Astrofotografia - D'una ullada Imprimeix Correu electrònic

De l'observació visual a l'astrofotografia

L'astrofotografia acostuma a ser el següent pas en l'afició a l'astronomia. Normalment pot considerar-se arriscat començar amb l'astrofotografia quan abans no s'ha fet mai observació visual durant un temps, és a dir, fer observació a través d'instruments òptics però sense ajuda de cap càmera fotogràfica, sinó observant "a ull nu" (com feien Galileu o Newton). 
L'observació visual es realitza a través d'uns simples prismàtics o a través d'un telescopi i permet que ens familiaritzem amb el moviment dels astres, a identificar-los i a familiaritzar-nos també amb les coordenades emprades en astronomia per poder localitzar els astres al cel (vegeu Coordenades celestes).

L'observació visual és interessant mentres l'objecte observat tingui estructura. La Lluna n'és un clar exemple, ja que amb uns simples prismàtics podem observar-ne els cràters. D'altra banda, depenent de la potència del nostre telescopi, en planetes com Mart i Júpiter poden apreciar-se detalls de llurs superfícies o, en el cas de Saturn, poden observar-se els seus anells. Altres objectes amb estructura són els cúmuls d'estrelles (com les Plèiades en la constel·lació de Taure) o, més difícils de veure, algunes galàxies i nebuloses. És precisament en l'observació dels objectes de lluminositat més feble que l'ull humà no és capaç de percebre tota l'estructura: en aquest punt entra en joc la càmera fotogràfica. Per exemple, a continuació podeu veure la diferència entre la galàxia M31 vista a través d'un telescopi a ull nu (aproximadament), i la mateixa M31 capturada per una càmera fotogràfica:



M31 observada a ull nu

M31 capturada per una càmera


Però com és possible que hi hagi tanta diferència entre observar visualment i observar a través d'una càmera? La resposta es troba en el que es coneix com a temps d'integració, que és la capacitat de memoritzar la llum que ens arriba de l'objecte observat durant un període de temps. L'úll humà no està dissenyat per veure objectes de poca lluminositat. El nostre sistema òptic té un temps d'integració curt, que vol dir que la imatge que es forma en la retina passa al cervell en períodes curts de temps. En canvi, una càmera fotogràfica és un dispositiu dissenyat per capturar tanta llum com es vulgui. Variant el temps d'exposició d'una fotografia (temps en què el sensor captura llum), podem aconseguir que aquesta quedi més o menys impressionada de llum. Fotografies com la de la M31 mostrada a dalt, s'aconsegueixen a partir de diverses captures de llarga exposició. És possible que en aquest exemple s'hagin necessitat una desena d'exposicions de 10 minuts cadascuna! Tanmateix, si l'objecte que volem fotografiar és brillant (bé per la seva proximitat, com els planetes i la Lluna, o bé per la seva pròpia lluminositat), llavors no seran necessaris més que uns quants mil·lisegons d'exposició. En aquest cas, si apliquéssim temps d'exposició llargs la fotografia sortiria cremada.


Finalment cal dir que l'astrofotografia és una afició cara, i si un no està realment convençut de dedicar-s'hi, millor que no ho intenti, perquè s'hi deixarà els calers! No obstant també cal dir que sortir de marxa una nit pot sortir per uns 50 €. Si això ho repetim 1 cop a la setmana, resulta que hom es pot gastar 2400 € en un any. Amb 2400 € es pot adquirir un bon equip per iniciar-se en l'astrofotografia. Un cop més, la vida és qüestió de prioritats! 


La importància de la muntura del telescopi

Acabem de veure que l'astrofotografia d'objectes febles requereix temps d'exposició elevats per tal de capturar la màxima llum (i detall) possible. No obstant, això requereix que l'objecte romangui "immòbil" mentres duri l'exposició, altrament la fotografia quedaria moguda degut al moviment de rotació de la Terra, que fa que els astres aparentin moure's pel cel. La imatge següent mostra un exemple de fotografia de 60 segons d'exposició: pot observar-se com l'objecte "s'ha mogut" durant aquest temps:


Queda palès, doncs, que és necessari fer que el telescopi apunti a l'objecte amb una precisió suficient com per a que aquest no quedi mogut durant el temps en què fem la fotografia. Per aconseguir-ho és necessari que la muntura del telescopi sigui capaç de seguir l'objecte compensant el moviment de rotació terrestre. La qualitat dels mecanismes de la muntura juguen un paper fonamental en aquest propòsit, però, evidentment, també repercuteix en el seu preu. En funció de la qualitat que vulguem obtenir de les nostres fotografies, necessitarem una muntura més o menys sofisticada. D'altra banda cal dir que una muntura sofisticada pot rendir tan poc com una de més senzilla si no es fa una bona instal·lació i ajust d'aquesta. Tots els detalls sobre la muntura i la seva col·locació els explicarem més endavant.


Un telescopi adient per a cada cas

NOTA: Es recomana llegir la secció Observació i instruments per tal d'entendre els conceptes relatius als instruments òptics utilitzats en astronomia.


