Astrofotografía del Sistema Solar: el método lucky imaging

Generalmente relacionamos la astrofotografía o la fotografía nocturna con exposiciones de larga o muy larga duración. Sin embargo, hay ciertas ocasiones, normalmente debido a que el objeto que queremos fotografiar es muy brillante, en el que esto no es del todo cierto y tenemos que usar velocidades de obturación más rápidas. Por ejemplo, si queremos observar la Luna, nuestra velocidad de obturación rondará entre 1/200 y 1/500 segundos aproximadamente, como ya comentaba Mario Rubio en su artículo sobre la técnica para fotografiar la Luna en el número 3 de la revista. 

No obstante, además de cómo de brillante sea el objeto, hay otro factor que es incluso más importante y que nos condicionará a elegir exposiciones muy cortas. Éste factor es la atmósfera. La atmósfera es fantástica, no obstante no estaríamos aquí hablando de astrofotografía si no fuese por ella, nos proporciona fotos maravillosas de amaneceres y atardeceres, pero a la vez, desafortunadamente, nos hace un poquito más difícil la astrofotografía desde la Tierra. Para poder contrarrestar los efectos negativos en nuestras imágenes, los astrónomos inventaron una técnica llamada lucky imaging (o imagen afortunada en su traducción literal al castellano). Como vamos a ver ahora, la idea del lucky imaging es tomar muchas fotografías de muy corta duración. 

Antes de entrar de lleno en la técnica y el equipo necesario, hablemos un poco de su historia y de porqué la necesitamos.

Lucky imaging: qué es y porqué

El método del lucky imaging nació entre los años 1950 y 1960 usando cámaras cinematográficas para la observación de planetas. Debido al nivel de tecnología de este tipo en aquella época, los resultados eran muy limitados y difíciles de conseguir. Avanzamos pues unos 30 años, hacia la década de los 90 y la llegada de Internet y las cámaras web. Antes de la proliferación de los sensores CMOS, esos que todos tenemos en las cámaras de nuestros móviles actuales, las primeras cámaras web venían con sensores CCD, mucho más sensibles en condiciones de baja luminosidad. Fue ahí cuando la comunidad de astrónomos aficionados empezó a experimentar con las cámaras web para uso astrofotográfico, conectándolas a los telescopios y obteniendo unos resultados sorprendentes. De repente, una persona normal en el patio de su casa podía obtener imágenes de planetas tan nítidas como un astrónomo profesional en un observatorio.

El método en sí mismo trata de tomar cientos o miles de exposiciones seguidas de no más de 0.1 segundos de duración. La idea es tomar rápidamente muchas imágenes del mismo objeto para contrarrestar las fluctuaciones que sufre la atmósfera y que hace que perdamos nitidez al observar el cielo. La calidad de los cientos/miles de imágenes generadas será siempre ligeramente diferente y por lo tanto podremos elegir de entre ellas las mejores y descartar las peores, mediante el uso de software especial. 

Por lo general, alrededor de un 50-60% o incluso un porcentaje aún mayor de las imágenes se suelen descartar. Esto nos dará la posibilidad de crear una imagen mucho más nítida.

Hablemos ahora un poco de la atmósfera y sus fluctuaciones para entender mejor la necesidad de la técnica lucky imaging. Incluso en los días más tranquilos y con la climatología más constante la atmósfera puede no ser la mejor para astrofotografía. Por ejemplo, si hace mucho calor las capas medias/bajas de la atmósfera serán muy turbulentas, lo que empobrecería mucho la claridad de nuestras imágenes astronómicas. Salid a la calle esta noche y mirad a las estrellas. El centelleo constante que muestran es causa directa de la turbulencia de nuestra atmósfera. Ojo, que siempre veremos centelleo en las estrellas, incluso en el mejor de los días, pero en aquellas noches cuando la atmósfera es particularmente mala sí que podremos observar que el centelleo es mucho más pronunciado. 

Para evitar las turbulencias de la atmósfera, los observatorios principales del mundo se encuentran a gran altura. Por ejemplo, los observatorios de El Teide en Tenerife y el de El Roque de los Muchachos en La Palma, se encuentran a unos 2400 metros sobre el nivel del mar. Esta altura no sólo nos permite estar por encima de las nubes casi todos los días del año, sino que además es lo suficientemente alta para que la atmósfera sea lo más estable posible. Dependiendo de la época del año, en las Islas Canarias, la atmósfera empieza a estabilizarse sobre los 600-1000 metros y por lo tanto va a mostrar muchas menos fluctuaciones que si observáramos desde el nivel del mar. Aunque parezca poco, esa diferencia de 400 metros resulta muy significativa a la hora de observar, obteniendo grandes diferencias en los resultados finales.

