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Curso de iniciación a la astronomía

 

7. Astrofotografía

Astrofotografía básica

La astrofotografía básica es aquella que no requiere el empleo de sofisticados instrumentos como un telescopio, una montura ecuatorial, motor seguimiento, etc.

Material necesario

  1. Cámara réflex: Estas cámaras permiten cambiar los objetivos y están preparadas para el uso de un disparador de cable, nosotros hemos de dar el tiempo de exposición que creamos preciso, no nos conviene la cámara fotográfica automática.  Necesitaremos disponer de la opción "B" (de pose), para hacer fotografías manualmente.
  2. Objetivos: La mayoría de las cámaras réflex van dotadas de un objetivo de 50 mm, o 55 mm, siendo las más idóneas para hacer la mayoría de las fotografías que no precisan telescopio.  Si se dispone de otros objetivos nuestras posibilidades aumentan. Si se desea fotografiar las constelaciones o las conjunciones planetarias, la Vía Láctea, las nebulosas extensas o los campos de galaxias se seleccionará un campo relativamente amplio como el suministrado por un objetivo de 35 a 85 mm de distancia focal (para un formato de 24x36). Un gran angular nos permitirá tomar más campo del cielo aunque deforma la imagen. Si nos interesa una región del cielo más precisa, un cúmulo estelar nos será más útil un teleobjetivo de 1 00 a 300 mm. Un teleobjetivo reducirá el campo y será interesante hacer fotos por ejemplo de las Pléyades que el telescopio separaría demasiado. Para cualquier objetivo, hay que enfocar al infinito con el diafragma totalmente abierto, siempre que no haya demasiada luz ambiental (por ejemplo Luna llena o luz parásita) que en este caso conviene cerrar un poco el diafragma y hacer algunas pruebas. En cualquier caso, hay que elegir un objetivo lo más abierto posible y no diafragmarlo, para recoger la máxima cantidad posible de luz.
  3. Trípode: Es imprescindible para dar estabilidad a la cámara fotográfica, es necesario para obtener fotos que requieran largos tiempos de exposición.
  4. Disparador de cable: Nos permite disparar la cámara sin apretar el botón, favoreciendo la ausencia de vibraciones y reduciendo el peligro de que la fotografía quede movida.


    La mejor opción para iniciarse en astrofotografía son las cámaras réflex mecánicas de paso universal 24x36.


  5. 5 Películas:
  • Color: Las películas en color perciben mejor que el ojo la diferencia de coloración entre las estrellas; las fotografías de constelaciones en color son muy hermosas. Los resultados demuestran que las diapositivas en color dan mejores resultados que el papel. Además se puede pasar de diapositiva que nos interesa a papel, sin perder calidad, mientras que de papel a diapositiva conlleva complicaciones.
Si queremos fotografías las puestas y salidas del Sol, o de la Luna, es suficiente usar una película de 100 ASA. Si lo que nos interesa es fotografiar constelaciones, planetas el tiempo de exposición ha de ser mucho más largo y se deberá usar una película mucho más sensible, como una película de 1000 ASA.
       
  • Blanco y negro: Las películas en blanco y negro nos permitirá trabajar más fácilmente desde una ciudad ya que no afecta la contaminación y luminosidad ambiental. Además hay dos ventajas, una es su precio, y la otra es que uno mismo puede revelar el material, consiguiendo unas copias con más o menos contraste.

Conviene utilizar una película con más sensibilidad que 100 ASA.  En el mercado podemos encontrar películas con sensibilidades que van desde 400 ASA, 800 ASA, hasta 3200 ASA, suficiente para nuestras necesidades. Si llevamos a revelar las fotografías al laboratorio hay que decirle que se trata de fotografías astronómicas para que no nos digan que no hemos fotografiado nada.

Ocultación manual

Procedimiento denominado "ocultación manual" evitándonos que las fotografías queden movidas debidas a las vibraciones del espejo de la cámara fotográfica.

