Análise de Dados na Astronomia — Arquivos FITS

O FITS é o tipo de arquivo mais comum usado no meio astronômico. O suporte é baixo na maiorias dos programas de edição e leitura de fotos convencionais, o que faz sentido, pois também não é um formato convencional de imagens.

Para que a gente consiga entender a proposta desse formato, vamos fazer um pequeno experimento:

O que é essa imagem?

Pois é, complicado né? Não vemos nada significantemente observável e distinguível. Pelo menos para os mais leigos na astronomia. Até para os não-leigos, caso essa imagem fosse simplesmente jogada na sua mesa, sem um background ou informações prévias, dificilmente descobriríamos sem antes dar uma boa pensada.

A foto acima, nas palavras de Carl Sagan, este “pálido ponto azul”, é a Terra. Uma fotografia tirada pela Voyager 1, de uma distância de seis bilhões de quilômetros do nosso lar.

Como vimos agora, muitas vezes, uma foto sem informação não quer dizer nada. Ainda mais no campo da astronomia, onde meras imagens observacionais não fazem o menor sentido. As imagens não são feitas para se ver e apreciar, e sim para se analisar. E análise sem dados fica bem difícil.

E olha que essa é uma bem fácil. Existem vários tipos de “fotografias” de objetos astronômicos que seguem caminhos bem diferentes das fotografias convencionais. Como por exemplo, a falseabilidade de cores que astrônomos de rádio usam para deixar as imagens mais compreensíveis para análise, levando à basicamente tons de cinza, em que cada tonalidade representa a intensidade da emissão de rádio, o que gera resultados nada bonitos e menos compreensíveis em questão da observação em si, mas em questões de análise vira um prato cheio.

Agora vamos ao ponto!

Definindo FITS

FITS não é um formato de imagem! Mesmo que contenha uma. Um arquivo FITS pode carregar muito mais do que isso. Dados e mais dados.

O que significa FITS

F — Flexible (Flexível): FITS é expansível e elástico, carrega um bando de coisas que você possa desejar.

I — Image (Imagem): É para imagens… mas não só para imagens.

T — Transport (Transporte): Um container de transporte de dados.

S — System (Sistema): Eu acho que eles adicionaram mais uma letra só para a sigla não ficar feia… Ou talvez não seja só um arquivo, você quem sabe.

Tá, legal. Mas..o que é?

Os arquivos FITS são documentos que podem carregar consigo diferentes tipos de dados em formatos variados. Unidades de dados (HDUs) formados por vetores 1D, 2D ou 3D multi dimensionais, além de ASCII headers capazes de transportar informações adicionais ou introdutórias como coordenadas, o nome do objeto, o nome do cachorro do líder de pesquisa da sua instalação.. qualquer coisa que ache necessário. Com esse tanto de dados (que por acaso não são compressos) fica na cara que esses arquivos podem ficar gigantes, porém, com dados bem acurados.

Com essa alta flexibilidade e capacidade de armazenamento, diferentemente de imagens convencionais, nós podemos guardar quantidades absurdas de dados que facilitam visualização e análise (Sabe aqueles detalhes de poeira cósmica super interessantes? pois é)

Como Abrir um Arquivo FITS

Existem alguns programas muito bons e amplamente utilizados pela comunidade científica, mas aqui vamos fazer do jeito legal. Usando Python baby! OH YEAH.

A imagem tratada nesse post é da nebulosa cabeça de cavalo, situada na constelação de Órion.

Para isso, vai aqui alguns pré requisitos:

Astropy: Pacote python amplamente usado para computação na astronomia. Possui várias funcionalidades que facilitam bastante a nossa vida.

Matplotlib: Pacote para plotagem de gráficos.

Jupyter Notebook: Para escrevemos o código e acompanhar com algumas notas.