Mgławica ukryta wśród tysięcy gwiazd
Na pierwszy rzut oka ten fragment nocnego nieba wygląda przede wszystkim jak ogromne pole wypełnione gwiazdami. Aparat potrafi jednak zbierać światło znacznie dłużej niż ludzkie oko. Po kilku minutach ekspozycji zaczynają pojawiać się bardzo słabe struktury: świecące obłoki gazu oraz ciemne obszary pyłu międzygwiazdowego.
NGC 7000 jest znana jako Mgławica Ameryka Północna, ponieważ jej charakterystyczny kształt przypomina kontynent. Znajduje się w gwiazdozbiorze Łabędzia, w jednym z bardzo bogatych w gwiazdy obszarów Drogi Mlecznej.
Czerwone i różowe obszary widoczne na zdjęciu są związane przede wszystkim ze świecącym wodorem. Ciemne struktury nie są natomiast pustymi miejscami w przestrzeni. To obłoki pyłu, które zasłaniają część światła znajdującego się za nimi.
Dlaczego potrzebne są długie ekspozycje?
Obiekty takie jak NGC 7000 są niezwykle słabe w porównaniu z tym, co fotografujemy na co dzień.
Zwykłe zdjęcie często powstaje w ułamku sekundy. W astrofotografii pojedyncza ekspozycja może trwać kilka minut.
Do wykonania tego zdjęcia wykorzystałem 15 ekspozycji po 180 sekund przy ISO 400. Oznacza to, że aparat zebrał łącznie 45 minut światła.
Zamiast wykonywać jedno ekstremalnie długie zdjęcie, wykonuje się wiele osobnych klatek, które później łączy się komputerowo. Proces ten nazywamy stackingiem.
Czym jest stacking?
Każde zdjęcie zawiera zarówno prawdziwą informację o fotografowanym obiekcie, jak i przypadkowy szum.
Jeżeli wiele zdjęć tego samego fragmentu nieba dokładnie wyrównamy i połączymy, rzeczywisty sygnał astronomiczny staje się mocniejszy, a przypadkowy szum mniej widoczny.
Można to porównać do próby usłyszenia bardzo cichego głosu w głośnym pomieszczeniu. Jeżeli słuchamy tylko przez chwilę, głos ginie w hałasie. Im dłużej słuchamy, tym łatwiej go rozpoznać.
W pewnym sensie stacking robi podobną rzecz ze światłem.
Dlaczego gwiazdy pozostają punktami?
Ziemia cały czas się obraca.
Gdyby aparat stał nieruchomo podczas trzyminutowej ekspozycji, gwiazdy zaczęłyby tworzyć krótkie kreski.
Dlatego teleskop znajduje się na napędzanym montażu astronomicznym, który bardzo powoli podąża za pozornym ruchem nieba.
Podczas tej sesji wykorzystałem również guiding.
Mały dodatkowy teleskop i druga kamera przez cały czas obserwują wybraną gwiazdę. Jeżeli gwiazda zacznie minimalnie odchodzić od swojej prawidłowej pozycji, system wysyła korektę do montażu.
Pozwala to wykonywać kilkuminutowe ekspozycje i utrzymywać gwiazdy możliwie punktowe.
Czym są klatki dark?
Sam aparat również wprowadza do zdjęcia pewną ilość szumu.
Aby część tego szumu ograniczyć, wykonuje się klatki kalibracyjne typu dark. Powstają one przy takich samych ustawieniach ekspozycji jak normalne zdjęcia, ale przy całkowicie zasłoniętym teleskopie.
Ponieważ do matrycy nie dociera światło, aparat rejestruje przede wszystkim własny szum oraz charakterystyczne artefakty sensora.
Takie klatki można później wykorzystać podczas kalibracji materiału.
Od pojedynczych zdjęć do gotowego obrazu
Materiał został przetworzony głównie w programie Siril.
Najpierw przygotowane zostały klatki kalibracyjne. Następnie poszczególne zdjęcia NGC 7000 zostały skalibrowane i bardzo dokładnie wyrównane względem siebie na podstawie pozycji gwiazd.
Dopiero wtedy wszystkie 15 ekspozycji zostało zestackowanych w jeden obraz.
Taki obraz nadal nie wygląda jednak jak gotowe zdjęcie. Większość słabego sygnału znajduje się początkowo w bardzo ciemnej części obrazu.
Podczas dalszej obróbki odpowiednio rozciąga się obraz, koryguje tło i stopniowo wydobywa słabe światło mgławicy, starając się jednocześnie nie zniszczyć gwiazd i nie zwiększyć nadmiernie szumu.
Końcowe poprawki zostały wykonane w Adobe Lightroom.
Na co właściwie patrzymy?
Ważne jest jedno: obróbka nie tworzy mgławicy.
Wszystkie widoczne struktury znajdują się już w danych zarejestrowanych przez aparat.
Obróbka pozwala jedynie znacznie lepiej pokazać bardzo małe różnice jasności i koloru, których nasze oczy nie potrafią łatwo dostrzec.
NGC 7000 znajduje się na tle niezwykle bogatego pola gwiazd Drogi Mlecznej. Pomiędzy tymi gwiazdami znajdują się ogromne obłoki gazu i pyłu.
Część gazu świeci. Część pyłu zasłania światło.
Razem tworzą skomplikowane struktury widoczne na fotografii.
45 minut zebranego światła
Gotowe zdjęcie można obejrzeć w kilka sekund, ale jego wykonanie wymaga znacznie więcej czasu.
Trzeba rozstawić i ustawić teleskop, znaleźć właściwy fragment nieba, uruchomić guiding, a następnie przez cały czas wykonywania kolejnych ekspozycji utrzymywać aparat skierowany dokładnie w ten sam obszar.
Finalny stack tego zdjęcia zawiera 45 minut zebranego światła.
I właśnie to jest dla mnie jedną z najciekawszych rzeczy w astrofotografii. Te struktury przez cały czas znajdują się nad naszymi głowami. Potrzebujemy jedynie odpowiedniego sprzętu, czasu i wystarczającej ilości zebranego światła, żeby je zobaczyć.