Un truco es la ocultación manual, es un procedimiento fundamental para el éxito de una foto. Sólo con dicho sistema se pueden evitar las vibraciones causadas por el levantamiento del espejo de la cámara.  Se recorta un disco o rectángulo de cartón cuyo diámetro sea un 20 % mayor que el diámetro de la abertura instrumento, y se colocará un mango de 20 cm. de largo, de modo que se parezca a una raqueta. A dicho disco o rectángulo se le pintará de negro mate para evitar las reflexiones parásitas. Con el cuerpo fotográfico acoplado al trípode, o en el telescopio, se sostiene la raqueta a varios centímetros del objetivo, se dispara en pose B con un disparador de cable y se espera unos 10 segundos antes de apartar la raqueta. Tras la exposición se vuelve a colocar delante de la entrada del objetivo sin tocarlo y se cierra el obturador con el disparador.

Tabla de los tiempos de exposición

El tiempo de exposición dependerá del objetivo de la cámara, de la sensibilidad de la película, de la magnitud límite que se desee alcanzar, del estado del cielo, etc... Cuando realicemos una fotografía, siempre hay que proceder de la misma manera.  A continuación se da una tabla orientativa de los tiempos de exposición para un objetivo de 50 mm. según la sensibilidad de la película y el cuerpo celeste que nos interesa.

Campo fotografiado

La siguiente tabla nos da el campo fotografiado sobre un formato 24x36 en función de la focal del objetivo utilizado:

Plancheta ecuatorial

Para luchar contra la rotación del cielo, es decir, para fotografiar el cielo hace falta una montara ecuatorial, pero los astrónomos aficionados que no dispongan de ella pueden construirse por sí mismo una plancheta ecuatorial, es un sistema sencillo con el que paralizar el cielo durante unos minutos. tiempo más que suficiente para obtener bellas fotografías de cometas brillantes, de la Vía Láctea, de extensos campos estelares, etc...

Plancheta ecuatorial denominada "batiente de puertas".


En estas dos fotografías se muestran, a la izquierda, una plancheta ecuatorial "batiente de puertas", mientras que el de la derecha es una plancheta accionada con un reloj despertador que hace la función de motor.

Aquí no se va a explicar su construcción, sino que lo comentaremos de paso, para ello hay algunos libros donde explican cómo construirlo.

Si hemos construido una plancheta ecuatorial, nuestras posibilidades de realizar fotografías astronómicas son mayores que en astrofotografía básica, ya que disponemos de un sistema ecuatorial que contrarresta la rotación terrestre.  La tabla siguiente da las focales y los tiempos de exposición según el objeto celeste fotografiado:

Fotografía de Taurus y las Pléyades, realizada con una plancheta ecuatorial, 5 minutos de exposición y T-Max 400 ASA, por el autor.


7.2 Astrofotografía avanzada

Por astrofotografía avanzada entendemos aquella que requiere el empleo de sofisticados instrumentos de observación, un motor de seguimiento, un preciso guiado, diversos materiales como adaptadores para poder acoplar la cámara fotográfica al portaocular del telescopio, etc...

Cualquier tipo de telescopio que reúna unas mínimas características puede usarse para la fotografía astronómico.  Los telescopios más usados por los astrónomos aficionados son los refractores y los reflectores.  Si nuestro telescopio es un refractor, una abertura de 60-70 mm de abertura será suficiente para la astrofotografía, mientras que si es un reflector, nos bastará una abertura de 125 mm. Pero cuanto mayores sean las aberturas mayor número de objetos podemos abordar.

Se admite que los refractores son los más idóneos para las fotografías lunares y planetarias y que los reflectores son más adecuados para la fotografía de cielo profundo.

Material imprescindible

Para hacer fotografías con telescopio necesitaremos casi los mismos materiales que en astrofotografía básica, estos son:

  1. Cámara réflex: Estas cámaras se pueden acoplar a los telescopios con mucha facilidad.
  2. Disparador de cable: ya explicado en astrofotografía básica.
  3. Objetivos: Para acoplar la cámara al telescopio quitaremos el objetivo de la cámara fotográfica y está función la hará el propio telescopio.  Se acopla el cuerpo de cámara al telescopio a través de un adaptador especial . Estos acopladores se comercializan en las ópticas especializadas y dependen de la característica del telescopio y de la cámara fotografía utilizada.
  4. Motor de seguimiento: Si se trabaja con muchos aumentos, aunque el tiempo de exposición no sea excesivo, es recomendable acoplar al telescopio un motor de seguimiento que corrija el movimiento de rotación terrestre.
  5. Oculares: Se puede realizar fotografías telescópicas sin oculares y con oculares, si se realizan con oculares la imagen aumenta, pero atención cuanto más aumentos tengamos, más disminuirá la luminosidad y el contraste de la imagen, aumentando las oscilaciones y el peligro de que la imagen nos quede movida.  Si ponemos mucho aumento, la imagen es tan sensible que hasta el viento la pueda hacer mover.

