Astrofotografía
La astrofotografía incluye aquellos métodos de fotografía , cuyas estrellas , planetas, nebulosas y otros cuerpos celestes se muestran en luz visible y se almacenan permanentemente en varios medios (química o electrónicamente).
Con su ayuda, también puede mostrar objetos que son demasiado tenues para la observación visual . A diferencia del ojo, las emulsiones fotográficas (películas, placas ) o los sensores de imagen electro-ópticos pueden captar los efectos de la luz durante largos tiempos de exposición. Esta ventaja proviene de una. para que se desgaste un brillo superficial bajo (galaxias, nebulosas de gas y polvo, colas de cometas). Los objetos de la astrofotografía van desde los cuerpos del sistema solar (planetas, asteroides, cometas, meteoros, etc.) hasta los objetos de nuestra Vía Láctea (estrellas, cúmulos estelares, nebulosas) hasta las galaxias más distantes. y cúmulos de galaxias.
En general, las grabaciones del cielo tienen que adaptarse a la rotación diaria del cielo estrellado con el fin de lograr una imagen puntual de las estrellas en lugar de un registro de trazas de líneas . Para este propósito, el telescopio o la cámara están equipados con una montura ecuatorial , un eje del cual está alineado con precisión con el polo celeste (eje terrestre extendido). El seguimiento se puede realizar manualmente o por máquina, se monitoriza con un telescopio guía .
Las técnicas de astrofotografía también se utilizan en geodesia satelital , balística y viajes espaciales para determinar la órbita de los misiles .
Tareas importantes de la astrofotografía
Las cámaras especiales que se utilizan en astronomía se llaman astrógrafos . Permiten capturar grandes campos del cielo estrellado o campos de estrellas seleccionados en placas fotográficas.
- realizar determinaciones de posición astrométrica (ubicación de estrellas , auto-movimientos ),
- medir con precisión el brillo de muchas estrellas (ver fotometría ),
- o estudiar los espectros de estrellas y otros objetos ( espectrografía ).
- El archivo confiable permite encontrar cuerpos celestes recién descubiertos incluso después de décadas y volver a medir los fenómenos.
Archivos fotográficos
Uno de los archivos de placas fotográficas más grandes del mundo es propiedad del observatorio fundado por Cuno Hoffmeister en 1925 en Sonneberg, Turingia . Comprende alrededor de 300.000 grabaciones del cielo que documentan los eventos astronómicos en el área de la Vía Láctea del norte durante casi 70 años y en los que hasta ahora se han descubierto más de 11.000 estrellas variables , así como numerosas novas y asteroides .
En 1948, la cámara Schmidt de 48 pulgadas (ahora conocida como Telescopio Oschin ) entró en funcionamiento en el Monte Palomar . El Palomar Observatory Sky Survey ("POSS") se llevó a cabo con el astrógrafo más grande del mundo , probablemente el estudio del cielo más importante del siglo XX.
El archivo del Observatorio de la Universidad de Harvard contiene más de 500.000 placas astrofotográficas del período de 1885 a 1989. En 1965 se inició allí un proyecto para el que se trabajó con el archivo de placas fotográficas de Sonneberg como parte del "programa de investigación a largo plazo" Sonneberger Felderplan (Field patrulla) y Sonneberger Sky patrol para la observación y exploración fotográfica de las estrellas cambiantes, meteoritos y objetos extragalácticos fueron modelos a seguir. Se suponía que estos proyectos del "Sternwarte Sonneberg" y el "Observatorio de la Universidad de Harvard" registrarían la documentación más completa de los cambios en el cielo del norte. Para este propósito, se utilizaron seis astrógrafos especialmente construidos (llamados cámaras Damon en honor al patrocinador ) en el Monte Palomar, cada uno de los cuales registró un campo de visión de 30 ° × 40 ° en tres colores definidos en placas de 20 cm × 25 cm. El objetivo era obtener y archivar grabaciones uniformes y, por tanto, comparables durante décadas. Este programa fue cancelado en 1989.
