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segunda-feira, 15 de maio de 2017

Astrofotografia Amadora - Parte III (Erros e Soluções)

Em continuidade à nossa série sobre astrofotografia amadora, abordaremos alguns termos interessantes para esta prática.

Motorização / autoguiagem

O telescópio é um instrumento capaz de revelar detalhes de objetos que estão muito distantes, há séculos é utilizado pelo homem para observar o Universo, contudo, ao usá-lo o movimento de rotação da Terra torna-se mais evidente devido à ampliação e, em astrofotografia, isto representa um problema porque as estrelas deixam de ser pontos de luz e aparecem como traços nas imagens.
Foto realizada com telescópio sem motorização, sendo 45 segundos de exposição.
Para suprir este problema instalamos um motor no eixo de Ascensão Reta (AR) da montagem equatorial, este motor será responsável em reproduzir a velocidade de rotação da Terra. No entanto, mesmo com motorização, podem ocorrer falhas no acompanhamento devido a erros de alinhamento polar da montagem ou imprecisão mecânica do conjunto, estas variáveis irão impor limitações ao tempo de exposição máximo possível, caso contrário produzirá o seguinte resultado:
Imagem com erro de acompanhamento.
Imagem sem erro de acompanhamento.
Tempo de Exposição

Tendo em mãos uma câmera capaz de fazer longas exposições, o tempo de cada foto (também chamada de frame) será determinado por dois fatores: 1) a qualidade do seu acompanhamento sideral provido pela montagem equatorial e 2) a qualidade do céu (seeing) do seu local .

Imagens com pouco tempo de exposição revelam menos detalhes, compare a foto anterior cuja exposição foi de 45 segundos em ISO800 com esta abaixo de 300s em ISO800:

ISO

De forma simplificada podemos dizer que ISO é a configuração de sensibilidade da câmera, quanto maior este valor, mais sensível estará a câmera. Em astrofotografia comumente utilizamos valores elevados para o ISO porque fazemos imagens de objetos muito débeis, no entanto, devemos ser cautelosos em relação a este parâmetro porque ISOs elevados também geram mais ruído nas imagens degradando-as.

Veja abaixo um comparativo com o mesmo equipamento, o mesmo alvo, mesma exposição, contudo com diferentes valores de ISO:
ISO400
ISO800
ISO1600
Aberração Cromática (AC)

Geralmente este tipo de aberração ocorre em refratores porque ao refratar a luz a objetiva não focaliza todos comprimentos da luz no mesmo ponto, consequentemente as estrelas nas imagens aparecem com halos coloridos. Por isso telescópios refratores apocromáticos são os mais indicados para praticar astrofotografia, porque possuem ótica melhor corrigida evitando este tipo de aberração; o problema deste tipo de telescópio é o preço.
Imagem feita com teleobjetiva que age como um telescópio refrator.
Para evitar a aberração cromática existem filtros que bloqueiam os comprimentos de onda que não foram bem focados (geralmente o azul), contudo haverão perdas de sinal.

Curvatura de Campo

Este tipo de aberração é bem comum em quase todos os sistemas óticos acessíveis ao astrofotógrafo amador, entretanto utilizamos corretores capazes de eliminar/minimizar os seus efeitos em nossas fotos. Em refratores utilizamos aplanadores de campo (field flatteners) e em refletores é utilizado o corretor de coma (coma corrector). É importante salientar que se deve observar o corretor adequado ao seu tipo de telescópio, principalmente levando-se em conta a relação focal (F/D, ou simplesmente F, que é igual à divisão da distância focal pela abertura). Um corretor inadequado não ajudará muito. Exemplo: field flattener destinado a refratores acima de F7 instalado em um instrumento F5.
Exemplo de curvatura de campo em refratores.
Exemplo de coma em refletores.
Finalizando...

