Scegliere tra varie camere per astrofotografia del cielo profondo può sembrare complicato. In questo articolo, attraverso una serie di esempi pratici, esploreremo come scegliere una camera per astrofotografia in grado di catturare anche i dettagli più deboli di galassie, nebulose e ammassi stellari con lunghe esposizioni (queste camere sono diverse da quelle utilizzate per la fotografia planetaria e lunare, che registrano brevi video). Le camere per astrofotografia del cielo profondo sono solitamente raffreddate, il che significa che dispongono di un sistema con celle di Peltier che raffreddano e stabilizzano il sensore a basse temperature per ridurre il rumore dell’immagine e migliorare quindi la qualità.

In questo articolo, incontreremo alcuni termini tecnici che devono essere considerati quando si sceglie una camera per astrofotografia del cielo profondo:

– Potere Risolutivo: Questa è la distanza minima in secondi d’arco alla quale due oggetti possono essere identificati come separati ed è strettamente correlata al diametro del telescopio. Si calcola con la formula a= 120 / D dove “a” è la capacità di risoluzione in secondi d’arco, “120” è una costante e “D” è il diametro del telescopio in millimetri.

– Seeing: Si riferisce all’insieme dei fenomeni che contribuiscono al deterioramento della qualità dell’immagine sia nelle applicazioni visive che fotografiche, come la turbolenza atmosferica, l’umidità e l’inquinamento luminoso.

– Campionamento: Questo è il concetto più difficile da comprendere, ma è essenziale per scegliere la camera giusta in base al telescopio. Indica quanti secondi d’arco può registrare un singolo pixel del sensore.

Dopo questa introduzione, potresti capire che, se già possiedi un telescopio, la scelta della camera per astrofotografia dipende anche dalla dimensione dei pixel del sensore.

 

 

Il Campionamento

Iniziamo con un esempio pratico utilizzando il Takahashi FSQ-85, che ha un diametro di 85 mm e una lunghezza focale di 450 mm. La sua capacità di risoluzione è calcolata con la formula a=120/D, risultando in 120/85 = 1.41 secondi d’arco. Secondo il principio di Nyquist, la dimensione dei pixel del sensore deve coprire più della metà del dettaglio più piccolo che il nostro telescopio può risolvere. Pertanto, i pixel della camera per astrofotografia devono registrare il segnale di un’area del cielo pari a 1,41/2 = 0,7 arcsec.

Partendo dalla formula

C = (206265 x d) / L

dove:

• ( L ) = lunghezza focale del telescopio in millimetri

• ( d ) = dimensioni dei pixel del sensore in millimetri

• ( C ) = valore di campionamento in secondi d’arco

• 206265 = fattore di conversione da radianti a secondi d’arco

Ora possiamo calcolare ciò che dobbiamo sapere per scegliere una camera per astrofotografia. Iniziamo con l’analisi di una camera con sensore Sony IMX571 che, secondo le specifiche tecniche, ha pixel da 3,76 micron. Utilizzando la formula, otteniamo un campionamento di:

(206265 x 0.00376) / 450 = 1.72 arc

Questo risultato è abbastanza lontano dal valore teorico che abbiamo calcolato, indicando che stiamo sottocampionando l’immagine. Questo significa che la nostra camera non è in grado di registrare tutti i dettagli che l’ottica può risolvere. Allora, cosa facciamo?

Dobbiamo considerare le condizioni di seeing, che includono gli effetti della turbolenza atmosferica responsabile della distorsione della luce che passa attraverso l’atmosfera terrestre prima di raggiungere il nostro strumento. In aree con seeing medio, il seeing ci permette di registrare dettagli più fini su 3-4 pixel. Pertanto, applicando il principio di Nyquist, il nostro campionamento dovrebbe essere intorno a 1,5 – 2 secondi d’arco. Spesso, non è necessario scendere sotto questi valori, poiché sovracampioneremmo l’immagine, il che significa che il massimo dettaglio verrebbe riportato da più di due pixel. Quindi il valore di 1,72 secondi d’arco ottenuto con il sensore Sony IMX571 è perfettamente all’interno dell’intervallo dettato dalle condizioni di seeing, rendendolo un buon abbinamento per il Takahashi FSQ-85.

