Che cosa si vede con un telescopio? Differenze tra osservazione visuale e fotografia

Data: 06/08/2013

Le fotografie astronomiche a cui siamo abituati ritraggono nebulose coloratissime e galassie ricche di dettagli. Spesso le pubblicità dei telescopi amatoriali sono accompagnate da questo tipo di immagini e più di qualcuno potrebbe pensare che sia possibile vedere gli stessi colori e gli stessi particolari tramite l'osservazione visuale. In realtà la maggior parte degli oggetti astronomici osservati all'oculare si presentano diversamente rispetto alle fotografie (anche se effettuate con lo stesso telescopio).

Le differenze più forti si notano sulle nebulose, oggetti coloratissimi in foto che visivamente appaiono come tenui batuffoli di luce immersi tra le stelle, privi di qualsiasi colore (ad eccezione di osservazioni fatte utilizzando telescopi piuttosto grandi). Alcune nebulose o galassie possono addirittura essere del tutto invisibili durante l'osservazione visuale ma poter comparire nelle fotografie.

Nel caso di Luna e pianeti invece l'occhio riesce a percepire chiaramente i colori anche se nelle foto si vedono molti dettagli in più.

Qui di seguito trovate un confronto tra l'osservazione visuale e la fotografia di alcuni oggetti visti con lo stesso telescopio (un newtoniano da 150 mm). Per ogni oggetto la prima immagine è un disegno che ho realizzato a mano osservando l'oggetto all'oculare.

M 42

M 8

M 27

M 57

M 31

M 22

Fotografie deep-sky (nebulose, galassie, ammassi stellari)

Quando si scatta una fotografia, indipendentemente se si sta usando una reflex, una compatta o un cellulare, il sensore CCD (o CMOS) rimane esposto alla luce per un tempo in genere piuttosto breve (solitamente compreso tra 1/80 e 1/200 di secondo). Nelle fotografie astronomiche del profondo cielo questo tempo di esposizione è molto più grande (da decine di secondi fino a ore). In questo modo il sensore è in grado di raccogliere la luce di oggetti deboli come galassie e nebulose.

È possibile comparare il nostro occhio ad una macchina fotografica, seppur con delle differenze[1]. Gli studi indicano che l'occhio umano è in grado di raggiungere una senibilità pari a circa 60.000 ISO, che è molto superiore a quella di una reflex media. Tuttavia, mentre il "tempo di esposizione" dell'occhio è stimabile in 1/60 di secondo, una fotocamera può rimanere esposta per un tempo indefinito ed è quindi in grado di raccogliere molta più luce rispetto a quello che possiamo fare noi, permettendoci di riprendere oggetti debolissimi.

Anche la questione dell'assenza dei colori nelle nebulose è dovuta alle caratteristiche dell'occhio umano. In esso infatti sono presenti due tipi di cellule, chiamate coni e bastoncelli. I coni sono sensibili al colore ma non funzionano in condizioni di luminosità troppo bassa, mentre i bastoncelli non vedono i colori ma sono più sensibili. Gli oggetti astronomici sono piuttosto deboli e pertanto, fatta eccezione per quelli luminosi, come la Luna, i pianeti e alcune stelle, li rileviamo praticamente solo usando i bastoncelli, scarsamente sensibili al colore. Ecco perché le nebulose ci appaiono generalmente bianche.

Un'ultima caratteristica che rende le foto così diverse dall'osservazione visuale è la potenza dell'elaborazione software che viene sempre effettuata successivamente alla ripresa delle immagini.

Di norma una fotografia astronomica è in realtà il risultato della somma di più scatti. Vengono scattate decine di fotografie e in seguito il software le mette insieme per formarne una unica, migliore. Il risultato di ciò è che l'immagine finale è equivalente a una fotografia con tempo di esposizione molto più lungo rispetto a quello degli scatti singoli. Questo può servire perchè il tempo di esposizione potrebbe esser limitato dalla strumentazione, ad esempio dai motori del telescopio. Questi infatti servono per compensare il movimento delle stelle dovuto alla rotazione terrestre, ma è impossibile che riescano a tenere l'oggetto fotografato al centro dell'immagine per un tempo illimitato. Per questo per ottenere fotografie con tempi di esposizione superiori si utilizzano altre tecninche, come ad esempio controllare anche i motori via software usando un secondo sensore CCD per verificare il movimento di una stella guida e spostare il telescopio di conseguenza.

Un altro vantaggio dell'elaborazione software è che sommando più foto si riesce a ridurre il rumore presente nella foto finale. Inoltre à possibile applicare un sacco di filtri che consentono di migliorare ulteriormente l'immagine.

Le immagini seguenti mostrano varie versioni di M42, la Nebulosa di Orione, ottenute con lo stesso telescopio. Il software usato per l'elaborazione è il gratuito Iris.

Singolo scatto con 20 secondi di esposizione.

Somma mediana di 28 pose (il rumore è diminuito).

Somma pesantemente elaborata.

Fotografie di Luna e pianeti

Anche per Luna e pianeti si utilizza la tecnica di sommare molte immagini. In questo caso però lo scopo principale non è quello di ottenere una foto equivalente con un'esposizione più lunga (essendo oggetti già piuttosto luminosi), bensì ridurre il rumore del sensore e le distorsioni dell'immagine dovute alla turbolenza atmosferica. Nel caso di questi oggetti infatti si fa uso in genere di un ingrandimento più alto rispetto a quello usato nelle foto deep-sky e questo fa sì che spesso l'immagine sembri ribollire a causa del movimento delle masse d'aria dell'atmosfera.

Nel caso di Luna e pianeti al posto della reflex si utilizzano in genere delle webcam. Questo può sembrare strano ma in realtà è molto utile perchè invece di scattare tante fotografie si realizza direttamente un filmato di alcuni minuti e poi si vanno a sommare i vari frame.

Riferimenti esterni

The differences between your eyes and your camera - Pixiq