La astrofotografía impone grandes exigencias a las lentes y (dados los tiempos de exposición en su mayoría largos) al accionamiento del telescopio. Si estos, hoy en día principalmente con control electrónico, se cumplen, se pueden obtener imágenes de larga exposición de objetos extremadamente débiles, como galaxias distantes o nebulosas de gas fino .
historia
Ya meses antes de la publicación de su proceso fotográfico (1838), se dice que Louis Daguerre tomó una fotografía de la luna; esta sería la primera astrofotografía del mundo. Se hicieron famosas las fotos de la luna de John William Draper en 1840, quien también registró el primer espectrograma del sol en 1843 . En abril de 1845, Léon Foucault e Hippolyte Fizeau tomaron la primera foto del sol; en su daguerrotipo con un diámetro de 12 cm, las manchas solares eran claramente visibles.
En 1850, una estrella fija , Vega , fue registrada por primera vez en el Observatorio de la Universidad de Harvard por John Adams Whipple ; Sin embargo, el montaje del telescopio utilizado no fue lo suficientemente preciso para el tiempo de exposición de 100 segundos. Después de las mejoras, una buena imagen del sistema de estrellas dobles Alkor y Mizar tuvieron éxito en 1857 , ahora usando una placa de colodión , que podría usarse para una determinación precisa de las posiciones relativas. Durante el eclipse solar de julio de 1860, la cuestión de si las protuberancias realmente representan brotes solares podría aclararse fotográficamente . En 1872, Henry Draper tomó la primera fotografía de un espectro de estrellas ; nuevamente fue Vega, la estrella más brillante del cielo del norte. Jules Janssen tomó fotografías del paso de Venus en 1874 ; En sus grabaciones, incluso se podía ver la granulación de la superficie del sol, que anteriormente solo se conocía a partir de unas pocas observaciones visuales. El 22 de diciembre de 1891, Max Wolf fue el primer astrónomo en encontrar un planeta menor utilizando métodos fotográficos.
El 30 de septiembre de 1880, Henry Draper logró por primera vez (en emulsión de bromuro de plata ) registrar una nebulosa de gas en la Vía Láctea, a saber, la Nebulosa de Orión . La primera galaxia siguió en 1884 con la Nebulosa de Andrómeda por Andrew Ainslie Common ; 15 años después, Julius Scheiner grabó el primer espectro de ella en Potsdam.
Con la mejora constante del material de grabación, se ganó la idea de catálogos de tierra, atlas celestes y nebulosas utilizando astrofotografía. Esto permitiría aumentar considerablemente el límite de brillo , que, por ejemplo, había sido de 9 a 9,5 clases de tamaño en la encuesta de Bonn . El más extenso de estos proyectos fue el atlas de estrellas Carte du Ciel bajo el liderazgo del Observatorio de París, que comenzó alrededor de 1880 pero no se completó, y el Nuevo Catálogo General (NGC) de cúmulos estelares, nebulosas y galaxias.
1905 tomó a Edward Emerson Barnard en el Monte Wilson en California (antes de la finalización del telescopio reflector de 60 pulgadas) 480 fotos de las regiones de la Vía Láctea que revolucionaron nuestra comprensión de la estructura de nuestra galaxia. Las imágenes que fueron tomadas con el telescopio de 100 pulgadas desde las afueras de la Nebulosa de Andrómeda 20 años después también corrigieron las nociones de la estructura a gran escala del cosmos.
Con la disponibilidad de sensores CCD cada vez más grandes , las placas fotográficas tradicionales han ido perdiendo importancia en la astronomía desde la década de 1990, también porque su producción se está eliminando gradualmente. El conocido astrofotógrafo David Malin del Observatorio Anglo-Australiano escribió en 1993:
“ Para cuando el libro estaba a punto de terminarse, quedó cada vez más claro que Eastman Kodak dejaría de producir las planchas fotográficas especiales que se utilizan para la fotografía en color, de modo que las imágenes alrededor de las cuales se escribió el libro podrían estar entre las últimas de su tipo. . "
Astrofotografía amateur
En la astronomía amateur, además de las cámaras réflex analógicas de un solo objetivo , se utilizan cámaras digitales (en su mayoría basadas en CMOS ), cámaras CCD y cámaras de vídeo especiales . Para la fotografía lunar y planetaria, las series de imágenes a menudo se toman con cámaras web , cuya superposición digital reduce el efecto de los disturbios en el aire .