Depenent del que hom vulgui fotografiar, cal utilitzar un tipus diferent de telescopi.  Els telescopis de focal llarga (amb més d'uns 1000 mm de focal)  van molt bé per fotografiar objectes visualment petits (que requereixen poc camp de visió) però acostumen a ser lents, és a dir, necessiten temps d'exposició generalment llargs. És per aquest motiu que aquest tipus de telescopis són ideals per fer fotografia planetària: els planetes són objectes propers i molt il·luminats pel Sol, amb la qual cosa no necessitarem més que uns quants mil·lisegons d'exposició. També van bé per fotografiar la Lluna amb molt de detall. Vegeu a continuació uns exemples de fotografia del Sistema Solar (la càmera amb què es van prendre les fotografies era en blanc i negre). Podeu fer clic sobre les imatges per ampliar-les:


La Lluna (focal: 2032 mm)

Júpiter (focal:2032 mm)

Saturn (focal: 4064 mm)


Fixeu-vos que, amb focals tan grans, el camp de visió es redueix. És per aquest motiu que la Lluna no surt sencera en la imatge. Com que Saturn és de mides similars a Júpiter però està més lluny, en la seva fotografia es va fer servir una lent Barlow x2, que - aproximadament - multiplica per 2 la focal del telescopi i que permet veure objectes visualment més petits.

Tanmateix hi ha objectes relativament extensos i lluminosos com la nebulosa d'Orió (M42), que fent ús d'un accessori anomenat reductor de focal, permet convertir un telescopi de focal llarga en un de més curta i, alhora, fer-lo més ràpid:


M42 (focal: 1500 mm)

D'altra banda, els telescopis de focal més curta (de 600 mm cap abaix) permeten captar més camp de visió i són més ràpids, és a dir, necessiten temps d'exposició més curts que els de focal llarga. Aquests telescopis són ideals per fer fotografia d'objectes extensos i poc lluminosos, com poden ser galàxies i nebuloses: és el que es coneix com a fotografia de cel profund. Vegeu-ne a continuació un parell d'exemples:


M31 (focal: 200 mm)


M42 (focal: 408 mm)

Una cosa que queda ben clara quan comparem les fotografies fetes per un telescopi de focal llarga amb un de curta és l'aspecte estètic. Les galàxies com la M31 i les nebuloses com la M42 són objectes bells, tan si la fotografia és en color com en blanc i negre. No obstant, cal tenir en compte que aquests objectes són tènues i, per tant, necessiten temps d'exposició llargs, cosa que fa necessària una bona muntura i equipament addicional per a fer un seguiment precís de l'objecte. La meva opinió és que un astrofotògraf sempre acabarà tenint telescopis de focal llarga i curta, però l'elecció inicial és quelcom personal!

Només com a curiositat, afegirem que si els nostres ulls fossin prou sensibles a la llum, veuríem que la ja esmentada galàxia M31 (o Galàxia d'Andròmeda) és visualment més gran que la Lluna! A ull nu, l'objecte més gran que brilla de nit és el nostre satèl·lit, però la M31 realment s'extén pel cel al llarg d'una regió notablement gran. La fotocomposició següent mostra com veuríem la M31 en comparació amb la Lluna si els nostres ulls fossin més sensibles:



En color o en blanc i negre?

El color de cada píxel d'una fotografia digital s'obté a partir de la suma de 3 colors fonamentals: el vermell, el verd i el blau. El color resultant depèn de la quantitat que es barreja de cadascun d'aquests colors. Aquest sistema es coneix com a RGB, de l'anglès Red, Green i Blue. Cada color (anomenat també component o canal) pot prendre un valor entre 0 i un màxim que acostuma a ser 255. Aquest color groc, per exemple, és una combinació de  255 unitats de vermell, 255 unitats de verd i 0 unitats de blau, és a dir RGB = (255, 255, 0), i aquest color violeta és una combinació de  RGB=(204, 153, 255). El negre correspon a l'absència de tots els colors, és a dir, RGB=(0, 0, 0) i el blanc correspon a la presència de tots ells, RGB=(255,255,255). L'escala de grisos s'obté afegint la mateixa quantitat de cada color, per exemple:

RGB=(136, 136, 136)
RGB=(192, 192, 192)

Veiem que en una imatge en blanc i negre (és a dir que només té tonalitats de grisos) només necessitem saber el valor d'una component, ja que totes són iguals.

En astrofotografia, la fotografia en color pot obtenir-se de dues maneres diferents:

  1. Fent servir una càmera en color: cada píxel que generi la càmera portarà associada una combinació d'RGB. Només cal 1 fotografia per obtenir la fotografia en color.
  2. Fent servir una càmera monocroma i 3 filtres de colors RGB: en aquest cas la càmera només és capaç de generar imatges en nivells de gris. La fotografia en color s'obté fent 3 fotografies, utilitzant primer un filtre R, un filtre G i un filtre B. La primera imatge contidrà la intensitat en vermell, la segona en verd i la tercera en blau. A partir d'aquestes fotografies (cadascuna en blanc i negre), podem utilitzar un programa informàtic que les combini per obtenir la imatge en color.

En una primera instància podem creure que el millor és utilitzar una càmera en color. Però no sempre és així, ja que en realitat, entre dues càmeres de resolució MxN pixels, una en color i l'altra en blanc i negre, la darrera té millor resolució efectiva (fa servir tots els píxels per quantificar la llum rebuda) i genera imatges més nítides. No obstant, fer fotografies en color amb una càmera de blanc i negre és un procés més el·laborat i generalment més car.

La taula següent resumeix breument els avantatges i els inconvenients de fer fotografia en color amb diferents tipus de càmera:


AVANTATGES
INCONVENIENTS
Càmera color
- Només cal 1 fotografia
- Pot utilitzar-se una màquina comercial (DSLR)

- Penalitza en resolució
Càmera B/N
- Millor resolució efectiva
- Més flexibilitat a l'hora d'ajustar els canals de color
- Permet utilitzar altres filtres (per a fer fals color)
- Requereix 3 fotografies per obtenir una imatge en color
- No acostumen a ser càmeres comercials