Vogliamo cercare il miglior sensore che si abbini al nostro telescopio? Se utilizziamo la formula come una costante, impostando il valore minimo e massimo del nostro campionamento ideale, possiamo calcolare il valore minimo e massimo della dimensione dei pixel del nostro ipotetico sensore, sulla base di valori di campionamento teorici da 1,5 a 2 secondi d’arco:

d = (L x C) / 206265

1) con 1,5 arc/sec: (450 x 1,5) / 206265 = 3,3 micron

2) con 2,0 arc/sec: (450 x 2) / 206265 = 4,4 micron

Questo significa che possiamo cercare un sensore con una dimensione dei pixel compresa tra 3,3 e 4,4 micron.

 

Altre Caratteristiche: Tipo e Dimensione del Sensore

Avendo calcolato la dimensione ideale dei pixel del sensore, possiamo ora selezionare una camera per astrofotografia basandoci su altri parametri, tra cui:

– Tipo di sensore: I sensori per le camere per astrofotografia del cielo profondo possono essere a colori o monocromatici. I sensori a colori permettono di ottenere un’immagine a colori direttamente e sono più facili da usare rispetto a quelli monocromatici, che richiedono una serie di filtri (come un set LRGB) per ricostruire l’immagine a colori utilizzando tecniche di elaborazione speciali. Le fotocamere monocromatiche, tuttavia, hanno un vantaggio significativo: sono più sensibili rispetto ai corrispondenti sensori a colori. Questo ci permette di registrare dettagli più deboli con lo stesso tempo di esposizione o di registrare le stesse magnitudini stellari con un tempo di esposizione più breve rispetto a una camera a colori. Ancora più importante, le camere monocromatiche permettono l’uso di filtri a banda stretta contro l’inquinamento luminoso (come i filtri H-alpha, OIII e SII), che aumentano notevolmente il contrasto delle nebulose rispetto al cielo di fondo e consentono l’astrofotografia anche da aree con un notevole inquinamento luminoso.

 

 

Quindi, la scelta del tipo di sensore dipende anche dal luogo da cui si desidera effettuare l’astrofotografia. Se si ha accesso a un sito con poco inquinamento luminoso, si può scegliere una camera per astrofotografia a colori (forse utilizzando un filtro a banda larga per nebulose per ridurre leggermente l’inquinamento luminoso – in questo caso, il filtro non deve essere troppo stretto per far passare più luce ed evitare colori alterati). Se si scattano foto da un luogo con evidente inquinamento luminoso, è meglio scegliere una camera monocromatica. Le fotocamere monocromatiche sono quasi sempre scelte dagli astrofotografi esperti per la loro maggiore sensibilità, anche se sono più complesse da usare.

– Dimensione del sensore: Con la stessa lunghezza focale del telescopio, un sensore più grande consente di inquadrare un’area maggiore ed è quindi preferibile. Tuttavia, le fotocamere per astrofotografia con sensori più grandi sono anche più costose, il che è un fattore da considerare quando si sceglie una camera per l’imaging del cielo profondo.

Dobbiamo anche considerare l’area corretta fornita dal telescopio. Ad esempio, è inutile acquistare un sensore Full Frame con una diagonale di 43 mm e poi usarlo con un telescopio che fornisce un’area corretta di soli 20 mm (che indica il diametro del cerchio d’immagine corretto generato dal telescopio in cui le stelle sono puntiformi). Il risultato sarebbe un’immagine con stelle allungate verso i bordi. Nel nostro esempio, il Takahashi FSQ-85 fornisce un campo corretto di 44 mm, quindi possiamo scegliere anche un sensore Full Frame molto grande.