Figura 1. Esquema mostrando los efectos que la atmósfera crea en la señal de objetos celestes cuando los observa- mos desde la superficie de la Tierra.
Figura 1. Esquema mostrando los efectos que la atmósfera crea en la señal de objetos celestes cuando los observa- mos desde la superficie de la Tierra.

Miremos la figura 1. Cuando un haz de luz de un objeto celeste entra en la atmósfera empieza a interactuar con ella. Si la atmósfera es estable, el haz de luz pasará sin verse gravemente afectado y lo que veremos en nuestra cámara se verá con cierta nitidez. En vez de un punto, veremos algo un poco más grueso dándonos la sensación de que está borroso, pero no habremos perdido mucha información. Si, por el contrario, la atmósfera es turbulenta, el haz de luz empezará a interactuar con cada una de las capas de la atmósfera dividiéndose según va pasando capas. El resultado final es que en nuestra cámara habremos perdido casi toda la resolución espacial (cantidad de detalle) y el objeto aparecerá más débil en nuestra imagen. Por ejemplo, una mala atmósfera puede hacer que dos estrellas que estén cerca aparezcan como una sola en nuestra imagen.

Otra cosa a tener en cuenta es la altura a la que está el objeto celeste. Cuanto más cerca del horizonte, más atmósfera tendrá que atravesar su haz de luz por lo tanto más se verá afectado por ésta. Lo ideal es observar objetos que están lo más cercano al zenith (el punto más alto en el cielo situado justo encima de nuestras cabezas) donde la atmósfera será más estable y estrecha.

Figura 2. Cráter Ptolomeo en la superficie lunar. Obtenida seleccionando las mejores 50% imágenes de un banco de 3.000 imágenes usando la cámara ZWO ASI224MC a 30 fps adaptada a telescopio Celestino 8″ y lente Barlow 2x.

Cuando usar esta técnica

Ahora que ya sabemos un poco más sobre como la atmósfera afecta nuestras observaciones, hablemos de en que objetos celestes podemos usar lucky imaging. Como hemos dicho, vamos a necesitar lucky imaging cuando requiramos un alto control en la calidad y cantidad de detalle de nuestra imagen. Un ejemplo claro de esto es cuando vayamos a fotografiar la superficie de la Luna (ver figura 2). En general, teniendo en cuenta que las exposiciones van a ser como mucho de 0.1 segundos (100 milisegundos), los objetos celestes tienen que ser lo suficientemente brillantes para que los podamos detectar. Así pues, además de la ya mencionada Luna, podremos (y deberemos) usar lucky imaging para fotografiar el Sol, Venus, Marte, Júpiter y Saturno.

Equipamiento

Ya sabemos lo que vamos a observar con la técnica lucky imaging. Veamos ahora cual es el equipo necesario para hacer las observaciones. Si nuestro primer objetivo es fotografiar la Luna, entonces podemos empezar con el equipo más básico de todos, una cámara réflex, un objetivo de 200mm en adelante y un trípode. Así de básico. Si la cámara réflex es de formato completo (o full frame en inglés) como pueden ser la Canon 5D o la 6D, por ejemplo, entonces yo recomendaría empezar con una lente algo más larga, como 300mm o 400mm. Yo con mi Canon EOS 500D que tiene sensor APS-C (formato recortado) y mi lente a 300mm consigo buenas imágenes, eso sí, a costa de limitar la resolución de mi imagen final a 1000×1000 píxeles, por lo que esas imágenes se quedan algo pequeñas si quisiera imprimirlas y colgarlas en casa. 

A ese equipo básico yo también le añadiría un disparador remoto, para evitar vibraciones en la cámara y/o un cable para conectar la cámara al ordenador. Como las imágenes que vamos a tomar son muy rápidas, da igual que la Luna se mueva entre imagen e imagen siempre y cuando esté bien encuadrada en su totalidad en el sensor. Ya nos preocuparemos de alinear las imágenes en el procesado.

Figura 3. Manchas solares en el Sol. Mancha solar detectada el 10 de Julio de 2017 observada con la cámara ZWO ASI 224MC adaptada a telescopio solar refractor Lunt LS60THa y con lente Barlow 2x. Mejores 50% de 2.000 imagenes a 10 fps.

