Astrofotografia

Astrofotografia

Hviezdna obloha – je nad našimi hlavami od začiatku našej existencie. Dnes ale už len málo z nás má možnosť uvidieť jej skutočnú nádheru na vlastné oči. Ak nežijeme niekde ďaleko od veľkých miest či vysoko v horách, zostalo nám vďaka všadeprítomnému presvietenie oblohy z celej tej nádhery najviac pár stoviek hviezd, v lepšom prípade aj vyblednutý pás mliečnej dráhy. Profesionálny astronómie sa už dávno presunula do odľahlých vysokohorských oblastí ako je Čile alebo rovno na obežnú dráhu okolo zeme, ako je tomu v prípade Hubbloveho teleskopu. My potom môžeme obdivovať v časopisoch či na internete nádherné snímky vesmírnych objektov, ale väčšina z nás si vôbec neuvedomuje, že súčasné technológie umožňujú zaobstarať nemenej pekné zábery objektov nočnej oblohy aj nám, neprofesionálnom. Astrofotografii – tak sa nazýva tento veľmi úzko špecializovaný odbor fotografie. Ak vás cesty niekedy zaviedli do oblastí s hviezdami posiatu oblohou a prepadla vás túžba si tú nádheru zvečniť, rovnako ako kedysi dávno ma, je tento web určené práve vám.

Technologický pokrok v oblasti jemnej mechaniky, elektroniky a zvlášť potom elektronických snímačov obrazu spôsobil, že je dnes možné za cenu podobnú cene nového automobilu zaobstarať takmer všetko. Postačí vám k tomu digitálna zrkadlovka a statív.

Základné problémy astrofotografie sú dva. Tým prvým je veľmi malé množstvo svetla, ktoré k nám z vesmírnych objektov (ak neberieme do úvahy veľmi jasné objekty ako Slnko a Mesiac) prichádza. Dôsledkom toho je, že na zachytenie objektu potrebujeme celkový expozičný čas v poriadku minút až hodín, podľa jasnosti a typu objektu. Tým druhým problémom je to, že sa naša planéta otáča, a hviezdna obloha sa vďaka tomu nad našimi hlavami pohybuje. Je teda potrebné objektív či ďalekohľad s fotoaparátom za oblohou natáčať, inak by sa nám objekt za dobu expozície pohybom rozmazal. K tomu sa používa pohyblivý mechanizmus, umiestnený medzi statív a ďalekohľad, ktorý sa nazýva montáž ďalekohľadu. Mimochodom, práve rotácie Zeme dáva možnosť vzniknúť prvý a najjednoduchšie, ale napriek tomu pôsobivé kategórii astronomických snímok, ktorým sa hovorí star-trails. Jedná sa o stopy hviezd v tvare oblúkov, ktoré sa zachytia na snímke za dobu expozície, ak fotografujeme bez montáže, iba z pevne zamiereného fotoaparátu na statíve. Zemská os mieri v priestore stále rovnakým smerom (nie je to úplne pravda, na jej polohu má vplyv precesie a nutácia, ale to sú javy tak pomalé, že naše fotografovanie neovplyvní). Teraz mieri zhruba do bodu, kde sa na oblohe nachádza hviezda Polárka. V našich zemepisných šírkach sa nachádza vo výške okolo 50 stupňov nad severným obzorom a práve ona zostáva po dobu expozície takmer na mieste, a všetky ostatné hviezdy okolo nej opisujú v dôsledku rotácie Zeme okolo osi kruhové oblúky.

