Jednostavna astrofotografija (1)

Jednostavna astrofotografija – drugi dio

Prije nego što počnete važno je znati dvije stvari o astrofotografiji:

  • zvijezde su jako tamne
  • Zemlja se okreće oko svoje osi

Ok, to ste možda i znali 😆  ali te stvari su bitne za odabir tehnike snimanja. Za vašu prvu astrofotografiju nije važno da znate sve tehničke termine koji se tiču astronomije i fotografije, ali neke od njih jednostavno ne možemo preskočiti budući da o njima ipak ovisi kakav će biti rezultat. Astrofotografija nije tako teška kao što se na prvi pogled čini, pa ako se držite ovih savjeta već u prvom pokušaju moći ćete snimiti dobru fotografiju zvjezdanog neba.

U svjetlosnom onečišćenju gradova vise se tek najsjajnije zvijezde. ISO 400, 30s, f/11
U svjetlosnom onečišćenju gradova mogu se snimiti tek najsjajnije zvijezde. ISO 400, 30s, f/11

Fotoaparat i stativ

Kao prvo, za snimanje noćnog neba potreban vam je čvrsti stativ da slika ne bude zamućena. Da bi snimili zvijezde dobro je (ali nije nužno) imati svjetlosno jaki objektiv. Vrijeme ekspozicije mora biti dovoljno dugo da se na čipu fotoaparata registriraju zvijezde. Budući da se Zemlja okreće oko svoje osi, na nebu se prividno kreću i zvijezde. Ako se snima dugačkim ekspozicijama vidjeti ćete da zvijezde ostavljaju tragove – manje li veće crtice. Ograničite na vrijeme ekspozicije do 30 sekundi kako zvijezde ne bi bile previše izdužene. Za dulje ekspozicije će vam ionako trebati eksterni okidač. Osim toga, zvijezde će biti izduženije što je žarišna duljina (zoom) objektiva veća. Počnite s objektivom postavljenim na širokokutni kraj vašeg zoom raspona.

Za fotografiranje zvijezda preporučljivo je koristiti DSLR, no i kompaktni digitalci sa mogućnošću ručnog namještanja postavki mogu napraviti zadovoljavajuće rezultate. U svakom slučaju, vaš fotoaparat mora imati mogućnost namještanja ekspozicije od nekoliko sekundi. DSLR fotoaparati najčešće imaju postavku snimanja do 30 sekundi i “bulb”, beskonačnu ekspoziciju sve dok je pritisnut okidač. U ovom slučaju vam bulb nije potreban.

Nikon D600, 14mm, f/2.8, 3x ISO3200, 30s + 3x ISO1600, 30s, f/4

Prije početka fotografiranja zvijezda, obavezno sve postavke namjestite na ručno podešavanje – oznaka M (manual = ručno)

Objektiv

Poželjno je da objektiv koji koristite bude svjetlosno jak, tj. da ima što manji f-broj kako bi prikupio što više svjetla. Za početak postavite najveći otvor objektiva kako bi prikupili čim više svjetlosti. Ponekad to može rezultirati zamućenim zvijezdama na rubovima fotografije, ali budući da je cilj u što kraćem vremenu snimiti što više zvijezda, to ćete morati tolerirati. Eventualno ako fotkate iz grada gdje je svjetlosno onečišćenje veće pa ne dozvoljava ekspozicije od 20 ili 30 sekundi pokušajte malo zatvoriti objektiv (postaviti veći f-broj) kako bi se te optičke greške smanjile. Tada će na čip fotoaparata doći manje svjetlosti zvijezda pa je potrebno produljiti ekspoziciju.

Što je veća žarišna duljina objektiva, tragovi zvijezda će biti izraženiji. Zato se preporuča fotografiranje širokokutnim objektivima, da tragovi budu što manji. S 50 mm objektivom će već nakon 10 sekundi tragovi zvijezda biti vidljivi.