Con series de imágenes controladas digitalmente , la contaminación lumínica también se puede contrarrestar con esta tecnología , especialmente con objetos de cielo profundo. Los tiempos de exposición cortos (unos pocos minutos como máximo) aún no tienen ningún efecto sobre la cortina de luz, pero el efecto de las exposiciones a largo plazo se puede lograr con 5 a 50 imágenes únicas superpuestas, por ejemplo. El requisito previo es que la cámara o el telescopio se rastreen con precisión hacia el cielo estrellado durante la serie y se elimine la rotación de la imagen.
Fotos simples del cielo
La astrofotografía ya es posible con una cámara fija simple, si utiliza un trípode o la cámara z. B. pone el techo del automóvil. Los tiempos de exposición más largos dan como resultado las llamadas grabaciones de trazas , que representan la aparente rotación del cielo estrellado . Son particularmente atractivos cuando la estrella polar (casi en reposo) está en la imagen.
Si, por el contrario, quieres estrellas casi puntiagudas, el tiempo de exposición no debe superar los dos minutos. La regla general para el tiempo máximo de exposición t es:
donde el factor de formato para sensores de formato completo (36 mm × 24 mm) es igual a uno. Para otros tamaños de sensor, la distancia focal debe multiplicarse por el factor de formato correspondiente. El contador 420 mm · s se aplica a una declinación media del objeto fotografiado y también se puede cambiar después de evaluar el resultado fotográfico final; son posibles valores de 400 a 600 mm · s. Se es aconsejable utilizar el auto- temporizador o un mando a distancia , como vibraciones en la cámara y el trípode pueden causar el desenfoque de movimiento .
Las imágenes de la Vía Láctea o de las constelaciones se vuelven más atractivas cuando también aparecen árboles o luces en el horizonte. Si las personas también van a aparecer en la foto durante una visita guiada o un grupo privado de observadores, se puede usar un flash de dosificación débil para asegurarse de que solo se muestren en el contorno. Sin flash, se puede lograr lo mismo mediante el desenfoque de movimiento (en su mayoría inevitable).
Para las observaciones visuales de los objetos celestes, a menudo se saca un libro de observación . Aquí puede guardar esas grabaciones para su memoria posterior, o realizar grabaciones simples de los objetos a través de la cámara presionada en el ocular del telescopio . Esto significa que incluso sin un adaptador, es posible un tiempo de exposición de 1 a 4 segundos sin ningún efecto borroso significativo.
La astrofotografía amateur puede fusionarse sin problemas con la fotografía nocturna si los objetos celestes se fotografían como fondo, lo que, por ejemplo , puede proporcionar imágenes de paisajes estéticamente muy atractivas .
Astrofotografía digital
Imágenes individuales
Gracias a la fotografía digital, se pueden capturar y almacenar una gran cantidad de imágenes. Esto significa que pueden procesarse fácilmente en un momento posterior.
Sin embargo, por regla general, el procesamiento de imágenes lleva más tiempo que las grabaciones.
Los sensores de imagen modernos pueden registrar secuencias rápidas de imágenes individuales del cielo nocturno para rastrear satélites o estrellas fugaces , por ejemplo .
Composición de la serie de imágenes
tecnicas
Gracias a la digitalización, la astrofotografía ha logrado grandes avances en el campo de los aficionados. La grabación de series de imágenes y su posterior procesamiento en el ordenador dan como resultado imágenes que antes solo podían ser realizadas por grandes observatorios. Estas imágenes combinan varias técnicas de grabación diferentes hasta la fusión de imágenes con diferente exposición ( combinación de exposición, fusión de exposición).
Idealmente, una imagen de resultado digital consiste en una serie completa de grabaciones individuales. Si es posible, la cámara genera imágenes en formato de datos sin procesar (RAW) en lugar de formato JPEG , ya que los archivos RAW con 12 a 14 bits de profundidad de color por canal de color pueden almacenar significativamente más gradaciones de color (y por lo tanto niveles de brillo) que JPEG, que es de solo 8 bits por canal El canal de color es limitado. Las imágenes se procesan luego como TIFF , que admite una profundidad de color suficientemente alta, o profesionalmente en el formato FITS . También debe tenerse en cuenta que con un índice de exposición alto (número ISO) es posible fotografiar objetos celestes más débiles, pero esto reduce el rango dinámico , lo que puede ser problemático para el posprocesamiento en la computadora.
