En aquest xicotet article explique perquè a les fotografies veiem nebuloses espectaculars amb colors però quan mirem amb els ulls des de l'ocular d'un telescopi ho veiem tot pràcticament en blanc i negre.
Una visualització gràfica de l'espectre electromagnètic pot ser la següent:
I una visualització un poc més per a tots els públics, podria ser la següent:
Bàsicament, en l'espectre electromagnètic, els nostres ulls dels Homo Sapiens Sapiens nomès poden veure una porció xicoteta que anomenem l'espectre visible, que seria eixa part de la realitat que veiem amb els colors de l'arc de Sant Martí. No podem veure ones de ràdio FM, no podem vuere ones ultravioleta, no podem veure l'espectre de l'infraroig, nomès l'espectre visible on estan els colors que vam aprendre a l'escola.
Dit això, representem les coses de l'Univers també dins de l'espectre visible, però al contrari que els nostres ulls, els sensors de les càmeres fotogràfiques sí tenen memòria. Nosaltres podem mirar durant 5 minuts una nebulosa i sempre veurem el mateix, en canvi si fem una captura de 5 minuts amb una càmera fotogràfica acumularem tots els fotons de llum que hi ha a l'Univers entre la nebulosa i el nostre sensor, i al final veurem tota la llum enmagatzemada com a resultat de la nostra fotografia.
Doncs bé, els astrònoms i astrofotògrafs no nomès fan això, no nomès fan una captura de pantalla a una nebulosa, sinó que, com que les càmeres de fotos no es cansen mentre tinguen bateria i, a més a més, com que tenim ordinadors, doncs el que es fa és capturar durant hores nombroses fotografies de llarga exposició, és a dir, moltes fotos de 3, 5 o 10 minuts. I al final de la sessió apilarem totes les imatges i aquest procés el que farà serà sumar tota la llum de totes les imatges perquè, recorda, les càmeres fotogràfiques tenen memòria i van acumulant llums (en el món de la Astronomia ho anomenem Lights) i al final obtindrem un resultat espectacular sempre que el nostre telescopi hagi fet bé el seguiment estelar i les nostres estreles siguen puntets redons i no línies sense control producte d'un seguiment roín.
CÀMERES A COLOR
Ara apujem el nivell, perquè no nomès necessitem entendre com capturem les llums de les fotografies, sinó que podem fer servir fotografies a color i fotografies monocromes.
Una fotografia a color capturarà els colors 'naturals' que veuríem a l'Univers si els nostres ulls tinguèrem memòria. És la tècnica més senzilla en l'astrofotografia ja que fas un recull de fotos, les apiles i ràpidament pots obtenir un processament interessant.
En la fotografia digital s'utilitza el principi de fer sevir nomès tres colors per tal d'obtenir tota la resta. Aquestos colors són els colors primaris: el roig, el verd i el blau, que normalment es denominen com RGB per les seus sigles en anglès (Red, Green, Blue).
Les càmeres a color o càmeres OSC (One Shot Color) i les réflex digitals tenen un sensor cobert per filtres microscòpics RGB que formen un patró per damunt dels capturadors de llum del sensor. Aquest patró s'anomena Matriu o Mosaic de Bayer, inventat Bryce Bayer de Kodak.
El principi de funcionament d'aquest mosaic és que cada píxel obté un valor per a un color del patró, i mitjançant un algoritme d'interpolació, es determina com hauria de ser un píxel concret pels valors de sí mateix i dels píxels del costat.
A més a més, les càmeres a color tenen un filtre que evita la radiació infraroja la qual no serà detectada pel sensor. El problema, en l'astofotografia, és que sí que ens agrada capturar l'espectre de l'infraroig i aquestos sensors de càmeres digitals filtren gran part de la senyal de rojos i infrarojos. Per això molts astrònoms es modifiquen les seues càmeres i lleven el filtre d'infraroig.
CÀMERES MONOCROMES
En canvi, les càmeres astronòmiques monocromes capturen imatges en blanc i negre, però els sensors són molt més sensibles i poden capturar molta més llum que les càmeres anteriors, per això sovint podem veure astrònoms especialitzats en l'espai profund que fan servir càmeres monocromes.