É muito importante saber identificar corretamente qual defeito está acontecendo nas suas fotos para poder tratá-lo da forma correta, apesar que alguns deles são similares, é importante lembrar o seguinte:
  • estrelas alongadas em toda a foto: erro de acompanhamento;
  • estrelas deformadas nos cantos em direção ao centro: curvatura de campo;
  • estrelas em forma de pequenos cometas nos cantos: coma;
  • estrelas com halos coloridos em toda a foto: aberração cromática;
  • estrelas pontuais em toda a foto e sem halos = EXCELENTE ASTROFOTO!

Além destes possíveis erros, também podem ocorrer reflexos (devido a revestimento anti-reflexo de má qualidade em algum elemento ótico presente no eixo de luz); estrelas deformadas também podem indicar descolimação (neste caso seria necessário realizar um star test); ruídos (inerentes ao tipo de sensor e câmera utilizados); saturação (excesso de exposição); poluição luminosa (inerente ao local); seeing ruim (nuvens, ventos, umidade elevada).

Tudo isto está sendo abordado aqui no blog porque, mesmo que aparentemente estes erros não afetem a imagem, sempre haverá perda de resolução e os detalhes mais finos das nebulosas e galáxias serão perdidos. Uma boa astrofoto é capaz de revelar os detalhes mais finos possíveis e para isso tudo deve trabalhar em sintonia.

No próximo tópico finalizarei esta série sobre astrofotografia amadora. Possivelmente após esta série teremos um tutorial sobre auto-guiagem atendendo a pedidos.


Abraço!

terça-feira, 18 de abril de 2017

Astrofotografando com uma DSLR Refrigerada

A imagem de hoje é muito especial para mim, porque ela materializa todo o meu esforço empregado em estudo e pesquisa para conseguir desenvolver o projeto de resfriamento de uma câmera fotográfica digital. É o símbolo de uma conquista e o marco de uma vitória, afinal, é uma modificação bastante intrusiva e arriscada de se fazer, são inúmeros detalhes que podem condenar a câmera definitivamente.

Na noite passada aproveitei o céu limpo para enfim colocar a Friday para trabalhar, ela não decepcionou e, apesar do seeing não ser o mais perfeito, a imagem produzida foi a mais linda que já fiz.

Quem acompanha o meu trabalho sabe que o meu sistema de aferição de qualidade instrumental faz uso dos fótons emitidos por uma fonte distante a aproximadamente 10.000 anos-luz da Terra, apenas assim é possível atestar a sua qualidade (brincadeira gente!). Enfim, usei o meu alvo preferido: Grande Nebulosa Carina - NGC 3372 (sim, ela está a aprox. 10.000 anos-luz da Terra).

Justifico que opto em utilizar este objeto como parâmetro porque o tenho registrado desde o ano de 2.013 quando fiz os meus primeiros ensaios astrofotográficos e, desde então, já o refiz com vários equipamentos distintos, então conheço bem o alvo a ser fotografado.

Enfim, vamos à imagem!

Este é o resultado do empilhamento de 20 quadros com 300 segundos de exposição em ISO1600 com o sensor resfriado aproximadamente 20⁰C abaixo do normal (1,7 horas de exposição).
Resolução: 1250xx822px
Um detalhe interessante sobre esta captura é que não foram tomados frames de calibração (flats, bias e darks) fundamentais para uma captura de céu profundo, portanto foram empilhados apenas light frames! Isto demonstra o quanto a câmera ofereceu boa performance. Notei que uns flats seriam interessantes na próxima captura descartando a utilidade dos bias e darks.

Outro ponto atraente desta captura foi o processamento, não fiz NENHUM tratamento de ruído, isso mesmo: NENHUM. Apenas ajustei brilho, cores e contraste.

Para efeitos de comparação, segue abaixo o mesmo objeto, com o mesmo telescópio, no mesmo local e a mesma câmera (antes da modificação), no entanto, foi necessário quase 3 vezes o tempo de exposição da captura anterior (4,4 horas de exposição + flats, bias e darks), além de horas de processamento para combater o ruído.
Resolução: 1250xx822px
Recomendo que acessem as imagens com resolução total e assim comparem a diferença:

Nebulosa Carina (alta resolução) resfriada 

Nebulosa Carina (alta resolução)

Até o próximo trabalho...
Abraços!