¿Qué equipo necesito para astrofotografía planetaria?

La astrofotografía es una disciplina de la fotografía que se encarga de capturar objetos celestes. Dentro de la misma, conviven multitud de ramas que se centrar en diferentes tipos de objetos. La más extendida es la referida a objetos de cielo profundo y que pretende obtener imágenes de nebulosas, galaxias u otros objetos lejanos y fijos en la bóveda celeste.

La astrofotografía planetaria se encarga de obtener imágenes de los objetos del sistema solar, aunque no está claro hasta donde llega su ámbito, podemos decir que la astrofotografía planetaria se encarga de aquellos objetos que se pueden capturar mediante la técnica de lucky imaging. Existen algunos casos como Plutón, algunos satélites naturales de los planetas y planetas menores que  pertenecen a la disciplina pero se capturan con otras técnicas.

En referencia a cometas o asteroides, se utilizan otros métodos para capturarlos y por tanto no forman parte de la astrofotografía planetaria de forma estricta. En resumen, forman parte de esta disciplina todos los planetas del sistema solar junto con sus satélites naturales y planetas menores.

Frame individual de Júpiter

A diferencia de la astrofotografía de cielo profundo, donde se realizan largas exposiciones para conseguir integrar una gran cantidad de luz durante periodos muy extensos, en planetaria los objetos son normalmente de un brillo superior y no es necesario más que unos cuantos milisegundos de exposición.

El principal enemigo en la astrofotografía es la atmósfera, esta se comporta como un medio acuoso que modifica la luz de los objetos celestes que la atraviesan. Es muy notorio en planetaria pues se realizan las capturas a gran aumento por lo que el efecto de la atmósfera es muy evidente. Para buscar solución a este problema se utiliza la técnica Lucky imaging (imagen con suerte) y que pretende obtener capturas de los breves momentos en que la atmosfera está estable y permite una transmisión adecuada de la luz.

Por este motivo en astrofotografía planetaria se utiliza la video astrofotografía. Para conseguirlo se utilizan cámaras de alta sensibilidad que permitan un ratio de FPS suficiente para conseguir la mayor cantidad de lucky images que posteriormente se apilaran para conseguir una imagen de calidad.

Celestron S/C C11

Filtro Baader UV/IR Cut

Televue Powermate x5

Cámara ZWO refrigerada

Smith Cassegrain

Se trata de un telescopio catadióptrico ya que cuenta con lentes y espejos. Dispone de un espejo primario cóncavo esférico y un espejo secundario convexo esférico con una lente Schmidt que se encarga de corregir aberraciones ópticas del conjunto. Su principal característica es la alta relación focal con poca longitud física.

Existe una amplia oferta en el mercado y proporcionan aperturas generosas (150mm hasta 355mm incluso más allá) con relativamente poco peso. Es la configuración más utilizada por grandes astronomos amateurs en astrofotografía planetaria.

Presenta inconvenientes que resultan muy engorrosos durante la captura de astrofotografía como la necesidad de utilizar cintas calefactoras para evitar que se condense la humedad sobre la placa correctora, aclimatar el tubo óptico a la temperatura ambiente o el Mirror Shift que desplaza aleatoriamente el primario al enfocar.

Ritchey Chretien

Telescopio reflector que utiliza espejos primario y secundario hiperbólicos. Se trata de una evolución que elimina el coma y proporciona un amplio campo de visión. Se han popularizado por ser cada vez más asequibles y disponibles en gran variedad de aperturas.

El enfoque se realiza mediante un enfocador externo colocado en la parte trasera de la celda que sujeta el primario. Está muy bien adaptado para astrofotografía de cielo profundo pero las grandes aperturas que fabrican propician su uso para planetaria.

Esta configuración óptica aunque cumple con muchos requisitos para la astrofotografía planetaria (grandes aperturas, relaciones focales altas y tamaño reducido), presenta una serie de desventajas en relación con el plano focal en sensores pequeños muy alejado y excesivo peso del tubo óptico. Esto significa que al buscar foco en sensores de planetaria hay que espaciar la cámara mediante anillos y el peso del conjunto es más elevado que los S/C. Sin duda presenta muchas ventajas para aquellos que disponen de observatorio fijo y dedicado a planetaria ya que los extensores de focal no permitir dar foco para otros usos.

Newton

Configuración clásica compuesta por un espejo primario cóncavo y un secundario plano diagonal. Se trate de la configuración más extendida en el mundo de la astronomía amateur. Existen fabricantes artesanales capaces de fabricar excelentes ópticas de gran diámetro. Presentan un tamaño considerable y momento de inercia elevado. Normalmente se encuentran en relaciones focales rápidas (f4 o f5) para evitar que los tubos tengan una longitud excesiva.

Es necesario utilizar multiplicadores de focal para poder obtener buen muestro en los discos planetarios. Dispondrás de grandes aperturas pero cargando con un tubo pesado con grandes momentos de inercia que dificultan el seguimiento por parte de la montura.