La meua càmera monocroma és una ASI294mm pro, la pots trobar a botigues especialitzades en astronomia.
CAPTUREM LLUM I TAMBÉ RADIACIÓ D'ALGUNS ELEMENTS
Jo, a banda de capturar imatges d'espai profund en blanc i negre, també faig servir uns filtres de banda estreta que capturen la part de l'espectre electromagnètic en la que emiteixen alguns elements com l'Hidrogen, l'Oxigen i el Sofre II, i anulen la resta d'ones i colors de l'espectre, d'aquesta manera podem capturar llums de l'Univers des d'un lloc amb contaminació lumínica, ja que la llum blanca dels fanals Led del carrer no apareixerà a les nostres fotografies.
Hi ha molts tipus de filtres, però aquestos tres són els més clàssics en el món de l'astrofotografia:
- Filtre H-Alfa: El filtre H-Alfa bloqueja totes les emissions excepte les zones pròximes de l'espectre als 656.28nm. Aquesta freqüència concreta és emesa pel contingut d'hidrogen ionitzat dels núvols de gas en l'espai. És molt utilitzat també en astronomia solar en conjunt amb un filtre infraroig per a evitar que els raigs infrarojos deterioren la cobertura del filtre H-Alfa.
- Filtre OIII: El filtre OIII o d'Oxigen doblement ionitzat deixa passar només les longituds d'ona entre 500.7nm i 495.9nm que corresponen als colors turquesa i cyan. Són molt útils per a observar nebuloses planetàries i difuses en les quals sol haver-hi nivells concentrats de OIII.
- Filtre SII: Els filtres de Sofre Ionitzat permeten passar la llum entre 671.7nm i 673nm emesa per algunes nebuloses.
CAPTUREM LA LLUM DE L'UNIVERS
Doncs bé, imagina que he fet, durant 3 hores, moltes fotos de 4 minuts a la nebulosa La Rosseta (Caldwell 49) amb el filtre de l'Hidrogen Alpha.
Després, he fet 3 hores més de fotos de 4 minuts amb el filtre d'Oxigen III, i després he fet 3 hores més de fotos amb el filtre de Sofre II. El meu telescopi ha estat tota la nit encés al terrat i la meua càmera, sense descans, fent fotos cada 4 minuts capturant llum.
Doncs bé, el pas següent serà agafar totes les fotos de l'Hidrogen i apilar-les, agafar totes les fotos de l'Oxigen i apilar-les finalment agafar totes les fotos del Sofre i apilar-les. I, quin serà el resultat? Doncs aquest:
En principi sembla que són imatges en color negre i no es veu pràcticament res. Però has de saber que ahi està tota la informació que hem anat capturant durant les 3 hores per cada filtre. Ara, farem un estirament del histograma (els obscurs i els clars de la imatge) i apareixeran els detalls "màgicament".
Veurem el resultat de la nostra imatge de 3 hores capturant l'Hidrogen, la imatge de 3 hores capturant l'Oxigen i la imatge de 3 hores capturant el Sofre.
Ara, amb un procés de PixInsight anomenat DynamicCrop, tallarem les imatges per a que tinguen la mateixa mida exactament. Ací el truc està en tallar la que tinga més desplaçament del telescopi i després desplaçar per damunt de cada una de les imatges el procés DynamicCrop:
I ja tindrem totes les imatges tenen ja la mateixa grandària per a poder seguir processant-les:
Si per exemple fem zoom sobre la imatge de 3 hores de l'Hidrogen veurem uns detalls espectaculars amb estructures fosques i formes espectaculars que fans els gassos de la nebulosa de la Rosseta:
Però de moment tot el que veiem és en blanc i negre, però açò està a punt de canviar. Segueix llegint i veuràs.