Aquí también se puede utilizar la raqueta o un simple cartón pintado de negro mate, para evitar la más mínima vibración de la cámara cuando se dispara el  obturador al hacer la fotografía, que nos servirá para tapar la abertura del telescopio sin tocarlo, justo antes de accionar el disparador de cable, retirando el cartón seguidamente. Damos el tiempo de exposición que creamos conveniente y para acabar volveremos a tapar con el cartón la abertura del instrumento, y soltamos el disparador.

Acoplar la cámara al telescopio

Foco primario

Un telescopio, al igual que una cámara fotográfica, básicamente es un sistema para formar una imagen de un objeto; la diferencia entre ambos es que, la imagen formada por un telescopio lo origina un ocular ampliándola, mientras que la cámara fotográfica forma su imagen en el negativo a través de su objetivo.

 El mejor método para tomar fotografías astronómicas es a través de un telescopio con la ayuda de la cámara fotográfica, el cuerpo de la cámara (normalmente una réflex), sin el objetivo, se coloca en lugar del ocular a través de un adaptador, disponible en el comercio.

Con todos los telescopios es posible el foco primario, aunque algunos son más satisfactorios que otros.   

Si se coloca el cuerpo de la cámara en lugar del ocular y se enfoca la imagen en el negativo o en la película, se debe mover retrocediendo el tubo de enfoque del telescopio hacia atrás, más allá del plano de la imagen original, y no todos los telescopios darán el recorrido necesario. Con los refractores y con los Cassegrain no hay problema, y con los Schmidt-Cassegrain y Maksutov-Cassegrain el recorrido es bastante amplio,  unos 40 cm. para el Celestron 8.

El problema se incrementa con el newtoniano, ya que sólo proporciona un centímetro o dos para recorrer hacia atrás, lo justo para ajustar las diferencias entre los oculares. Puede incrementarse el mismo moviendo el espejo principal de la montura unos 5 cm hacia adelante de su posición original en el tubo. Cuando eso se haya hecho, es necesario introducir un tubo más prolongado cuando se vaya a usar los oculares para obtener la nueva posición del plano de la imagen. Sin embargo, es mucho mejor no modificar el telescopio y usar otra de las configuraciones ópticas que no requieren el mencionado recorrido extrafocal como el afocal o la proyección positiva.

Modalidad de telescopio sin ocular y cámara sin objetivo o a "foco primario".


El método afocal

El método fotográfico denominado foco primario tiene un gran inconveniente: requiere un notable  recorrido extrafocal, más de lo que muchos telescopios pueden proporcionar. El método afocal carece de ese inconveniente y tiene como punto a su favor en el hecho de que la cámara y el telescopio pueden mantenerse con unos trípodes por separado, previniendo de cualquier vibración del obturador de la cámara al telescopio.

Si se dispone de una cámara fotográfica lo primero que se le ocurre al principiante es fotografiar tras el ocular situando el objetivo de la cámara en vez del ojo. Sin embargo, es muy difícil alinear la cámara fotográfica con un trípode justo en el eje del telescopio. El enfoque es impreciso y es imposible realizar una exposición de más de medio segundo debido al movimiento diurno. No se recomienda este procedimiento.

Proyección positiva

 Los fabricantes de telescopios suministran un conjunto acoplador de cámara, mediante el cual se puede utilizar este sistema, dentro del acoplador se puede colocar una lente, en este caso un ocular para aumentar las imágenes. Es el sistema más empleado para efectuar tomas lunares y planetarias. Aquí conviene hacer uso de un disparador de cable.