Duljina ekspozicije

Vrijeme ekspozicije na tamnom nebu izvan grada namjestite na 20-30 sekundi uz korištenje širokokutnog objektiva. Ako fotografirate iz naselja ili za vrijeme mjesečine, pokušajte sa 5-15s ekspozicije. Isprobavajte postavke dok ne dobijete zadovoljavajući izgled zvijezda i dovoljnu količinu svjetlosti da zvijezde budu dobro zabilježene na fotografiji. Nemojte vjerovati ekranu fotoaparata – svjetlina vas može zavarati kad gledate ekran u mraku. Pravilnu provjeru možete napraviti jedino provjeravanje histograma i obradom na računalu.

Plaža Beritnica na Pagu. Nikon D600, 14mm, f/2.8, ISO3200, 30s (nebo) + 120s (prednji plan).

Izoštravanje

U astrofotografiji je jako važno dobro izoštriti zvijezde. Automatsko izoštravanje najvjerojatnije neće raditi jer su zvijezde uglavnom previše tamne. Nemojte vjerovati oznaci beskonačno (∞) na objektivu – zvijezde možda ipak neće biti dovoljno oštre. Najbolje rješenje je korištenje “live view” opcije kod DSLR aparata koji imaju takvu mogućnost. Postavite najveći mogući otvor objektiva i visoku ISO osjetljivost. Na nebu pronađite najsjajniju zvijezdu ili planet i uključite live view. Na ekranu povećajte zvijezdu (ne zumiranjem objektiva, već kontrolama slike na ekranu!), a zatim ručno izoštrite. Budite oprezni kod korištenja zoom objektiva jer prilikom mijenjanja žarišne duljine (“zumiranja”) promijeniti će se i fokus, pa je potrebno ponoviti proces izoštravanja. Ako nemate mogućnost ručnog izoštravanja, pokušajte naciljati nekakav oštri osvijetljeni rub u daljini (zgradu, stup…), jako svijetlu zvijezdu/planet ili Mjesec ako je na nebu, a nakon toga ponovo kadrirati.

Balans boje

Balans bijele boje (“white balance”, WB) bi također obavezno trebao biti ručno namješten. Ako ostane na “auto”, aparat će za svaku fotografiju malo promijeniti balans boja. Kad stavite WB za dnevno svjetlo (“daylight” – oznaka Sunca u opcijama)  rezlutat će vam se vjerojatno činiti malo narančast, ali to je normalno i posljedica je sveprisutnog svjetlosnog onečišćenja. Fotografirate li u blizini naselja pokušajte namjestiti opciju “incandescent” (žaruljica), pa bi i boje trebale biti bolje korigirane. Ako imate nebo neutralne boje sa “daylight” opcijom, znači da ste na odličnoj tamnoj lokaciji bez svjetlosnog onečišćenja!

Idealno bi bilo ručno namjestiti temperaturu boje u kelvinima (K), da nebo bude ne previše obojano. Balans bijelog se može kasnije detaljno namjestiti, a budući da se noćno nebo fotografira u RAW formatu, to neće biti problem. Ipak, uzmite si naviku ručnog namještanja balansa bijelog jer ćete možda nekad htjeti snimati timelapse video, a u tom slučaju se možda odlučite na jpeg format, pa će biti jako zeznuto namještati boje!

ISS-tranzit
Tranzit Međunarodne svemirske stanice nad koncertnom dvoranom Lisinski u Zagrebu. Balans bijelog postavljen je na “incandescent” kako bi se dobila plava boja neba.

ISO osjetljivost

Količina zvijezda koju će fotoaparat zabilježiti ovisi i o ISO osjetljivosti fotoaparata. Što je veća osjetljivost više će biti prikazano zvijezda i maglica, međutim digitalni šum će biti veći i time pokvariti ukupni dojam fotografije. ISO osjetljivost za početak postavite na 1600, a zatim provjerite da li ga možete još povećati bez da šum postane pretjeran. Moderni DSLR aparati mogu snimati sa ISO 1600 ili 3200 bez prevelikog gubitka kvalitete. Da bi smanjili digitalni šum nije loše koristiti redukciju šuma (“noise reduction”), opciju koju mnogi digitalci imaju kad se koriste dugačke ekspozicije.

