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巧用折反式天文望远镜(下)

2021-6-4 12:43| 发布者: IMUFU-KANE| 查看: 22006| 评论: 0

摘要: 上期文章介绍了折反式天文望远镜在业余天文摄影中应用,(可点击链接:巧用折反式天文望远镜(上))其中有一些题材很适合刚入门的爱好者,如月面、双星。折反望远镜具有焦距长的特点,可以拍摄星云内部特写和视直径 ...
上期文章介绍了折反式天文望远镜在业余天文摄影中应用,(可点击链接:巧用折反式天文望远镜(上))其中有一些题材很适合刚入门的爱好者,如月面、双星。折反望远镜具有焦距长的特点,可以拍摄星云内部特写和视直径较小的天体,这期将继续为大家展示它的“神通”。


猎户座大星云中的“猎户四边形”区域



反射星云

有了前面拍摄行星状星云的经验,我们完全可以尝试拍摄视直径较小、亮度较高的反射星云,例如NGC1999(猎户座反射星云)、NGC2261(哈勃变光星云)等等。



图11  拍摄哈勃变光星云
笔者采用与拍摄行星状星云完全相同的方法,拍摄了哈勃光变星云。只不过单帧曝光时间延长至11秒。需要说明的是,有些天文相机的辉光还是挺严重的,在几秒曝光的影像中就可以清晰地看到边缘存在粉红色辉光,此时拍摄暗场就变得很重要了。如果不加入暗场予以消除,后期图像处理就会变得很困难。另外,这里还加入了平场,这对于消除相机和光学系统中的像场亮度不均匀是非常有效的。对彩色相机而言,还能起到像元归一化、修正图像颜色的作用。



图12  1800帧叠加处理的哈勃变光星云




河外星系

最为熟悉的河外星系非仙女座大星系莫属。但是,在众多的河外星系中,像仙女座大星系这样的超大视直径的星系屈指可数,绝大多数河外星系的视直径都很小。若用短焦距的折射天文望远镜拍摄,基本上就是一个很小的斑点。另外,大多数河外星系的表面亮度都比较低。因此这种天体相对拍摄起来还是比较困难的。所以笔者选择从表面亮度相对较高的星系开始尝试。



图13  2040帧叠加的狮子座旋涡星系M66

M66是位于狮子座的旋涡星系,它与M65、NGC3628构成了著名的狮子座三重星系。视星等8.9等,表面亮度约12.7等。在河外星系中表面亮度也是比较高的。在拍摄的5000多帧10秒曝光的影像中,筛选出2040帧进行叠加,星系的整体形态表现良好,可以清晰地看到核球、旋臂以及旋臂上的尘埃和外围的星系晕。



图14  1700帧叠加的大熊座M82

位于大熊座的M82是一个不规则星系,同时也是一个著名的星爆星系。视星等为8.4等,表面亮度约为12.5等。拍摄时设定了单帧15秒曝光。从3000帧照片中筛选出1700帧叠加。效果还比较满意,星系的浓密尘埃结构也清晰可见。



弥漫星云

通常认为,类似博冠天龙150/1800这一规格的天文望远镜不太适用于弥漫星云的照相观测。F12的大焦比,使得系统的整体曝光效率极低。但是,弥漫星云最大的特点就是表面亮度低,系统曝光效率较低的问题将更加突出。另外,弥漫星云的视直径一般都较大,长焦距天文望远镜因视场较小,在业余天文观测中也很少被应用于弥漫星云的照相观测。不过还是有一些表面亮度比较高的弥漫星云,特别是在星云的中心附近。比如猎户座大星云的“猎户四边形”的区域,鹰状星云中心“创生之柱”附近区域,以及三裂星云中心区域等,这些区域的表面亮度实际上都很高。尽管折反望远镜的视场小,不能覆盖整个星云,但是可以尝试去观测星云局部的一些细节,特别是上面提到的几个目标区域星云的细节是非常丰富的。而观测这些细节却是短焦折射望远镜所难以实现的。