En el caso de que el Sol tenga manchas solares en su superficie y sepamos que éstas son muy grandes (del orden de 5 veces el tamaño de la Tierra o mayores), entonces podríamos usar nuestro equipo básico también para apuntar al Sol y ver alguna estructura en su superficie (ver figura 3). 

Es muy importante notar que en el caso de querer observar al Sol, siempre hay que usar un filtro solar en la boca del objetivo. Para saber si el Sol tiene manchas solares en su superficie y su tamaño, yo recomiendo visitar la página spaceweather.com. Desafortunadamente, el Sol está entrando en su parte más tranquila de su ciclo de actividad, por lo que la cantidad de manchas solares seguirá decreciendo durante los próximos dos o tres años. El próximo pico de actividad no será hasta 2025, aproximadamente. Sin embargo, el Sol siempre nos puede sorprender esporádicamente con alguna mancha solar grande como la mostrada en la figura 3.

Figura 4. El Sol en Halfa. Imagen del disco solar mostrando una gran mancha solar y varias protuberancias en su borde, observada con un telescopio solar refractor Lunt LS60THa y la cámara ZWO ASI 224MC. Mejores 30% de 2.000 imagenes a 10 fps.

En el número 2 de la revista, Raúl López Ramírez recomendaba como telescopio para astrofotografía de galaxias y nebulosas, un refractor de unos 80-120mm de diámetro. Si tenemos un telescopio parecido, en estos casos, ya tendremos también un trípode con capacidad de seguimiento. Un telescopio así y una cámara réflex acoplada al telescopio nos ofrece un equipamiento genial para fotografiar la Luna y el Sol ya que nos entran completamente en nuestro sensor y no tendremos que hacer mosaicos. De nuevo recordad que para observar al Sol siempre hay que usar un filtro solar en la boca del telescopio. Adicionalmente, si nos interesa mucho observar el Sol, también podemos comprar un telescopio específico para la observación solar. Yo en estos momentos tengo un Lunt LS60THa que es un refractor de 60 mm de diámetro con una lente especial con filtro de hidrógeno alfa (ver figura 4). Este filtro bloquea prácticamente toda la luz solar y sólo deja pasar una pequeñísima parte de luz. Al observar el Sol con un filtro de hidrógeno, no solamente podremos ver las manchas solares, sino que podremos diferenciar otras estructuras en la superficie solar como filamentos. Además, si el Sol está mostrando prominencias (ver figura 5) en su borde también las podremos ver con claridad. Es importante notar que nunca debemos esperar a ver prominencias cuando usamos un filtro solar normal. Éstas solo se podrán apreciar con un filtro de hidrógeno alfa. Además, muchas de las prominencias tienen vidas de tan solo horas, por lo que no os desaniméis si ha desaparecido para cuando hayas conseguido apuntar el telescopio.  

Figura 5. Prominencia solar observada el 10 de Julio de 2017 con la cámara ZWO ASI 224MC adaptada a telescopio solar refractor Lunt LS60THa y con lente Barlow 2x. Mejores 70% de 4.000 imagenes a 20 fps y sobreexponiendo la superficie solar.

El caso de Venus es muy particular. Es un planeta que necesita del lucky imaging porque es muy brillante y porque es la mejor manera de obtener una buena imagen de su fase (al igual que la Luna, Venus pasa por diferentes fases, pero sin llegar nunca a su fase llena). 

Sin embargo, debido a su tamaño y la cantidad de nubes que rodean al planeta no se puede apenas distinguir ninguna característica en su superficie. Como mucho podríamos apreciar una especie de «V» que forma su atmósfera. Así pues, cualquier telescopio de más de 100mm de apertura puede ser bueno. Eso sí, cuanto mayor sea el diámetro del telescopio, mayor aparecerá Venus en nuestra cámara. 

Para observar el resto de los planetas, o el Sol y la Luna con mayor definición, tendremos que usar telescopios con mayor diámetro. En general sería recomendable telescopios de 150mm (6 pulgadas) de diámetro o mayores. Mi recomendación personal sería usar un telescopio no más pequeño de 200mm (8 pulgadas). 

Los planetas son muy pequeños y por lo tanto para poder distinguir bien algunos de sus detalles es necesario usar telescopios de gran diámetro. A mayor diámetro, más caros serán los telescopios. Por suerte hay dos soluciones más asequibles para sacar mayor partido al telescopio que ya tengamos. La primera es la adquisición de una lente Barlow. Este tipo de lentes nos permiten multiplicar por una cierta cantidad la distancia focal del telescopio. Si aumentamos la distancia focal, manteniendo el mismo diámetro, el campo de visión del telescopio será más pequeño. Esto hará que los planetas, la Luna o el Sol ocupen más espacio en nuestra cámara, ganando resolución espacial.

