Medios necesarios
Este apartado es el dedicado a la práctica, los temas anteriores estaban dedicados a la teoria, mientras que con este apartado pretendemos daros unas directrices que os guien en este, a veces, apabullante mundo. Los anteriores textos trataban muchos temas que se han de conocer; aspectos técnicos, conceptos, etc. pero lo que realmente interesa es saber que medios son necesarios para adquirir y procesar imágenes astronómicas.
Vamos a dividir los elementos necesarios para poder utilizar una CCD en los siguientes apartados:
En el NTO tenemos un "dicho" que viene al caso: "El mejor telescopio es el que tienes". Pues eso, salvo que puedas adquirir el telescopio que desees mañana mismo, tendrás que conformarte con el que tienes. :-) asi de sencillo. Lo que si es posible es adecuar el trabajo que vamos a realizar con nuestra cámara CCD al telescopio que tenemos.
Veamos algunas de las características más importantes del sistema de adquisición que vienen determinados por parámetros del telescopio:
Vamos a extendernos un poco más en la explicación de cada uno de ellos.
La resolución se mide en (segundos de arco /pixel). No puedo (ni debo) citar un valor concreto de resolución, cada tipo de trabajo precisa una diferente, por ejemplo ciertos trabajos planetarios o astrométricos requieren resoluciones elevadas, sin embargo, si estamos buscando supernovas, la resolución es un factor a sacrificar frente a la detectividad.
La fórmula que expresa la resolución (R) en función de la el tamaño del pixel (T) de nuestro sensor, la apertura del telescopio (A) y la distancia focal (F) es:
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R = 8T / FA |
Con telescopios de aficionado las resoluciones medias que se obtienen son del orden de entre 2 y 4 segundos de arco /pixel, aunque no hay que perder de vista que haciendo binning se reduce la resolucion. Emplear binning en la adquisición de una imagen tiene el mismo efecto que reducir la distancia focal del telescopio.
Cuando se realiza fotometría con un sensor CCD, hay que conseguir que el flujo luminoso de la estrella a medir o las estrellas de comparación recaiga sobre varios pixels, para asi muestrear la imagen correctamente, es decir, para que existan varias muestras (pixels) con información sobre la estrella. Si la luz de la estrella a medir ocupase un solo pixel solo tendríamos una estimación del brillo de la estrella y ya hemos visto que no todos los pixels tienen la misma sensibilidad...
Otro definido por el telescopio es el campo cubierto por la imagen. Si hay algún trabajo en el que las cámaras CCD no se muestran efectivas es en la adquisición de imágenes de gran campo. El campo cubierto por un chip CCD típico no excede de alguna decena de minutos de arco. Asi que olvidaros de adquirir M42, M31 y otros clásicos fotográficos. Pero seamos realistas, ¿que trabajo con aspiración de obtener datos útiles requiere la adquisición de una imagen de varios grados?.
Como solución parcial a este "problema" se pueden hacer mosaicos, es decir, composiciones de imágenes para así abarcar más campo estelar.
La detectividad del sistema de adquisición la definen la abertura del telescopio y las características del chip CCD. Lo primero que sorprende nada más ver la primera imagen que adquieres con una cámara CCD es la sensibilidad que tiene. La mayoria de los objetos Messier aparecen en exposiciones de algún segundo. Con un 8" y un buen cielo se puede llegar a la 20 magnitud. Esto abre todo un nuevo abanico de posibilidades a cualquier telescopio de aficionado.
Otro consejo práctico: hay que proteger el chip CCD de cualquier fuente de luz que no sea la "boca" del telescopio, también hay que sellar toda posible entrada de luz parásita, especial atención merece el enfocador, etc.
Tema clave este. Las limitaciones del sistema de adquisición casi siempre vienen por aquí. Bien es cierto que míseras exposiciones de un minuto permiten detectar objetos muy débiles y que durante un tiempo nos parecerá suficiente, pero en cuanto aprendes un poco sobre estos sensores y sobre procesamiento de imágenes te das cuenta que de un minuto nada, necesitas exposiciones de varios minutos si quieres hacer un trabajo serio y que la relación S/N de la imagen sea lo suficientemente buena como para poder procesar la imagen de forma adecuada.
El problema siempre es el mismo, los fabricantes venden tubos ópticos de calidad alta o media "subidos" en auténticos flanes ecuatoriales. Hay que gastar una buena cantidad de dinero en una montura si queremos que haga seguimiento preciso sin guiado automático durante más de 2 minutos y no conozco ninguna montura de aficionado que haga seguimiento durante 10 minutos sin error. Creo que simplemente no existe.
Este, como os digo, es uno de los principales problemas con el que os tendreis que enfrentar si quereis trabajar con CCD. Pero que nadie se traumatice, siempre hay soluciones.
Una de ellas es comprar una guía automática, que no es más que una cámara CCD dedicada a la corrección de los errores de seguimiento de la montura, corrige dichos errores actuando sobre los motores de la montura. La clásica es la ST4 de Santa Barbara Instrument Group. Con este sistema se pueden realizar exposiciones muy largas sin problemas.