图15  M43拍摄中

笔者从猎户座大星云入手,尝试用150/1800折反射望远镜拍摄了M43以及M42的四合星猎户四边形附近区域的星云细节。猎户座大星云由三部分组成:M42、M43和NGC1977。其中M43是猎户座大星云中一个较小的区域,它正好是大鸟形状的头部。视直径不算大,使用QHY5-III 290C搭配1800mm焦距望远镜正好可以放下。

M43这片区域的表面亮度足够高,设置5秒单帧曝光即可。从近10000帧影像中筛选了7200帧进行叠加。经图像处理,效果令人满意。



图16  7200帧叠加的M43影像

在M42中,最亮部分是“猎户四边形”区域(如题图),这个区域的细节非常壮观。从2000帧影像中筛选了1200帧进行叠加。针对这一区域另外拍摄了500帧0.5秒曝光的影像进行叠加,对影像进行“高动态光照渲染”合成(HDR),使图像左边区域的细节得以呈现,而右边暗星云的部分细节也可以看到。



彗星

事实上,原来真的没有拍摄彗星的想法,只是好久没有大彗星出现了,而且最近的小彗星使用短焦折射望远镜观测,基本就是一个小绿点,实在缺少看点。一个偶然的机会,有同好提醒,是不是可以尝试用150折反射望远镜来观测一下?那时C/2017 T2彗星正处于观测期,于是便尝试观测了这颗彗星。



图17  彗星C/2017 T2

由于设备系统视场很小,因此一颗小小的彗星拍出来好像也挺大的。考虑到彗星移动速度较快,因此设定单帧曝光时间较短,只有5秒。但随后细看,在1800mm焦距下,即便短短5秒种,也能看出彗核轻微拖线了。可见彗星移动的速度还是比较快的。最终在近400帧图像中筛选出了240帧进行叠加。图像中的彗核与绿色的彗发非常明显。彗尾很短,估计是亮度太低的缘故。



到目前为止,这台6英寸口径的折反式天文望远镜通过摄影的方式拍摄了不少类型的天体。从明亮的月面、行星到暗淡的弥散星云,实现了一套系统对多种类型天体的摄影观测,这在十年前是不可想象的。高灵敏度、超低噪声CMOS天文相机的出现,使这成为可能。从这些尝试中也可以总结出一些经验:

01

在没有高精度赤道仪的前提下,拍摄低表面亮度目标时可以采取短时间曝光拍摄单帧影像,之后进行大量的叠加处理来积累曝光时间。这有点类似行星摄影,只不过单帧曝光时间要比行星摄影长得多。当然,如果赤道仪带有导星功能,开启它,是最佳的解决方案。

02

大焦比引起的曝光效率过低,可以用量子效率高的天文相机进行补偿。目前,主流的背照式CMOS天文相机都有很高的量子效率(QE)。同时,这类相机还有一个特点就是极低的读出噪声,这对于实现短时间曝光至关重要。在图像叠加后,极低的读出噪声对提高信噪比具有重要意义。

03

折反射式天文望远镜采用内调焦机构,主反射镜并不是固定的。这很有可能会带来一个非常棘手的问题——主镜在观测过程中微小位移会导致失焦和星点畸变。增加外调焦装置,拍摄过程中需要不断核对焦点是否偏离。这种方法对于主镜位移引起的失焦有一定效果,但是对主镜变形引起的星点畸变就无能为力了。因此只能在拍摄前进行尝试,如果望远镜指向某个位置星点畸变严重,可能需要考虑换一个时间,等目标移动到其他位置时再拍摄。




最后需要说明一下的。您看到的这些图片都是经过了后期处理的,所用的工具软件包括视频叠加工具AutoStakkert,叠加和锐化工具RegiStax,天文图像处理工具MaxIm DL和Pleiades PixInsight LE,以及常用的图像处理软件Photoshop。

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END

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责任编辑     苏晨


本文原载于《天文爱好者》2020年第5期



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