Si nos paramos a pensar y nos fijamos en lo que Raúl López Ramírez nos comentaba sobre telescopios en su artículo del número 2 de la revista, nos damos cuenta de que, de nuevo, para fotografiar planetas hacemos las cosas al revés. Mientras que para nebulosas y galaxias en general, vamos a querer tener una distancia focal pequeña (alrededor de un f/6-7.5) para tener un campo de visión lo más grande posible y tener un telescopio más luminoso, en el caso de planetas es todo lo contrario, queremos una distancia focal lo más grande posible. 

Uno podría fácilmente caer en la tentación de comprar la lente Barlow más grande del mercado y aumentar todo lo posible la distancia focal de su telescopio. Sin embargo, eso no es posible. Por un lado tenemos que según aumentamos la focal los objetos irán apareciendo más y más débiles en nuestro telescopio. Mientras que eso va a ser un problema con planetas como Marte, Saturno y posiblemente Júpiter, uno podría pensar que la Luna, siendo tan brillante estaría exenta de este problema. Y sería cierto si no hubiese otro problema: la atmósfera. Según magnifiquemos más nuestra imagen, más expuestos estaremos a las turbulencias de la atmósfera hasta el punto de que se vuelvan imposibles de corregir. Como regla general, nunca deberíamos usar más de un telescopio con f/20-f/25. Esto es, si tenemos un telescopio de 200mm de diámetro, la mayor distancia focal que deberíamos usar es 200mm x 25 = 5000mm. Por ejemplo, los telescopios Schmidt-Cassegrain de 200mm son f/10 de fábrica, así pues, la lente Barlow más potente que podemos usar es 2.5x. Si las condiciones atmosféricas son excepcionalmente buenas, entonces podríamos subir a f/30, pero sólo en casos muy excepcionales.

La segunda solución es comprar una cámara específica para fotografía de planetas con un sensor más pequeño. Los sensores de las cámaras réflex son bastante grandes, sobretodo los de las cámaras de formato completo. Si reducimos el tamaño de nuestro sensor, reduciremos también el campo de vision del telescopio y por lo tanto los objetos ocuparán una mayor parte de nuestro sensor, pudiendo distinguir más detalles de su superficie.

Figura 6. Cámara para astrofotografía planetaria ZWO ASI224MC.

Hay muchas cámaras a precios bastante asequibles (menos de 400€) que funcionan muy bien para este tipo de fotografía. En mi caso, yo me decanté por la ZWO ASI224MC (ver figura 6). Esta cámara tiene un sensor de 2.1 megapixeles y es capaz de tomar imágenes a más de 100 fps (frames per second, o imágenes por segundo), por lo que su uso es ideal para el método lucky imaging. 

La razón por la que me gusta tanto esta cámara es porque tiene un muy bajo nivel de ruido, lo que es fundamental para obtener imágenes nítidas. Además, se puede usar fácilmente como cámara de auto guiado para cuando hago observaciones de larga exposición de nebulosas y galaxias. Por último, su ruido es tan bajo que también se puede usar como cámara principal para observar objetos no muy grandes, como cúmulos estelares o galaxias pequeñas. Como se puede ver, es una cámara muy polivalente.

Una de las decisiones más importantes a la hora de comprar este tipo de cámaras es saber si queremos una monocromática o de color. Yo en mi caso elegí una capaz de tomar imágenes en color. Mi justificación fue por comodidad y porque donde vivo no abundan las noches claras sin nubes. Así que decidí coger una cámara que me diese un resultado satisfactorio con solo una sesión. 

Desde mi experiencia, y habiendo probado una cámara monocromática también, en general no se pierde mucha sensibilidad al elegir un modelo en color. Donde más se nota es cuando usamos filtros como el de hidrógeno alfa para observar el Sol. Este filtro sólo deja pasar luz roja por lo que toda la parte de la cámara sensible a la luz verde y azul es prácticamente desaprovechada. Si vuestra idea es usar este tipo de cámaras con filtros de banda estrecha como el de hidrógeno alfa, entonces sí que recomendaría directamente comprar una cámara monocromática. Si no, ya depende del tiempo que podáis dedicarle a observar con cada uno de los filtros y la inversion que podáis poner para comprar no sólo la cámara, sino también la rueda de filtros con al menos los filtros rojo, verde y azul.