Digitalni šum je veći što je dulje vrijeme ekspozicije. Osim toga, ovisi i o temperaturi čipa u fotoaparatu – na većim temperaturama i šum je veći. Redukcija šuma funkconira na način da fotoaparat nakon snimke zvijezda snimi još jednu fotografiju istog vremena ekspozicije, ali sa spuštenim zatvaračem. Na taj način dobije se slika digitalnog šuma koja se kasnije oduzme od snimke zvijezda, a rezultat je fotografija sa znatno manjim digitalnim šumom. Za početak će biti dovoljno koristiti automatske postavke fotoaparata za smanjenje digitalnog šuma.

Nekad se i ta opcija može preskočiti jer se hot pikseli mogu eliminirati u raw konverteru (postupak sam opisao ovdje) ili se može koristiti “trik” snimanja nekoliko fotografija uzastopce te ih kasnije registrirati i kombinirati u jednu fotografiju sa smanjenim šumom. Za to koristite odličan besplatan program Sequator koji može istovremeno registrirati pomak zvijezda na nebu, a da prednji plan pejzaža ostane fiksiran!

Za bilježenje konjunkcija planeta i Mjeseca u sumrak koristite kraće ekspozicije. U tom slučaju važnije je kvalitetno snimiti pejzaž (prirodu, panoramu grada) i boje sumraka. Sjajni planeti i Mjesec dobro će se vidjeti i na kraćim ekspozicijama. Za ekspoziciju od 1/10 do 1/2 sekunde ponekad je dovoljno pronaći čvrsti oslonac za fotoaparat da slika ne bude zamućena.

Mjesec i Venera nad Zagrebom, 5.12.2013. Nikon D600, 24mm, f/4, 1/4s, ISO 800
Mjesec i Venera nad Zagrebom, 5.12.2013. Nikon D600, 24mm, f/4, 1/4s, ISO 800

Sažetak:

  • čvrsti stativ
  • ručne (manual) postavke, RAW
  • maksimalno otvoren širokokutni objektiv
  • ručno izoštravanje
  • ručni balans bijelog (oko 3000K)
  • ISO 800-3200
  • 20-30 sekundi ekspozicije
  • nekoliko uzastopnih fotografija istog kadra, radi kasnijeg kombiniranja (stack) za smanjenje šuma i bolju mogućnost obrade (program Sequator)

Ovo će vam biti sasvim dovoljno za prve pokušaje u astrofotografiji. Da bi vaš početak bio što bolji, evo još nekoliko savjeta:

  • Fotografirajte zvijezde što dalje od gradske rasvjete. Svjetlosno onečišćenje spriječiti će vidljivost najtamnijih zvijezda.
  • Provjerite u koje doba noći i na kojem dijelu neba se vidi Mliječni put. Središte Mliječnog puta, koje je najsjajnije i najaatraktivnije, vidljivo je ljeti.
  • U kadar pokušajte ukomponirati dio pejzaža kako bi bolje dočarali odnos Zemlje i svemira.
  • Na ultra širokokutnom objektivima zvijezde mogu izgledati vrlo jednolično, naročito kad se fotografija smanji za prikaz na webu. Za bolji dojam zviježđa, sitne zvijezde smanjite umjerenim korištenjem minimum filtera u Photoshopu, a sjajnije zvijezde možete naglasiti pluginom StarSpikes Pro.
  • Kompaktni digitalni fotoaparati mogu se postaviti na male stative koje možete uvijek nositi sa sobom.
  • Planeti se dobro vide i iz najvećih gradova – bliski susreti planeta i/ili Mjeseca (konjunkcije) uvijek su atraktivni, naročito kombinirate li ih sa nekim zanimljivih gradskim motivom u sumrak. Za takve snimke dovoljne su ekspozicije od 1-5 sekundi. ISO može biti oko 400, a objektiv zatvoren na f/5.6 – f/8 da snimka bude što oštrija.
  • Nemojte se ravnati po prikazu fotografije na ekranu fotoaparata. Fotografirate li nešto što vam je važno, svakako to napravite sa nekoliko različitih postavki i provjerite da histogram nije “odrezan”. Obavezno koristite RAW format kako bi na stolnom računalu mogli dobiti što kvalitetniju fotografiju i bolje napraviti njenu obradu.
  • Ako fotografirate zimi, obavezno se dobro obucite! Tijekom fotografiranja nećete se puno kretati – jedna jakna  nije dovoljna, važno je imati više slojeva.