Mejor elección

Entonces… ¿cuál es el mejor telescopio para astrofotografía planetaria? Pues no existe una única respuesta ya que depende de algunos factores. Si dispones de observatorio fijo, lo recomendable es un Ritchey Chretien ya que ofrece grande aperturas corregidas y el excesivo peso no será un problema al no trasportarlo continuamente. Si vas a cargar con el equipo hasta el lugar de observación, lo más recomendable es un S/C por tratarse de un todoterreno y por último si tu perfil principal es astrofotógrafo de cielo profundo y en ocasiones quieres practicar astrofotografía planetaria, mantén tu equipo sea cual sea.

Montura azimutal

Desarrolla movimientos en horizontal (azimut) y vertical (altura) para seguir a los objetos celestes. Este tipo de movimiento no permite realizar astrofotografía de cielo profundo ya que necesita del movimiento combinatorio de ambos ejes para seguir dichos objetos. Sufre de rotación de campo ya que el tubo óptico mantiene la perpendicularidad con el horizonte.

Puede adaptarse para astrofotografía mediante una cuña ecuatorial que habilita los movimientos propios de las monturas ecuatoriales. Si bien, puede utilizarse para astrofotografía planetaria ya que durante la duración de las grabaciones es despreciable la rotación de campo y solo será apreciable durante derrotaciones por lo que dificulta en parte este proceso.

Montura ecuatorial

La montura por excelencia para astrofotografía ya que sigue los objetos celestes con un único movimiento. Dispone de dos ejes (ascensión recta y declinación) para lo que solo necesita la ascensión recta para seguir al objeto y la declinación para el apuntado. Su mecánica de uso es más complicada que la azimutal hasta que se toma experiencia con la misma.

Aunque los planetas sufren cambio relativo respecto los objetos fijos del cielo, esta montura proporciona una seguimiento más suave de los planetas y permite realizar astrofotografía de cielo profundo por lo que es muy polivalente.

Existe una gran variedad de monturas ecuatoriales en el mercado con diferentes capacidades de carga y funcionalidades. Sin duda es muy recomendable disponer de apuntado automático y seguimiento (Goto). Durante las sucesivas generaciones, las monturas han sufrido actualizaciones que brindan al astrónomo amateur, material de buena calidad y con muchas facilidades.

Montura ecuatorial Skywatcher AZEQ6

CCD

Se trata de un circuito integrado que utiliza condensadores acoplados o entrelazados entre sí. Aprovecha el efecto fotoeléctrico que se produce durante la generación espontánea de carga eléctrica al incidir fotones sobre determinados metales. Además la cantidad de electrones generados es proporcional a la de fotones incidentes. El ruido térmico es uno de los grandes problemas del CCD ya que aumenta considerablemente con la temperatura y además al utilizar una red de condensadores, es usual que la carga de un pixel afecte a sus vecinos colindantes.

Históricamente se ha utilizado esta tecnología desde sus inicios en diversos ámbitos científicos, ejemplo de ello es la Astronomía, que desde la década de 1970 ya comenzó utilizarla en los grandes observatorios. Teóricamente es más sensible que la tecnología CMOS pero actualmente se están desarrollando propuestas tecnológicas que pueden superar a los sensores CCD comerciales. No obstante siguen siendo los más utilizados en instalaciones científicas donde se emplean sensores dedicados exproceso para sus fines de investigación.

CMOS

Al igual que sus hermanos los CCD, aprovecha el efecto fotoeléctrico para obtener carga eléctrica al incidir fotones sobre los pixeles. La diferencia radica en que la tecnología CMOS permite disponer un amplificador en cada celda e incluso el propio conversor analógico digital (ADC) en el sensor. En general incluye mayor cantidad de electrónica en el sensor y por lo tanto es menos dependiente de electrónica externa.

Originalmente los sensores CMOS tenían inferior sensibilidad que la tecnología CCD por el exceso de capas no sensibles utilizadas en la electrónica. Además de obtener eficiencias cuánticas (QE) menores especialmente en el infrarrojo. Actualmente los sensores comerciales han superado muchas de las barreras e igualan especificaciones de sensores CCD  y  a precios mucho más competitivos. El CMOS ha desbancado a su rival en sensores accesibles al usuario medio.

En relación a la resolución de los sensores, aquellos que disponen de la matriz de Bayer tienen menos reparten su área sensible a los diferentes filtros. Sin embargo los sensores monocromáticos al no disponer de la matriz, utilizan el 100% de los pixeles para capturar los fotones incidentes. La única consideración es utilizar filtros de color que dejen pasar solo aquellas longitudes de onda que deseemos.

Por ejemplo si utilizamos dos sensores idénticos pero uno con matriz de Bayer y el otro sin ella, solo sería necesaria una grabación en el sensor con la matriz bayer para obtener la imagen RGB, por lo contrario en el sensor monocromo realizaremos tres capturas en cada filtro especializado y después uniríamos los canales. El resultado es que ambas imágenes tienen el patrón RGB pero la monocroma dispone de los tres valores RGB en cada pixel por lo que su resolución es mayor comparativamente con el sensor con matriz de Bayer.