Figura 7. Mancha solar observada con el telescopio solar refractor Lunt LS60THa y la cámara ZWO ASI 224MC con lente Barlow 2x sin adaptador para girar el plano focal. El patrón de interferencia se aprecia claramente en toda la imagen.

Obviamente, ambas soluciones, la lente Barlow y la cámara especifica para astrofotografía de planetas, son compatibles, por lo que usándolas simultáneamente ganaremos bastante resolución espacial. En un telescopio de 200mm con la ZWO ASI224 MC y una lente Barlow 2x, Júpiter, por ejemplo, aparecerá como un círculo de unos 240 pixeles de diámetro. Es importante saber, que uno de los pequeños problemas que tienen las cámaras ZWO es que si las usamos junto a una lente Barlow para observar el Sol con filtro de hidrógeno alfa, vamos a estar expuestos a un fenómeno de interferencia de luz llamado anillo de Newton (ver figura 7). Estos anillos ocurren cuando la luz se refleja entre el sensor y el pequeño cristal que tienen las cámaras. Para evitar los anillos lo que tenemos que hacer es cambiar el plano donde se forma la imagen, es decir, tenemos que inclinar el sensor de tal manera que no este completamente perpendicular a la luz que nos llega del Sol. Estos anillos aparecen en muchas cámaras y no solamente en las ZWO. La compañía, de hecho, ya admite que tiene ese fallo y ha sacado un aparato que nos ayuda muy fácilmente a girar el sensor y evitar que los anillos aparezcan. Como se puede ver, en la figura 3 ya no se aprecia el patrón de interferencia gracias al adaptador.

Software y captura de imágenes

Hay muchos programas que nos pueden ayudar a adquirir nuestras imágenes, pero antes de salir a tomar dichas imágenes es siempre importante planificar la sesión de observación. Uno de los programas que yo más uso en el caso de astrofotografía de planetas es Stellarium. 

Figura 8. Captura de pantalla del programma Stellarium, mostrando como nos puede ayudar a planificar nuestra observación de Júpiter y sus lunas principales.

Stellarium es un programa gratuito disponible para cualquier plataforma (Windows, Mac o Linux) que nos ayuda a saber que objetos del cielo son visibles a una hora y lugar determinados. Más importante es su capacidad de mostrarnos que características de la superficie de los planetas son visibles a cada minuto. Por ejemplo, si queremos ver si la gran mancha roja de Júpiter es visible a una determinada hora, solamente tenemos que poner la hora, buscar a Júpiter y hacer zoom hasta que podamos ver su superficie. Como se puede ver en la figura 8, no sólo nos dice como podemos ver Júpiter, sino que también nos ayuda a identificar sus lunas principales y nos puede servir para calcular cuando va a haber un tránsito o eclipse de una de dichas lunas con el planeta. 

Una vez que hemos planificado nuestra sesión de observación, veamos como podemos capturar las imágenes y qué programas tenemos disponibles para ayudarnos. Es importante notar que cada uno de estos objetos requieren diferentes ajustes a la hora de hacer lucky imaging. 

A continuación mostraré valores aproximados de ajustes que a mi me funcionan bien para mi equipo y mi localización. Eso no quiere decir que funcionen siempre perfectamente tal y como están expuestos aquí, pero, por lo general, no deberían ser muy diferentes. 

Cuando tomemos las imágenes es siempre importante fijarse en el histograma y asegurarse de que no sobrepasamos el 70%, aproximadamente, de luminosidad. Durante el procesado vamos a usar ciertas técnicas de enfoque que suelen estirar un poco el histograma hacia valores altos y por lo tanto tenemos que dejar un margen previamente para no saturar en el procesado.

Empecemos con la Luna. Pongamos el ejemplo de una observación sin telescopio con cámara réflex. En ese caso, tenemos varias opciones: 1) usar el control remoto y tomar 100-200 imágenes con velocidad de obturación de 1/200-1/500, dependiendo de los ajustes personales de cada uno; 2) conectar nuestra cámara al ordenador y capturar un video «Live View» directamente desde la cámara; y 3) hacer un video directamente desde la cámara.

Figura 9. Encuentro entre la Luna y Aldebarán. Imagen de la Luna tomada sin seguimiento con cámara réflex justo durante el encuentro de la Luna con Aldebarán (arriba a la izquierda). La imagen final usa las mejores 70% imagenes. Canon EOS 500D, Tamron 50-300mm a 300mm f/5, 1/260 segundos, ISO 400.