Primjeri:

 Jednostavna astrofotografija – drugi dio

Uranovi sateliti

Snimajući asteroide sa Petrove Gore u kolovozu, dosjetio sam se još nečemu što nisam do sada viđao na amaterskim snimkama – pokušati snimiti satelite oko Urana. Sasvim sigurno ih nije problem snimiti sa amaterskom opremom budući da je magnituda najsjajnijih satelita oko 14-15. I dosita, nakon 5 minuta ekspozicije, oko Urana sam uhvatio dva satelita, Titaniu i Oberona. U razmaku od dva sata između dvije snimke čak se vidi i njihov pomak:

Ova snimka je povećana 3x od originala, kako bise bolje vijeli sateliti. Prema podacima o sjaju drugih satelita, trebali bi biti vidljivi i Ariel i Umbriel, no očito ih je “pojeo” sjaj Urana jer su tada bili dosta bliže planetu od Titanie i Oberona.

Iris Nebula

Ovo mi je jedan od dražih objekata za fotkanje – prilično je velika, sjajni dio maglice se lako snimi sa bilo kakvom opremom, ali za tamnu prašinu u okolici je potrebno puno truda i dobro nebo. Za vrijeme PGSP-a 2011. imao sam sreće da je nebo bilo izuzetno dobro, tako da sam se odmah odlučio za ovaj objekt.

Snimljeno je sa Pentax 105 SDP apo refraktorom, kamera SBIG STL-11000, ekspozicije L 10x15min, RGB 4×10 min, šro je ukupno 4.5 sati ekspozicije. Vrlo sam zadovoljan rezultatom, jako dobro se vidi tamna prašina koja zbog različite gustoće više ili manje propušta svjetlost zvijezda u pozadini pa se dobija gotovo 3D efekt maglice koja lebdi u svemirskom prostranstvu.

Asteroidi sa Petrove Gore, 26.8.2011.

Sa Petrove Gore sam bio pokušao snimiti nekoliko sjajnijih asteroida u jednoj noći. Svi su tada bili negdje oko 10. magnitude. Nažalost pred kraj noći mi se malo pomaknuo fokus i zvijezde su lagano mutne, ali ipak se vidi pomak. Neki su bili toliko blizu da sam mogao snimiti dva u jednom kadru (Leto i Harmonia, Anahita i Urania).Već prije sam na svojim snimkama našao dva asteroida  (103 Hera i 118 Peitho)  Zato predlažem svima koji snimaju deep sky objekte da ponekad pregledaju svoje snimke, možda su na njima uhvatili koje malo tijelo  😉

Kliknite na slike da vidite animaciju.

 

Kako sam otkrio novu promjenjivu zvijezdu

Update siječanj 2018.: prema ovom istraživanju objavljenom 2015. poznato je 28 takvih sistema. Analiza je vrlo opširna, ali i zanimljiv prikaz ovih objekata.

Update listopad 2013.: zvijezda je snimljena sa još nekoliko teleskopa (promjera do 2 metra!) i analizirana od strane astronoma diljem svijeta (+ Gregor, naravno!), a rezultati su objavljeni u biltenu. Na linku pročitajte detalje, a ja ću samo ukratko citirati:

“The orbital period of the system is the second longest (after AA Dor) among the previously known sdB+M dwarf eclipsing binaries. Out of 13 known sdB + M eclipsing binaries (Barlow et al., 2013) the system shows deepest primary eclipses. VSX J075328.9+722424 definitely deserves medium or high-resolution spectroscopy to find the spectroscopic orbit of the primary and to reliably estimate the absolute parameters of the components. The spectroscopy would also solve the issue of third light which might come from (i) an additional source (quite likely in the case of close binary stars, see Pribulla & Rucinski, 2006) or (ii) result from inadequate modelling of the reflection effect. For this V = 16m.5 short-period eclipsing binary an 8 m-class telescope is required.”