Tamaño de pixel

Es uno de los parámetros más importantes en nuestro sensor de astrofotografía planetaria. El tamaño del pixel determinara la resolución angular de nuestras capturas, es decir el peso pixel/campo aparente. El problema es que cuanto menor es el pixel, mayor es el ruido asociado pero la tecnología avanza y cada vez encontramos sensores optimizados para evitar este problema y magnificar la sensibilidad.

El tamaño del sensor es también importante ya que de nada nos servirá matrices full frame ya que el tamaño angular de los planetas no llenara el campo de la cámara y el tiempo de procesamiento limitaría los FPS. Actualmente los sensores que utilizamos para astrofotografía planetaria son de dimensiones pequeñas en cuanto a sensor y pixel, ejemplo son los CMOS IMX290 o la antigua generación de CCD ICX618 (ya descatalogada y superada por la tecnología CMOS). Con estos sensores de pequeño tamaño se consiguen altos FPS que serían imposibles en sensores de mayor tamaño.

Filtros de color

Los filtros que toman mayor importancia en la captura de imágenes planetarias son los que nos permiten realizar la composición RGB. Pertenecen al grupo de filtros de colores pero existen juegos específicos destinados a CCD/CMOS. La diferencia entre dichos filtros y sus homólogos para visual, es un ancho de banda más restrictivo con el fin de conseguir un color verdadero y centrado en las longitudes de onda de cada color primario.

Luminancia

Para conseguir detalle adicional en nuestra astrofotografía planetaria utilizaremos filtros de luminancia. Depende del objeto utilizaremos una de las siguientes opciones:

• Filtro de los llamados “LongPass” que dejan pasar todo el espectro visible, rechazando aquellas longitudes de onda invisibles al ojo humano. Con estos filtros obtenemos una mayor señal en el sensor al exponerlo a un rango de longitudes de onda elevado y además, conseguimos no introducir color falso al rechazar el Ultravioleta e infrarrojo.
• Filtros de paso Infrarrojo: Estas longitudes de onda (invisibles al ojo humano) tienen una mayor penetración en nuestra atmosfera y sufren menor dispersión atmosférica, consiguiendo un aumento del contraste de detalles en Júpiter, Saturno y Luna. Al usar como Luminancia estos filtros los resultados son más llamativos pero en falso color. Existen diferentes opciones en el mercado cuya diferencia es la longitud de onda inicial del filtro (+685nm, +742nm y +807nm). Hay que tener en cuenta que, cuanto más profundizamos en el infrarrojo, más necesario es un tubo óptico de mayor diámetro al reducirse la QE (eficiencia cuántica) de dichas frecuencias.

Urano, Neptuno, Luna y Sol

Todos los filtros explicados anteriormente son válidos para fotografiar los planetas más destacados de nuestro sistema solar, (Marte, Júpiter y Saturno) ya que tienen una magnitud y diámetro aparente suficiente para distinguir detalles en los colores primarios. El resto de cuerpos (Luna, Mercurio, Venus, Urano y Neptuno) necesitan un método diferente para obtener mejores resultados.

En el caso de la Luna, no es necesario utilizar los filtros RGB ya que su tonalidad es muy similar al monocromo. Como ya hemos comentado, el infrarrojo atraviesa nuestra atmósfera sufriendo menor dispersión atmosférica, utilizaremos por tanto un filtro IR para capturar la Luna ya que mejora drásticamente la calidad de los resultados.

En los planetas Urano, Neptuno y Mercurio, utilizaremos una técnica similar a la seguida con la Luna. En estos casos, podemos obtener información de color al capturar en RGB, pero no obtendremos detalle alguno de sus atmósferas. Ahora bien, aunque obtener detalles en estos cuerpos es extremadamente difícil, no es del todo imposible, para ópticas mayores de 300mm utilizaremos un filtro Wratten 25A, el objetivo es favorecer a nuestra CCD/CMOS capturando en R+IR, siendo las longitudes de onda con más eficiencia cuántica. Obtenemos imágenes monocromas que podemos colorear con los tonos naturales de estos planetas.

Para capturar el Sol es obligatoria la utilización de filtros especializados ya que pueden dañar el equipo y al ojo humano. Mucha precaución al practicar observación solar o astrofotografía de nuestra estrella.

Especializados

Aquellos filtros adaptados a usos muy específicos. Destacamos dos entre los demás:

• Baader Planetarium U-Venus: Está diseñado para capturar detalles en la atmósfera de Venus. Podemos obtener secuencias RGB de este planeta pero sólo obtendremos detalles de nuevas altas con este filtro. El secreto es dejar pasar solo el rango ultravioleta. Utilizaremos este filtro como Luminancia en una composición RGB o bien utilizando únicamente este filtro.
• Banda de emisión del Metano: Con este filtro obtenemos información científica de los gigantes de gas (Júpiter y Saturno). En concreto la altura de las nubes superiores de dichos cuerpos. Podría considerarse astrofotografía en banda estrecha pues la banda de emisión del Metano está en 889nm. Las imágenes obtenidas pueden presentarse junto a la composición LRGB.