La primera opción es la más sencilla y al disponer del disparador podemos programarle el número de imágenes que queremos tomar. La imagen de la figura 9 fue tomada usando este método y tomando sólo 70 imágenes. Cuando tenemos tan pocas imágenes con las que trabajar, conviene no deshacerse de muchas imágenes en el procesado. En estos casos, normalmente suelo seleccionar las 70% mejores y descarto sólo un 30%. Este porcentaje puede cambiar si el programa de procesado me dice que la mayoría son de muy mala calidad. 

La segunda opción es la más adecuada, puesto que nos permitirá tomar muchas más imágenes de manera sencilla. Hay cámaras que pueden capturar imágenes con su «Live View» desde el ordenador con su propio programa, pero si tu cámara no es una de ellas, no te preocupes, que hay unas cuantas soluciones. Para Windows tenemos dos programas bastante buenos, BackyardEOS (creo que también existe una edición para cámaras Nikon) y Astrophotography Tool (gratuito). 

Una cosa muy importante a tener en cuenta es que al grabar en «Live View» vamos a capturar imágenes tal cual se nos muestran en el ordenador. Es una especie de captura de pantalla. Por lo tanto, es muy importante mantener la proporción 1:1 entre el tamaño del pixel y la resolución. Como los planetas son tan pequeños, no nos interesa grabar imágenes de 4.000 pixeles, así que no os preocupéis por ver que las imágenes solo tienen alrededor de 1.000 pixeles de resolución. Si todo ha ido bien estaréis en la proporción 1:1 y por lo tanto es equivalente a tomar una foto y luego recortarla para quitar toda la parte del cielo vacío. Desafortunadamente no todas las cámaras tienen la misma proporción 1:1, pero por lo general suele estar cerca del zoom digital 5x en los programas antes mencionados. Es decir, si quisiésemos tomar una serie de fotos en «Live View» con Astrophotography Tool, pulsaríamos en el icono que dice 5x para hacer zoom digital, y tendríamos imágenes que satisfacen la relación 1:1 entre el tamaño del pixel verdadero y la resolución final de la imagen. 

Si usáis un Mac, os recomiendo el programa de Cloudmakers, AstroDSLR, el cual tiene la misma configurabilidad a la hora de poder tomar imágenes en modo «Live View». En general, en este modo no podemos elegir a que ritmo obtenemos las imágenes, siempre y cuando la velocidad de exposición es lo suficientemente pequeña. Por mi experiencia, yo no he visto más de 30 fps usando este método, con una media de 10-20 fps. Esta velocidad es suficiente para observaciones de la Luna y el Sol, pero limita mucho a la hora de poder observar Júpiter o cualquier de los otros planetas.

La tercera es la menos recomendada, porque perdemos resolución en nuestra imagen final. Se trata de hacer una observación en modo vídeo en alta definición lo que equivale a una resolución de 1080 pixeles. Nuestras imágenes finales se verán muy limitadas por esta resolución que claramente incumple la proporción 1:1 de la que antes hablábamos. Así que vamos a perder mucha información que mediante los otros dos métodos habríamos mantenido. Yo claramente recomiendo evitar siempre esta última opción a toda costa.

Las limitaciones de la segunda opción con la velocidad a la que podemos capturar las imágenes es lo que me motivó principalmente a cambiar mi cámara reflex por la ZWO para este tipo de astrofotografía. 

Mientras que las galaxias, nebulosas y estrellas apenas sufren cambios y podemos fotografiarlos a lo largo de días, meses o incluso años, los planetas, el Sol y la Luna están constantemente cambiando. Por ejemplo, si queremos fotografiar Júpiter, tendremos que tener cuidado de no hacer exposiciones totales mayores de un minuto o minuto y medio. Júpiter rota sobre su eje de manera muy rápida (un día en Júpiter es aproximadamente 9 horas) y con telescopios de 150mm de diámetro o mayores se empieza a notar esa rotación pasado el minuto y medio. Si tomamos imágenes durante un tiempo mayor empezaremos a perder nitidez y todo parecerá como movido. 

Así pues, tener una cámara que proporcione una imagen de alta calidad con buena relación señal/ruido y con un alto número de fps es fundamental para que obtengamos al final un buen resultado. 