Skúste niekedy navštíviť tmavé miesto s fotogenickým výhľadom k severu, za jasnej noci zamieriť tým smerom fotoaparát so širokouhlým objektívom, a exponovať niekoľko minút až hodín. S filmovým fotoaparátom si to môžeme dovoliť urobiť jedinú expozíciou, u digitálnej zrkadlovky je potrebné vzhľadom k obmedzenej maximálnej expozičný dobe celkovú expozíciu rozdeliť na sériu niekoľkominútových záberov, ktoré sa dajú následne zložiť v jeden. Výsledkom môže byť snímka podobný tomu, čo vidíte na obrázku vyššie. Do záberu je zvyčajne vhodné zakomponovať nejaký zaujímavý krajinný prvok, strom či budovu. Fantázii sa medze nekladú

Pokročilejšie metódou astrofotografii je spôsob, kedy fotoaparát umiestnime na už spomínanú montáž, ktorej jedna os je namierená v smere zemskej osi, teda k Polárke. Potom stačí pomocou

motorového pohonu otáčať fotoaparát s objektívom okolo tejto osi rovnakou rýchlosťou, ako sa otáča naša planéta (teda zhruba 1 otočka za 24 hodín) a hviezdy v snímke zostanú bodové, nerozmaže sa do oblúka. To zaisťuje motorový pohon, ktorý je súčasťou montáže. touto

Touto technikou je možné zhotovovať širokouhlé zábery nočnej oblohy s klenúca sa mliečnou dráhou aj zábery menších úsekov jednotlivých súhvezdí, na ktorých už budú vidieť aj ďalšie objekty ako hmloviny a väčšie galaxie. Použiteľné sú objektívy od tých s najširším uhlom záberu typu rybie oko, ktoré nám dovolí zachytiť celú oblohu naraz, cez objektívy okolo 50mm, ktoré zachytia typicky úsek oblohy zhruba v rozsahu veľkosti jednotlivých súhvezdí, až po teleobjektívy do ohniska okolo 200mm, ktorými sa dajú fotografovať rozsiahlejšie hmloviny a galaxie. Na obrázku vpravo môžete vidieť fotografiu letnej oblohy s mliečnou dráhou klenúca sa od juhu až po zenit, fotografovanú širokouhlým objektívom s ohniskovou vzdialenosťou 12mm s celkovou dobou expozície 35 minút.

V predchádzajúcom odseku je uvedený limit ohniskovej vzdialenosti teleobjektívu okolo 200mm. Je to z toho dôvodu, že presnosť otáčania montáže za oblohou je obmedzená nedokonalosťami výroby mechanických častí a prevodov montáže. Pri väčšej ohniskovej vzdialenosti objektívu sa už začnú prejavovať nepravidelnosti v chode montáže a obrazy hviezd na snímke sa rozmažú do oválov alebo čiarok. Dá sa to čiastočne obmedziť buď obstaraním naozaj špičkové (a tiež patrične drahé) montáže, ale ani s ňou nemožno tento problém úplne eliminovať. Iba sa odsunie k dlhším ohniskám (typicky okolo 500-1000mm). Pri požiadavke fotiť ešte detailnejšie zábery cez ďalekohľad alebo dlhými expozičnými časmi je rovnako potrebné použiť ďalšie z techník astrofotografie, ktorá sa nazýva pointácia. Súčasne s fotoaparátom či ďalekohľadom je na montáži upevnený ešte druhý ďalekohľad, tzv. Pointer, do ktorého zameriame nejakú hviezdu, a korigujeme chod pohonu montáže tak, aby táto pointačna hviezda zostávala stále na mieste. Možno to robiť dvoma spôsobmi. Buď manuálne, tak, že sledujeme hviezdu v okulárom so zámerným krížom, a pomocou tlačidlového ovládača montáže ďalekohľadu eliminujeme odchýlky v chode montáže, alebo túto činnosť zveríme elektronickému zariadenia – autoguider, alebo softvér bežiacemu na počítači, ktorý sníma pointačnu hviezdu kamerou, a vysiela korekčné povely do montáže. Takto je možné snímať vesmírne objekty po mnoho hodín aj ďalekohľadom s ohniskovou vzdialenosťou až niekoľko metrov a zaobstarať tak ich detailné zábery. Príklad takejto sústavy dvoch ďalekohľadov.