Proyección negativa

Otra configuración común es colocar una lente negativa (cóncava) en la trayectoria de la luz que proviene del telescopio; su efecto es ampliar la longitud focal resultante, luego es un dispositivo inapreciable para la fotografía lunar y planetaria.

Hay dos tipos de lentes comúnmente utilizados en proyección negativa son: la lente Barlow, diseñada para uso visual con los telescopios, y el teleconvertidor (dobladores o triplicadores) destinado para ser usado con la cámara y su correspondiente objetivo. Una lente de Barlow es una lente divergente que se sitúa en el trayecto de los rayos luminosos poco antes del foco del telescopio. Las Barlow de buena calidad no están formadas de una sola lente, sino por dos acopladas, lo que permite atenuar la aberración cromática. El teleconvertidor da buenas imágenes con un amplio y plano campo, y a menudo cumple mejor con telescopios que con el teleobjetivo.

Reductor

 El reductor es todo lo contrario a la proyección negativa: la lente insertada en el cono de luz convergente es una lente positiva (convergente) y sirve para hacer la imagen más pequeña en vez de ampliarla. Aquí lo racional es que reduce la relación focal y por tanto hay que reducir el tiempo de exposición necesario para los débiles objetos de cielo profundo). Se observa que F2 es positiva, pero S1 y M todavía son negativas. Se aplican las mismas fórmula que en una proyección negativa.

La lente reductora (también denominada telecompresor) generalmente es un acromático sencillo -con frecuencia se usan los objetivos de binoculares- montado con su parte más plana hacia el film. También son muy probables las aberraciones

Es una buena idea recordar que el tamaño de las imágenes reducidas pueden también obtenerse con el método afocal y con la proyección positiva.

Películas usadas en astrofotografía

Una película fotográfica es una superficie sensible a la luz. Está construida por un soporte sobre el que se ha aplicado una fina capa de una emulsión de cristales de plata en gelatina, dichos cristales se llaman fotosensibles, ya que la luz modifica su estructura interna.

Un tratamiento químico como el revelado hace posible distinguir los cristales que han  recibido luz de aquellos que no han sido expuestos a ella: después del revelado, el cristal, constituido por bromuro, cloruro o yoduro de plata, se transforma, si ha sido iluminado, en plata metálica negra. En las zonas en que la película recibe mucha más luz, todos los cristales se habrán ennegrecido, en las zonas no iluminadas, sin embargo, pocos cristales están ennegrecidos.

La sensibilidad de la película es el concepto que permite conocer la iluminación que necesita. La escala que más se emplea para caracterizar la sensibilidad de las películas es la escala ASA : una película de 200 ASA es doblemente sensible que una película de 100 ASA. Se dice que las películas sensibles son "rápidas", ya que para un mismo objeto fotografiado, se precisa de tiempos de exposición más cortos; por el contrario, a las películas poco sensibles se les llama "lentas".

Las películas se clasifican en tres grandes grupos:

  1. Películas ortocromáticas: sitúan su respuesta en el azul y son extensivos al verde.
  2. Películas pancromáticas: sitúan su respuesta a lo largo de todo el espectro visible siendo extensivos al rojo.
  3. Películas infrarrojas: sitúan su respuesta en la banda infrarroja del espectro en los 650 nm hasta los 1.200 nm.
Hay unas películas denominadas espectroscópicas que son emulsiones de blanco y negro que han sido especialmente fabricadas para la detección de débiles fuentes luminosas como son las estrellas, nebulosas, galaxias, etc. 
    Dentro de las existentes, hay algunas que llevan la letra "a", viene de "astronómica", y significa que estas emulsiones aminoran o presentan una pequeña desviación a la ley de reciprocidad, y son muy apropiadas para exposiones largas.
    Las de la serie 103a de Kodak son las más asequibles al aficionado, comercializándose en el formato 24x36. Entre ellas destaca:
   
  • 103a E: el pico de sensibilidad se sitúa en la banda roja del espectro, terminando su respuesta hacia los 670 nm. Es la película ideal para el registro de nebulosas brillantes de emisión.
  • 103a F: su sensibilidad se sitúa a lo largo de toda la banda visible del espectro. Su empleo se extiende para todos los objetos de "cielo profundo".