Figura 10. Saturno observado muy bajo en el horizonte al amanecer desde el telescopio IAC80 usando 3 filtros de banda estrecha (Oxigeno III, Hidrógeno alpha y Azufre II). 11 imágenes de 1 segundo fueron tomadas en cada filtro

Pasemos pues al caso de que queramos observar Júpiter con un telescopio y la cámara ZWO. En este caso necesitaremos conectar la cámara al ordenador. Las imágenes las podremos obtener mediante varios programas. Para Windows, los más populares son Firecapture y SharpCap. Para Mac y Linux tenemos oaCapture y Planetary Imaging. En este caso, hay tres ajustes en los que concentrarnos: la ganancia (siempre es recomendable mantenerla por debajo de la unidad, lo que equivale al valor 315 en la ASI224MC), el gamma (recomendable mantenerlo en la unidad, valor 50) y el tiempo de exposición. Para el tiempo de exposición, es recomendable usar el histograma y ver cuando llegamos a valores de 60%-70%. Por lo general para Júpiter, tiempos alrededor de 20 milisegundos (ms) suele funcionar bien. En general, no es necesario bajar de 10ms puesto que la atmósfera normalmente no fluctúa tan rápido, y por lo tanto empezaríamos a tomar imágenes que son idénticas porque no hemos dado tiempo a la atmósfera a cambiar. Si observamos Júpiter por un minuto con exposiciones de 30 ms, obtendremos alrededor de 50 fps, lo que equivale a unas 3000 imágenes. Aunque 3000 imágenes suena a mucho, es recomendable tomar varias tandas (unos 8 minutos en total) para poder sacar el máximo partido a nuestra observación. 

Los programas con los que tomamos las imágenes crearán archivos AVI con todas nuestras imágenes. Por ejemplo, asumamos que hemos hecho 8 tandas de 1 minuto con 3000 imágenes por tanda. El resultado serán 8 videos de 50 fps cada uno. Obviamente, entre cada imagen vamos a poder ver claramente que el planeta ha rotado (es una manera muy fácil de hacer un pequeño timelapse de la rotación de Júpiter). Después del procesado, las 8 imágenes que hemos obtenido podrán ser procesadas con un programa llamado WinJupos. Este programa lo que hace es registrar el tiempo de observación de cada una de las imágenes, busca en los catálogos como debería de verse Júpiter desde la Tierra y hace una de-rotación del planeta para que luego podamos apilarlas.

En el caso de Saturno (ver figura 10), vamos a notar que es bastante más débil que Júpiter y por lo tanto tendremos que incrementar tanto la ganancia como el tiempo de exposición de cada una de las imágenes. Saturno no gira tan rápido como Júpiter y por lo tanto podemos tomar imágenes bastante más largas. WinJupos también puede ser utilizado con Saturno, por lo que es recomendable no hacer tandas muy largas, para así poder asegurarse de que no borramos ninguna característica de su superficie o de los anillos.

En el lado contrario, podemos hablar del Sol, para el cual en determinadas ocasiones tendremos que bajar la ganancia completamente a 0 y bajar el tiempo de exposición a 10 ms para no llegar a valores muy altos en el histograma. Cuando los días son soleados, sobretodo en verano, el calor suele hacer que la atmósfera sea muy turbulenta, así que poder tomar muchas imágenes en poco intervalo de tiempo es algo positivo. En estos casos, yo recomiendo tomar unas 10.000 imágenes y seleccionar sólo las 10-20% mejores. El resultado final será notoriamente superior.

Figura 11. Imagen de la Luna llena fotografiada usando telescopio Celestino 8″ y Canon EOS 500D a ISO 200 y 1/160 segundos. La imagen final es un mosaico de dos partes cada una cogiendo las 70% mejores imágenes de un banco de 20 imágenes cada una.

Finalmente, la Luna es un caso intermedio. Dependiendo de la fase en la que se encuentra será más o menos brillante, por lo que los ajustes de ganancia y tiempo de exposición varian mucho. Por lo general, yo recomiendo coger no menos de 5.000 imágenes y seleccionar no más del 50% para su procesado final. Aunque estemos tirando la mitad de las imágenes tomadas, tenemos que pensar que son el 50% peor y por lo tanto no nos estarían ayudando realmente a tener una imagen de mayor calidad. 

Figura 12. La superficie lunar alrededor del Mont Blanc, los Alpes y los Apeninos. 60% de 1.500 imágenes tomadas con la cámara ZWO ASI 224MC adaptada a telescopio Celestino 8″.

En general, cuantas más imágenes podamos capturar, mejor, pues tendremos más material donde elegir. Un factor a tener en cuenta cuando observamos la Luna es que vamos a poder fotografiar mejor sus cráteres, montañas y valles cuando está creciente o menguante, en vez de en fase de luna llena (ver figura 11 y figura 12).

