeiner Begriff, der in der astronomischen Bildgebung verwendet wird, um sich auf die Auswirkungen energiereicher geladener Teilchen zu beziehen, die auf den Detektor treffen. In bodengestützten Bildern handelt es sich oft nicht um tatsächliche kosmische Strahlung, sondern um Partikel aus dem Zerfall radioaktiver Isotope im oder in der Nähe des Detektors. Im Fall von weltraumgestützten Bildern wie diesen handelt es sich häufiger um echte kosmische Strahlen, obwohl viele von ihnen tatsächlich geladene Teilchen sind, die in der Magnetosphäre der Erde gefangen sind. (Es gibt einen Teil von Hubbles Umlaufbahn, der es innerhalb der Südatlantik-Anomalie führt, wo der Van-Allen-Gürtel zur Erdoberfläche abfällt; Beobachtungen sind während dieser Zeiträume nicht geplant, wegen all der zusätzlichen kosmischen Strahlungstreffer, die die Detektoren empfangen.)

Hier ist beispielsweise ein Vorschaubild von einer der anderen Aufnahmen in der Beobachtungsfolge. Wenn Sie genau hinsehen, können Sie sehen, dass viele der Treffer der kosmischen Strahlung leicht verlängert sind, da sich das Teilchen in einem mittleren Winkel bewegte und zwei oder mehr benachbarte Pixel passierte. Der helle lineare Streifen direkt neben dem Kometen ist ein extremes Beispiel dafür, wo sich das Teilchen fast parallel zum Detektor bewegte und so eine ausgedehnte Folge von Pixeln passierte.

Der übliche Ansatz, damit umzugehen, besteht darin, mehrere kurze Belichtungen direkt nacheinander aufzunehmen und sie anschließend zu kombinieren, indem extrem entfernte Pixelwerte aus einer einzelnen Belichtung zurückgewiesen werden (Sterne und andere echte Objekte haben von einer Belichtung zur nächsten ähnliche Pixelwerte , während kosmische Strahlen zufällig lokalisiert sind und sich nicht wiederholen). Aus diesem Grund haben die HST- Bilder, die Sie sehen, normalerweise keine Artefakte der kosmischen Strahlung: Sie sind das Ergebnis der Kombination mehrerer Belichtungen. (Eine Diskussion und ein Beispiel finden Sie hier .) Es gibt auch statistische Analysetricks, mit denen man versuchen kann, einzelne Belichtungen zu bereinigen, obwohl dies notwendigerweise das Interpolieren von Daten beinhaltet.

Dieses GIF wurde (über giphy.com) aus dem neuen NAASA Goddard-Video Hubble's New Image of Interstellar Object erstellt . Es zeigt, wie sich der Komet mit ziemlicher Geschwindigkeit bewegt!

Das sollte keine Überraschung sein.

Aus dem Link in der Frage https://archive.stsci.edu/proposal_search.php?mission=hst&id=16009 lauten die Koordinaten für die erste und letzte Belichtung:

    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

In 7 Stunden bewegte sich der Komet um etwa 0,2 Grad!

Aus JPLs Horizons sind die Zustandsvektoren für den Kometen und die Erde um die Mitte der Bildsequenz:

      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

Der Komet ist etwa 416 Millionen km von der Erde entfernt und bewegt sich mit etwa 64 km/s relativ zur Erde und 42 km/s relativ zum Baryzentrum des Sonnensystems.

Ist das richtig?

NEIN.

Die Streifen sind sich schnell bewegende Objekte im Blickfeld des Teleskops – andere Satelliten. Hubble befindet sich in einer ziemlich niedrigen Umlaufbahn (es kann besucht werden) und es gibt viele Satelliten um und über ihm, auch in seinem Sichtfeld. (Aus offensichtlichen Gründen werden die Streifen nicht durch Flugzeuge verursacht, ein üblicher Konkurrent für Streifen). Was es verrät, sind die unterschiedlichen Längen der Streifen, die auf unterschiedliche Bahnhöhen hinweisen, und die Tatsache, dass es Streifen gibt, die in andere Richtungen gehen, was andere Umlaufbahnen bedeutet.

Das größere unscharfe Objekt unten, das Sie markiert haben, könnte ein größerer Satellit sein, der sich näher befindet und daher als ein unscharfer Klecks vorgestellt wird, der über das Bild streicht.

Darüber hinaus beträgt die Bildzeit hier 5 Minuten, wie durch die auf dem Vorschlag angegebenen Start- und Enddaten angegeben. 5 Minuten sind viel zu kurz für einen Kometen, um sich deutlich vor dem Hintergrund zu bewegen und bei der Verfolgung Schlieren zu verursachen. Während der fünfminütigen Bildgebung sind im Wesentlichen alle Objekte auf dem Betrachtungsrahmen fixiert.

Abschließend zu Ihrem Punkt des Rauschens: Die Abbildungsqualitäten von Hubble sind hervorragend [Zitat erforderlich] . Diese Menge an Rauschen, selbst in Rohdaten, würde auf einen schrecklichen Pixelsensor hinweisen - auf Augenhöhe mit einer billigen Kamera.

Ist das richtig?

Ich denke nicht.

Verzerrungen in der Pixelempfindlichkeit lassen sich leicht korrigieren, diese Objekte sind Sterne und das Teleskop verfolgt sie so, dass ihr Licht im Laufe der Zeit in demselben Photonenbehälter gesammelt wird. Die Korrektur der Pixelempfindlichkeit erfolgt im Allgemeinen (eigene Erfahrung), indem Bilder bei schwachen Lichtverhältnissen vollständig unscharf aufgenommen werden. Auf diese Weise stellt man sicher, dass die ankommende Anzahl von Photonen für jeden Bin (im statistischen Sinne) gleich ist, und man kann die relative Empfindlichkeit jedes Pixels berechnen. Ich weiß nicht, ob dies auch für das Hubble-Teleskop so gemacht wird.