103a O: es una película ortocromática, situándose su máxima sensibilidad entre los 300 y 500 nm. Es adecuada para captar nebulosas de reflexión y para todos los objetos que emitan en la banda azul del espectro.


Fallo de Reciprocidad o efecto Schwarzchild

Imaginemos que la fotografía de un objeto exige un tiempo de exposición de 1/100 de segundo: la fotografía de un objeto 10 veces menos luminoso precisará un tiempo de exposición 10 veces más largo, es decir, 1/10 de segundo. Es lo que se llama la ley de reciprocidad: el producto h = E x t es constante.

Esta ley se verifica para los tiempos de exposición que sobrepasan a un segundo. Para la mayoría de las películas más usadas cuanto más largo sea el tiempo de exposición más se separará de la ley de reciprocidad.

Hay dos soluciones para luchar contra este inconveniente:

1) las películas corregidas contra el efecto Schwarzchild: son las películas Kodak que no se separan de la ley de reciprocidad para exposiciones inferiores a una hora; son las películas caracterizadas en los catálogos por la letra "a": IIa0, 103aF...las películas 103a tienen la misma sensibilidad que una película de 80 ASA, para tiempos de exposición cortos; pero decrece poco a pesar de las exposiciones largas; así una exposición de 7 minutos de una película 103a, tiene el mismo resultado que 20 minutos sobre un 400 ASA normal.

2) la hipersensibilización: consiste en someter una película no corregida inicialmente, antes de su exposición, a un tratamiento químico.

La forma más apropiada de calcular el efecto del fallo de reciprocidad por la clásica fórmula de Schwarzchild es :

Velocidad actual = velocidad valorada  x  t (p-1)

donde t es el tiempo de exposición en segundos y p,  conocido como el exponente de Schwarszchild, es un número que varía con las películas, de 0.65 a 0.75 para las películas típicas 400 ISO, de 0.8 a 0.9 para las pelíulas como Technical Pan 2415 y la serie T-Max, y de 0.95 a 1.0 para las películas que muestran un pequeña desviación en el fallo de reciprocidad (tales como las películas hipersensibilizadas por forming gas).

Filtros de color

Existe una amplia gama de filtros, según el tipo de observación que se va a realizar. Se trata de filtros comúnmente usadas en fotografías, son filtros de cristal o gelatina coloreadas. Dependiendo de la marca se puede encontrar en una variedad de formas, dimensiones y respuestas espectrales. Es recomendable evitar las de gelatina ya que se erosionan fácilmente. Las casas más conocidas son Kodak y Shott.

 Estos filtros se colocan entre el ocular y el ojo, o bien enroscados sobre el ocular en los Celestron.

Cada observador lunar o planetario debe disponer un juego de filtros ya que son imprescindibles para la visibilidad de ciertos detalles atmosféricos y superficiales de los planetas, así como la apreciación de sus matices.

La luz es el elemento fundamental de la fotografía y al estar compuesta por varios colores hace que la respuesta de una película sea diferente en función del tipo de longitud de onda que lo impresione. Hay que contar con unos filtros para seleccionar las distintas longitudes de onda y obtener la respuesta deseada.

Entre las características generales de un filtro cabe destacar:

  • Transmitancia espectral (T): es la cantidad de luz que transmite un filtro, la T varía en función de la longitud de onda incidente entre 350 y 750 nm (nm = nanómetro = 10 9 m) para el espectro visible, y es expresada en tantos por ciento (%); por ejemplo, una transmitancia del 95% (0,95) nos indica que el filtro absorbe un 5% y permite el paso del 95% de la radiación.
  • Absorción: es la propiedad que tiene un filtro de eliminar ciertos colores.
Ciertos filtros reducen los efectos de la contaminación lumínica que produce las grandes ciudades conocidos como "filtros LPR y bloquean el paso de las longitudes de onda verdes y amarillas, aquellas que emiten los alumbrados y las farolas de la calle pero que transmiten los colores verdes-azulados y rojos de las nebulosas. Aunque estos filtros también mejoran la observación de los cúmulos de estrellas y de las galaxias, su principal función es realzar las nebulosas de emisión con una mayor claridad.  


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Vicente Díaz

 



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