(slijedi tekst koji sam pisao nedugo nakon otkrića)

Prošli tjedan dok sam bio na Petrovoj Gori, pokušao sam jednu jednostavnu metodu potrage za novim kometima uz pomoć teleskopa i CCD kamere. Nekoliko susjednih vidnih polja snimao sam po redu ekspozicijom od 5 min i zatim ponovio snimanje od početka. Uspoređujući dvije slike kao dva layera u Photoshopu sa blendingom na “difference”, bilo kakav objekt koji bi se pomaknuo bio bi odmah vidljiv, kao na snimci Plutona.

Sljedeći dan kada sam analizirao snimke nije bilo nikakvog novog mutnog objekta, ali jedna zvijezda je bila vidljiva na snimkama napravljenim u razmaku od 40-tak minuta. Evo kratke animacije:

Sljedeću noć sam ponovno snimio isto područje kako bi potvrdio da to možda nije neki asteroid, ali zvijezda je i dalje bila tamo. Nažalost, kasnije mi se pokvarila montaža pa nisam mogao nastaviti sa snimanjem. Na moj upit na forumu zvjezdarnice.com pomogli su mi Kruno i Gregor. Zvijezda je USNO-A2.0 1575-02788049, te do sada nije katalogizirana kao promjenjiva. Magnituda joj je 16.7 i dosta je plava. Ja sa astrometrijom i fotometrijom nemam uopće iskustva pa sve informacije koje sam dobio su rezultat truda navedene dvojice forumaša na čemu im puno zahvaljujem!

U srijedu 31.8. Gregor je snimio krivulju promjene sjaja ove zvijezde. Ispada da je minimum vrlo dubok, čak 2.8 magnitude i to u vrlo kratkom vremenu!

Prema Gregorovom mišljenju primarna zvijezda je bijeli patuljak kojem svjetlost blokira crveni ili čak smeđi patuljak. Taj duboki minimum traje svega 7% vremena od punog ciklusa pa je stvarno sreća kako sam uspio snimiti taj trenutak! Na grafu se vidi i sekundarni minimum, negdje na 25.0 koji nastaje zbog obrnute situacije, dakle kada primarna zvijezda blokira dio svjetlosti sekundarne. Sekundarni minimum je malen vjerojatno baš zbog toga što je primarna zvijezda fizički malena.

Također je zanimljivo kako na grafu svjetlost nakon prvog minimuma lagano raste sve do sekundarnog i onda simetrično opada. To je zbog refleksije svjetlosti primarne zvijezde od one koja se giba oko nje. Fantastično je da taj efekt možemo izmjeriti na astronomskim udaljenostima!

Za 100% potvrdu svega ovoga treba napraviti još mjerenja, ali u svakom slučaju priča je zanimljiva. Pokazuje da je na nebu ostalo puno zanimljivih stvari za otkriti na amaterskim snimkama – samo ih treba provjeriti.

UPDATE: Gregor je opet snimao zvijezdu i dobio cijelu faznu krivulju:

Faza je 0.2032 dana, tj. objekt napravi jedan krug oko matične zvijezde za manje od 5 sati (4h 52min) Zvijezda je “prijavljena” AAVSO-u i čeka se potvrda. Bilo bi stvarno super saznati što je taj pratioc koji radi pomrčine primarne zvijezde. Gregor pretpostavlja da je to kombinacija sdB + dM zvijezda, a tražeći po inernetu vidim da je takvih do sada otkriveno tek 8.

Nova krivulja sjaja nakon još više mjerenja (također Gregorovih):

Zvijezda je od danas (12.9.2011.) i službeno “priznata” na International Variable Star Indexu.

 

Pluton

Uspio sam snimiti Plutona! Nije ga lako identificirati jer se nalazi u Mliječnom putu koji vrvi od zvijezda. No uz jedan “trik”, iskočio je iz pozadine zvijezda. Snimio sam dvije snimke u razmaku 20 dana. Te dvije snimke registrirao sam u Deep Sky Stackeru tako da se zvijezde potpuno poklapaju na obje snimke. U Photoshopu sam snimke kombinirao na posebnim layerima i blending layera stavio na “deifference” – tako da budu vidljive samo razlike na snimkama. I eto – Pluton je iskočio kao bijela točkica na obje snimke! Na donjoj slici je animacija koja prikazuje kako izgleda Pluto među svim tim zvijezdama. Kliknite na sliku da ju vidite u punoj rezoluciji.