Procesado de imágenes 

En este artículo solamente voy a comentar muy brevemente las opciones de software para procesar las imágenes. En primer lugar tenemos PIPP, un software que nos facilita el centrado de la imagen, la creación de vídeos a partir de una serie de imágenes o la posibilidad de juntar varios vídeos del mismo objeto para su procesamiento posterior como si hubiese sido obtenido en una única toma. PIPP nos permite recortar nuestra imagen, lo que puede ser muy útil si hay mucha zona vacía y nos permite hacer un primer corte, desechando imágenes que no contengan el objeto o la parte de la superficie que estemos fotografiando. 

Esto puede haber sido causado por un problema momentáneo con el trípode de seguimiento o porque una nube haya pasado y nos haya bloqueado temporalmente la visión.

Figura 13. Captura de pantallas de Autostakkert2

Autostakkert es un grandísimo programa que nos ayuda a medir la calidad de cada una de las imágenes que hemos obtenido y nos permite hacer el apilamiento de las imágenes. El programa funciona tanto para imágenes de objetos enteros o parciales si estamos fotografiando detalles de la superficie de la Luna o el Sol. En el gráfico de la calidad de imagen, cada barra vertical indica el 25% de nuestras imágenes. La barra horizontal marca cuando nuestras imágenes pasan por debajo del umbral del 50% de calidad. En un gráfico como el mostrado en la figura 13, podríamos fácilmente elegir el 80-85%% de las imágenes. Como se ve arriba a la derecha en la captura de pantalla, yo elegí coger el 70% por precaución. En realidad la señal ruido de la imagen era buena con solo el 50% de las imagenes, así que añadir un 20% al final no significó un gran cambio. Como se puede ver, también podemos elegir el número exacto de imágenes que queremos apilar. 

Los pasos a seguir en Autostakkert son: Open (para abrir nuestro archivo con las imágenes), Analyse (para calcular la calidad de cada una de las imágenes), añadir marcadores para ayudar en el apilamiento, y finalmente, Stack. En estos momentos ya existe Autostakkert 3, pero no he podido probarlo debido a problemas de compatibilidad. Sin embargo, parece que trae mejoras importantes y recomiendo su uso.

Figura 14. Comparación de las imágenes de Júpiter durante su procesado. De izquierda a derecha, tenemos la imagen original (30 ms), la imagen resultante de coger las 50% mejores de 3000 imágenes y por último el resultado de pasar los wavelets. El objeto visible a la derecha es la luna Ganimede, apenas visible al principio. Imágen tomada con la cámara ZWO ASI 224MC adaptada al telescopio Celestron 8″.

Registax 6 es en muchas cosas muy parecido a Autostakkert, es decir, puede hacer casi lo mismo. Sin embargo, mi experiencia, y la de otros muchos, me lleva a usar Autostakkert para el apilamiento de las imágenes y Registax para sacar toda la información a mi imagen final. La figura 14 muestra tres imágenes de Júpiter, la primera tal cual fue obtenida, la segunda después de usar Autostakkert y la última muestra el resultado tras aplicar los «wavelet» de Registax. Con los wavelets lo que hacemos es intentar sacar todo el detalle que la imagen tiene y que no podemos ver. Cuando pasamos los wavelets además de mejorar el enfoque, alargamos nuestro histograma hacia los valores más altos, así que es importante haber dejado un poco de espacio en la parte de arriba del histograma. 

Claramente, el resultado final dista mucho de lo que inicialmente parecía que habíamos obtenido, como también se puede ver en la figura 15. Así pues, no os desaniméis si al tomar vuestras propias imágenes parece que no veis nada. Puede haber mucha más información de la que pensáis ahí metida.

Como hemos podido ver en este artículo, el método de lucky imaging nos ayuda a sacar mucho más jugo a nuestras observaciones, pudiendo enfocar más y quitar mucho ruido de la imagen. Si estabais considerando empezar a hacer astrofotografía planetaria, espero que este artículo os haya quitado algunas dudas que pudieseis tener sobre el tema. Y para aquellos que no conocíais los secretos del lucky imaging, espero que os haya despertado un poco la curiosidad y os adentréis, aunque sea un poco, en este mundillo. 

Si tenéis alguna duda o queréis contactar conmigo, no dudéis en hacerlo a través de cualquiera de los tres enlaces que podéis encontrar debajo de estas líneas. 

Un saludo y buenos cielos para todos.

Antonio Martín-Carrillo

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