PALETES DE COLORS
Has de saber que les imatges captades amb filtres de banda estreta no pretenen reproduir el color que els nostres ulls captarien. Les imatges captades amb cada filtre es representaran en un espai de color RGB assignat a cada canal, de manera arbitrària, un color o una proporció de color, d'ací ve que solem dir-li fotografia en fals color, i que farem un exemple al final d'aquest apartat.
Aleshores, farem servir el procés ChannnelCombination del PixInsight per a començar a visualitzar els nostres lights (del Hidrogen, del Oxigen III i del SofreII) amb colors:
- Paleta HOS: En aquesta paleta asignarem l'Hα al canal roig, l'OIII al canal verd i el SII al canal blau (HOS->RGB).
En aquesta paleta veurem una major presència del color roig, ja que l'Hidrogen és l'element més abundant de l'Univers.
- Paleta SHO: També coneguda com la paleta Hubble, perquè és la que es fa servir per al processament de les imatges del telescopi Hubble que tenim orbitant per damunt de l'exosfera del planeta.
Els colors són assignats de major longitud d'ona a menor, és a dir el SII, que és el que
major longitud d'ona té, és assignat al roig, el Hα és assignat al verd i el OIII, que té menor longitud d'ona, al blau. Les imatges obtingudes amb aquesta combinació de colors solen ser bastant difícils de
processar a causa d'una dominant verda (a causa de la major presència de Hα en les nebuloses).
- Paleta HOO: En aquesta paleta volem representar l'OIII amb el seu color real, per tant serà un blau turquesa que té un 50% de blau i un 50% de verd. D'aqueta manera el Hα anirà al roig i l'OIII estarà representat al verd i al blau en la mateixa proporció.
- Paleta HO(O+0.3H): aquesta paleta té un doble objectiu, per un costat mantindre el Hα i l'OIII als seus colors originals (roig i blau turquesa, respectivament) i al mateix temps es vol generar un canal blau fictici creta per una part de l'OIII i el 30% de l'Hα. El valor del 30% no és arbitrari sinó que té un fundament físic, perquè sabem que la proporció de Hα a Hβ en les nebuloses és aproximadament de 3:1.
Aquesta paleta s'acosta bastant al color real de la nebulosa. Per a poder visualitzar les nostres tres imatges monocromes amb la fòrmula HO(O+0.3H) necessitem el procés PixelMath de PixInsight, que ens permet fer ús dels colors i fòrmules matemàtiques molt fàcilment.
El resultat de HO(O+0.3H) serà el següent:
Per a fer aquesta paleta em fet servir el procés PixelMath de PixInsight, que és una utilitat que ens permet, no nomès barrejar els canals R+G+B de manera simple com hem fet en els exemples anteriors amb el procés ChannelCombination, sinó que amb PixelMath podem fer fòrmules matemàtiques per afegir o llevar proporcions als canals R+G+B.
- Prova en fals color: anem a jugar amb una paleta personalitzada on ha de destacar el color roig per a mostrar contrast en les estructures fosques i hombres en el centre d'aquesta nebulosa de la Rosseta.
Construirem la nostra imatge RGB amb la següent fòrmula en PixelMath:
- Roig = Ha + 0.8 [SII], és a dir el 100% del Hidrogen i el 80% del Sofre, donant-nos una tonalitat roja tirant cap al granat.
- Verd = 0.2 [SII] + [OIII], és a dir el 20% del Sofre junt amb el 100% de l'Oxigen, intentant arrimar-nos al color verd turquesa.
- Blau = [OIII] L'altre 100% necessari si volem treure un poc la tonalitat turquesa.
Resultat:
I ara si fem zoom, veurem els detalls de eixes parts fosques les quals són núvols de pols interestel·lar:
I bé, supose que ara ja entens la teoria de com visualitzem els objectes de l'Univers amb diferents colors nomès amb càmeres monocromes. He volgut explicar aquestos temes d'una manera senzilla però intentant no deixar-me cap qüestió important. Espere que et resulte útil aquest article i si tens qualsevol dubte pots contactar-me per alguna de les xarxes socials que faig servir o pel fòrum de la Societat Astronòmica de Castelló (https://www.sacastello.org/comunidad/).