Otra solución es comprar una cámara con dos chips, como la ST7 de SBIG. Estas cámaras tienen dos chips colocados uno al lado de otro y mientras que uno realiza la adquisición de la imagen, el otro se encarga de la corrección de la montura. Inconveniente: el precio.
La otra solución (parcial) es trabajar sumando imágenes, como se ha explicado en el apartado de procesamiento de imágenes, aunque ya hemos visto también que 10 imágenes de 1 minuto no es igual a una imagen de 10 minutos!
En fin, que teneis que tener una buena montura, creo que este es un buen consejo para quien aún no han adquirido el telescopio, prestad, si cabe, mas atención a la montura que al tubo. Un ejemplo, en el NTO tenemos varios tubos y monturas, casi nadie esta descontento con su tubo pero no se puede decir lo mismo de las opiniones sobre las monturas.
Si nos referimos al ordenador preciso para la adquisición de imágenes, no ha de ser una gran máquina, aunque es recomendable que sea un portatil, sobre todo si pensais "mover el observatorio" de vez en cuando. Por tanto, el ordenador de adquisición no precisa un gran microprocesador ni mucha RAM, un modelo de esos que ya nadie quiere nos puede servir perfectamente.
Muy diferente ha de ser la elección del ordenador para procesar imágenes, aquí os aconsejo lo que con la montura: cuanto más mejor, nunca sobra. Una imagen generada por cualquier cámara comercial tiene facilmente varios cientos de kbytes, lo que hace que sea díficil de manejar por ordenadores lentos. Cualquier procesamiento sencillo efectua operaciones que han de ser realizadas sobre todos los pixels, con la gran cantidad de cálculo que ello conlleva, si la máquina es lenta, el procesamiento se convierte en una tortura.
Los métodos de restauración de imágenes empleados hoy en dia como el MEM u otros similares requieren también gran capacidad de cálculo por parte de la máquina. Habrá que tener un ordenador adecuado si queremos efectuarlos.
Otro problema es el almacenamiento. Las cámaras que digitalizan los pixels en 16 bits y tienen un gran número de pixels generan imágenes tan grandes que hay que pensar en un método de almacenamiento alternativo al disco duro como los sistemas de back-up tipo ZIP o los discos ópticos.
En lo referente al software, existen muchos programas dedicados al procesamiento, calibración y análisis de imágenes astronómicas. Algunas cámaras suelen incluir algun programa (normalmente de dudosa calidad) para procesar las imágenes. No tendrás problema para encontrar muchos de estos programas en Internet.
Esto depende en gran medida de la cámara que esteis usando. Los sistemas de refrigeración por aire son cómodos, transportables y no poseen cables, pues la alimentación la suelen tomar del mismo cable que la cámara.
Los sistemas de refrigeración por líquido son más incómodos para su transporte, ya que necesitan un depósito que "amortigue" toda la potencia calorífica que el módulo Peltier disipa. Además, han de colocarse unos pequeños tubos conductores hasta el cabezal de la cámara.
Sin embargo, la eficiencia de uno frente a otro no es comparable. Los sistemas de refrigerante líquido son mucho mas eficientes, permiten una mejor evacuación de calor y además son más estables, es decir, una vez estabilizados mantienen casi sin variación la temperatura de la cámara. Esta estabilidad es muy beneficiosa para una correcta calibración de las imágenes, porque si adquirimos una imagen con el chip a una cierta temperatura y después adquirimos el dark cuando el chip ha variado ligeramente aquella, estamos calibrando mal la toma.
Nuestra experiencia es que los sistemas de refrigeración por líquido (como el de la cookbook) son engorrosos pero eficientes, muchas cámaras incluso llevan pre-instalación para la refrigeración por líquido. Emplear una u otra es una decisión que has de tomar según el trabajo que estes realizando. Desde luego en todo trabajo lo que precise una perfecta calibración hay que exigir una temperatura estable.
En astronomía CCD, como en cualquier otra disciplina astronómica, cuanto mejor cielo mejor. Esto puede confirmarlo cualquiera que haya observado desde un emplazamiento urbano y desde uno rural.
Trabajando con sensores CCD esta diferencia continua existiendo pero es menor. Afortunadamente, debido a la particular respuesta espectral de los sensores CCD (desviado al infrarojo) se puede trabajar desde sitios con polución lumínica abundante. Precisamente uno de los observatorios del NTO esta situado en uno de estos sitios. Cierto es que las mejores tomas las hemos realizado en el campo, pero también es cierto que un observatorio cercano a la ciudad donde uno reside es muy práctico. Así que, cuando de astronomía CCD se trata, no desprecieis ese sitio con luces molestas, ciertos trabajos son perfectamente realizables desde él.
Cuando el sitio de observación sea uno de estos emplazamientos urbanos, es importante bloquear la luz directa que puede "colarse" en el interior del tubo óptico. Colocad alguna pantalla opaca entre las farolas o luces directas y vuestro emplazamiento. Prestad especial atención a los flats, de su buena calidad depende la correcta calibración en estas difíciles circunstancias.
Tanto si este es vuestro caso como si teneis un buen sitio en el campo o en un pueblo oscuro (mis felicitaciones) teneis que tened en cuenta varias cosas:
Todos estos consejos nos los ha dictado nuestra experiencia. Esperemos que os ayuden y que nos conteis vuestra experiencia.