Las grabaciones constan de:
- las fotos reales del cielo nocturno ( marcos de luz ). La misma sección del cielo o el mismo campo de estrellas se fotografían varias veces . Se requieren de 5 a 20 grabaciones, pero no son infrecuentes hasta 100 grabaciones, a veces repartidas en unas pocas noches.
- una pluralidad de imágenes oscuras ( marcos oscuros ); Se requieren de 10 a 20 exposiciones. Estos se hacen con la misma configuración de cámara y a la misma temperatura exterior , pero el telescopio está cubierto o se inserta un filtro opaco. Estas imágenes oscuras se combinan luego entre sí en la computadora para formar una oscuridad maestra y su contenido se deduce de cada foto. Las cámaras digitales solo muestran sus defectos internos, como píxeles calientes y el brillo del sensor en imágenes oscuras ; la electrónica de la cámara calentada ilumina partes del sensor desde atrás con su radiación infrarroja. Estos errores también están contenidos en las fotos y se deducen de ellas.
- Fotogramas de sesgo (también fotogramas de desplazamiento ); También se requieren de 10 a 20 exposiciones. Esta es una serie de fotos oscuras que se toman con la velocidad de obturación más corta posible y el mismo índice de exposición que las fotos. Se utiliza para eliminar el ruido del sensor que depende del índice de exposición seleccionado. Se elige el tiempo de exposición más corto posible para excluir otras influencias.
- Marcos planos ; También se requieren de 10 a 20 exposiciones. Estas son nuevamente fotografías, pero tomadas contra una superficie brillante uniformemente. Con estas grabaciones,se pueden eliminar las viñetas y los depósitos de polvo visibles en el sistema. El tiempo de exposición se elige de modo que se cree una imagen brillante, pero no sobreexpuesta. De lo contrario, se aplican las mismas condiciones que para los marcos de polarización. No se puede cambiar la posición de la cámara en el telescopio ni el enfoque para estas grabaciones.
Un programa de computadora ahora calcula estas imágenes entre sí y las usa para crear la imagen resultante.
panorama
edición de imagen
Las imágenes capturadas y combinadas se ajustan estéticamente con programas de edición de imágenes.
Además, la contaminación lumínica y la parte perturbadora de la nubosidad pueden duplicar el plano de la imagen en el programa de gráficos y posteriormente se eliminan, y se procesa un plano de imagen con el desenfoque gaussiano . Con un radio de enfoque suave suficientemente grande, los objetos que desea mantener en la imagen desaparecen. Sin embargo, si resta la capa borrosa del original, se elimina la contaminación lumínica. Sin embargo, los objetos celestes que brillan débilmente no se restauran.
hardware
El hardware astrofotográfico para uso aficionado varía enormemente, ya que los temas varían desde fotografía estética hasta trabajos semiprofesionales. El astrofotógrafo aficionado se enfrenta a desafíos que pueden diferir mucho de los de los astrónomos profesionales y la fotografía convencional.
Dado que la mayoría de la gente vive contaminada por luz en áreas urbanas , el equipo astronómico debe ser portátil para usar fuera de las luces de las grandes ciudades. Los astrofotógrafos urbanos utilizan filtros especiales de banda estrecha y un sofisticado procesamiento de imágenes digitales para eliminar la luz interferente del fondo de sus imágenes. Las alternativas son instalar un telescopio por control remoto en un lugar con un cielo oscuro o limitarlo a objetos brillantes como la luna o los planetas. Los desafíos también son la alineación de telescopios portátiles para un seguimiento preciso , la limitación de los equipos producidos en serie y su vida útil, o el seguimiento manual en la fotografía a largo plazo de objetos astronómicos y en condiciones climáticas variables.
Es preferible utilizar lentes con enfoque manual, ya que el enfoque automático de la cámara a menudo falla en secciones de imagen con poca luz y bajo contraste. Además, las lentes con una intensidad de luz alta permiten tiempos de exposición más cortos, por otro lado, las lentes con una intensidad de luz alta son más difíciles de enfocar. Las cámaras digitales modernas ofrecen ayudas para enfocar en vista en vivo , como picos de enfoque , lupa de software , mejora de brillo o escalas de distancia calibradas, tanto en una pantalla como en un visor electrónico .
Algunos astrofotógrafos construyen el llamado rastreador de puerta de granero , un dispositivo simple hecho de dos tablas de madera, una bisagra y un hilo, que permite rastrear la cámara y así compensar la rotación de la tierra.