Požadovaná presnosť vedenia ďalekohľadu za oblohou je pomerne extrémne. Ďalekohľad sa nesmie odchýliť od správnej polohy za celú dobu expozície (ktorá býva zhruba 5 až 20 minút) o viac než jednu až povedzme tri uhlovej sekundy. taká je uhlová veľkosť kotúčikov hviezd, vykreslených typickými stredne veľkými amatérskymi ďalekohľadmi v našich stredoeurópskych podmienkach. Ak sa táto podmienka nepodarí dodržať, stanú sa z hviezd ováli až čiary. Dosiahnutie tohto stavu kladie veľké nároky na montáž ďalekohľadu, ktorá musí byť dostatočne tuhá, aby napríklad nekmitala vo vetre. Veľakrát je preto montáž aj drahšie, než vlastný ďalekohľad, ktorý nesie. Z dôvodu tlaku predajcov či výrobcov na čo najnižšiu cenu zostavy je väčšina montážou predávaných v zostave s ďalekohľadom dosť poddimenzovaná, a sotva vyhovie na vizuálne pozorovanie, ale takmer nikdy na astrofoto. Preto odporúčam v začiatku na montáži nešetriť. Aj nie príliš dokonalým ďalekohľadom na dobré montáži sa dajú urobiť celkom pekné snímky. Ale na zlé či pod dimenzované montáži neurobíte peknú  snímku ani špičkovým drahým astro prístrojom. Na vyššie uvedenom princípe fungujú vlastne všetky plnohodnotné astrofotografické systémy, pričom pre dosiahnutie naozaj špičkových výsledkov sa často fotoaparát nahrádza špeciálny astronomickú CCD kamerou. Tá má obrazový senzor chladený na teplotu niekoľko desiatok stupňov pod bodom mrazu, čím sa výrazne eliminuje šum vo výslednom obraze, a umožňuje to exponovať veľmi dlho a zachytiť tak veľmi slabé objekty, ktoré nie je možné na vlastné oči uvidieť ani v najväčších ďalekohľadoch.

Príkladom toho, čo možno aj relatívne malým ďalekohľadom zachytiť, môže byť obrázok galaxie M 31 v Andromede na snímke vpravo. Je na snímaný pri výjazde na jedno celkom tmavom miesto v horách. Snímané bolo farebnou CCD kamerou QHY 8. Celková expozičný doba bola 3 hodiny. Jedná sa o najjasnejšie galaxii pozorovateľnú z našich zemepisných šírok ako hmlistý obláčik v súhvezdí Andromedy. Snímka vytvorený dlhú expozíciou ukáže galaxiu v celej jej kráse, so špirálovým ramenami, modrými hviezdokopy mladých hviezd v nich, s temnými pásy prachu zastiňujícími svetlo z galaxie aj s červenkastými obláčiky vodíkových emisných hmlovín v ramenách galaxie.

Na ďalšom obrázku vľavo je zachytená hmlovina IC 1396 „Sloní chobot“ v súhvezdí Cephei. Exponovanie tohto snímku trvalo celkom 27 hodín. Snímok  bol fotografovaný cez úzkopásmové filtre, ktorá umožní potlačiť jas oblohy. Toto bohužiaľ funguje iba pre emisné hmloviny, iné objekty sa cez úzkopásmové filtre fotiť nedajú. Táto technika fotenie je náročná hlavne na celkový expozičný čas, pretože vyžarovanie hmlovín hlavne v spektre ionizovaného kyslíka (OIII) a síry (SII) je veľmi slabé, vyžadujúce jednotky až desiatky hodín exponovanie. Spektrálna čiara vodíka (H-alfa) je na tom lepšie, tam stačí niekedy len desiatky až stovky minút.

Pokiaľ vás snáď tento nie veľmi rozšírený koníček, ktorý vyžaduje pomerne veľkú dávku trpezlivosti a nadšenie pre vec, uchváti, verte, že na oblohe je ohromná veľa objektov, ktoré je možné fotografovať rôznymi technikami a rozhodne nemusíte mať strach, že po čase nebudete mať čo fotografovať . Súčasťou tohto záujmu sa zvyčajne časom stane aj cestovanie za tmou. Mimo civilizácie, do miest s ešte nedotknutou tmavou oblohou. A ešte len na takých miestach si človek často plne uvedomí, ako malými a bezvýznamnými sme, so všetkými našimi pozemskými problémami, v porovnaní s celým vesmírom, ktorý nás obklopuje už po miliardy rokov.