Astrofotografía: ¿apertura real vs número f?

En una cámara, todas las partes de la imagen pasan a través de todas las partes de la lente, por lo que la apertura afecta la cantidad de luz que llega a cada parte de la imagen.

En un telescopio, la luz entrante es paralela, por lo que cada parte de la imagen solo pasa por un punto de la lente. La apertura solo limita el círculo de la imagen, no afecta la cantidad de luz que llega a cada parte de la imagen. Por lo tanto, la relación entre la apertura y la distancia focal (número f) no es relevante para la exposición.

El límite de niebla del cielo está determinado principalmente por la cantidad de luz parásita que recibes, y como la luz parásita no es paralela (ya que proviene de la atmósfera), su intensidad se ve afectada por la apertura. Por lo tanto, una apertura más pequeña tendría algún efecto sobre el límite de niebla del cielo.

Considere, por un momento, apuntar su cámara a una pared que esté completamente iluminada. Supongamos que comienza con una lente de 50 mm con una apertura de 25 mm (es decir, f/2). Si cambia a una lente de 100 mm, está reduciendo el ángulo de visión, por lo que está recolectando luz de un área más pequeña, por lo que está recolectando menos luz. Para ser más específicos, está cortando el ángulo de visión a la mitad, lo que reduce el área a 1/4, por lo que está recolectando 1/4 de luz. Para verlo desde un punto de vista ligeramente diferente, la luz de una parte determinada de la entrada se distribuye en el cuádruple del área del sensor/película, por lo que solo aparece 1/4 de brillante en cualquier parte del sensor/película.

El uso de una apertura relativa compensa eso, por ejemplo, f/2 proporciona la misma cantidad total de luz que ingresa a la cámara, independientemente de la combinación de distancia focal y tamaño de apertura necesaria para llegar a f/2.

Sin embargo, la mayoría de la astrofotografía es un poco diferente. En particular, cuando toma una fotografía de una estrella, duplicar la distancia focal no debería duplicar el tamaño aparente de la estrella. Aparte del sol, todas las estrellas ¹ están lo suficientemente lejos como para que siempre aparezcan como una fuente puntual. Duplicar la distancia focal no significa que la estrella se proyectará en cuatro veces el área de la película/sensor. Más bien al contrario, con los límites de nitidez de la óptica, cualquier distancia focal que utilice seguirá proyectando la imagen de las estrellas como una fuente puntual.

Digo "la mayoría" arriba, porque esto realmente se aplica solo a las estrellas . Para la luna, las nebulosas, los cometas y los planetas más cercanos, por lo general se amplía hasta el punto de que el objeto en cuestión se proyecta como un disco en el sensor/película. Tan pronto como eso sucede, vuelves a la situación descrita originalmente: cambiar la distancia focal cambia el tamaño aparente del objeto. Una distancia focal larga esparce la misma luz sobre más píxeles, por lo que debe recolectar más luz para compensar.

_{¹ Simplemente como un tecnicismo, algunos de los telescopios más grandes teóricamente tienen suficiente resolución para realmente resolver un disco de un par de estrellas extremadamente grandes y relativamente cercanas, como Betelgeuse. Incluso con ellos, esto sigue siendo puramente teórico: la atmósfera nunca es lo suficientemente tranquila para que alcancen el nivel de detalle necesario.}

Si se colocara en órbita un telescopio de 200 pulgadas, fuera de la atmósfera, entonces podríamos ver a Betelgeuse como un disco en lugar de una fuente puntual. Incluso eso solo es posible porque Betelgeuse es casi asombrosamente grande y relativamente cerca. Para la mayoría de las estrellas, necesitarías un telescopio en órbita que fuera aún mucho más grande.

La relación f de un telescopio define el ángulo de visión que es capaz de mostrar con un ocular que enfoca todo el círculo de la imagen desde el espejo primario (en un reflector) o la lente del objetivo (en un refractor). La apertura de un telescopio es el diámetro del espejo primario/lente del objetivo. En la práctica, el factor limitante cuando se utiliza un adaptador para montar la cámara en el telescopio suele ser el diámetro del adaptador de montura en T entre el telescopio y la cámara, que tiende a ahogar parte de la luz.Durante la visualización normal del telescopio, para obtener un mayor aumento, se reemplaza el ocular que enfoca todo el círculo de la imagen por uno que enfoca la luz de solo un porcentaje del círculo de la imagen. Todavía estás usando todo el objetivo principal, pero solo estás enfocando la luz que lo golpea desde el centro del campo de visión.

Cuando quita el ocular e inserta un adaptador de montaje en T, lo que está haciendo es permitir que el punto de enfoque se extienda más allá del tubo de enfoque y se resuelva en el plano del sensor de la cámara. El enfoque se ajusta metiendo o sacando el enfocador para cambiar la distancia entre el objetivo principal y el sensor de la cámara. A veces, se pueden necesitar tubos de extensión para sacar la cámara lo suficiente como para que el movimiento del bastidor de enfoque pueda enfocar la luz del visor.

Lo que todo esto significa es que la apertura efectiva generalmente está determinada por el diámetro del adaptador de montura en T, en lugar de la relación f del telescopio. En la práctica, cuando utilice una DSLR en un telescopio astronómico, deberá experimentar un poco con ISO y la velocidad de obturación para encontrar los valores de exposición correctos. No hay un valor de exposición "correcto". Una exposición más baja revelará solo las estrellas más brillantes, mientras que una exposición más alta también revelará las más tenues. Generalmente uso la regla de distancia focal/600 para determinar la velocidad de obturación máxima que se puede usar sin que el movimiento de las estrellas en relación con la superficie de la Tierra se haga evidente en una imagen sin recortar, luego voy desde allí con el ISO hasta la magnitud más tenue que me gustaría. para mostrar en la imagen es apenas visible.