Algunos fabricantes de cámaras modifican sus productos para astrofotografía, como la Canon EOS 60Da . Se basa en la EOS 60D, pero tiene un filtro infrarrojo modificado y un sensor de bajo ruido con mayor sensibilidad H-alfa para obtener mejores imágenes de nebulosas de emisión de hidrógeno rojo .
También hay cámaras especialmente desarrolladas para astrofotografía amateur, como la Tiny1 de la empresa emergente con sede en Singapur TinyMOS .
Algunos aficionados usan modelos especiales de cámaras web con alta sensibilidad, por ejemplo, cámaras de enfoque manual que contienen sensores CCD antiguos en lugar de las matrices CMOS más nuevas . Se quitan las lentes del objetivo y la cámara se conecta directamente al telescopio para tomar fotografías o videos. En el caso de objetos muy débiles, los videos se graban durante un cierto período de tiempo y luego se combinan para formar una imagen nítida (ver también apilamiento ). Tales cámaras web preferidas por los astrofotógrafos son, por ejemplo, Philips PCVC 740K y SPC 900.
Fotografía de sol
La fotografía del sol es un caso especial de astrofotografía, porque con este motivo se suele disponer de demasiada luz. Casi siempre necesitas un filtro. Las excepciones son:
- la fotografía del sol bajo
- cuando la neblina debilita fuertemente la luz del sol
- la corona durante un eclipse solar total.
Para la observación visual del sol sin nubes o para la fotografía con instrumentos de alta intensidad, se colocan filtros de vidrio especiales o láminas de aluminio recubiertas de vapor de resistencia ND 5, transmisión 0.00001 o ND 6, transmisión 0.000001 delante de la lente. Los productos más nuevos de las películas de filtro solar están recubiertos de vapor en ambos lados y se pueden usar visualmente sin dudarlo. Los filtros de fuerza ND 4, transmisión 0,0001, solo se utilizan para fotografiar el sol con gran aumento a través de la proyección del ocular o con relaciones de apertura de aproximadamente 1:20 y tiempos de exposición cortos de 0,001 s.
literatura
- Klaus P. Schröder: Manual práctico de astrofotografía: una guía para astrónomos aficionados. Franckh-Kosmos, Stuttgart 2003, ISBN 3-440-08981-9
- Wolfgang Schwinge: La astrofotografía manual del cosmos: equipo, tecnología, práctica fotográfica. Franckh-Kosmos, Stuttgart 1993, ISBN 3-440-06739-4
- Tony Buick: Cómo fotografiar la luna y los planetas con tu cámara digital. Springer, Londres 2006, ISBN 978-1-85233-990-6
- Michael A. Covington: Astrofotografía digital SLR. Cambridge Univ. Prensa, Cambridge 2007, ISBN 978-0-521-70081-8
- Jeffrey R. Charles: Astrofotografía práctica. Springer, Londres 2000, ISBN 1-85233-023-6
- David Malin: Una mirada al espacio. Nuevas imágenes del cosmos. Franckh-Kosmos Verlags-GmbH & Co., Stuttgart 1994. ISBN 3-440-06905-2 .
- Stefan Seip: astrofotografía digital. Franckh-Kosmos Verlags-GmbH & Co. KG, Stuttgart 2006. ISBN 3-440-10426-5
- David Malin: El universo invisible. Nicolaische Verlagsbuchhandlung Beuermann GmbH, Berlín 2000. ISBN 3-87584-022-4
- Stefan Seip: Fotografía del cielo con la cámara réflex digital. Franckh-Kosmos Verlags-GmbH & Co. KG, Stuttgart 2009. ISBN 978-3-440-11290-8
enlaces web
- Archivo de placas fotográficas de Sonneberg (Observatorio de Sonneberg)
- Experimentos con escaneos de placas de Sonneberg (por Béla Hassforther)
- Excelentes astrofotos de EE Barnard de 1905
Ver también
Evidencia individual
- ↑ David Malin: Una mirada al espacio . Franckh-Kosmos Verlags-GmbH & Co, Stuttgart 1994 ISBN 3-440-06905-2 . P. 18
- ↑ http://deepskystacker.free.fr/german/index.html
- ↑ https://photo.stackexchange.com/questions/26178/what-can-be-used-to-fight-light-pollution-in-astrophotography/83309