Astrofotografía en Verdadero Color🌈

El verdadero color en astronomía es un problema muy subjetivo que se basa en la sensibilidad de cada persona a las diferentes longitudes de onda de la luz. En ocasiones surgen discusiones (durante una sesión de observación), sobre el color de una nebulosa u otro objeto celeste.


Esto se debe a las diferencias que existen en la sensibilidad óptica del ojo humano en las personas, en los diferentes tratamientos ópticos de las lentes o espejos que cambian el color del objeto observado e incluso, en la experiencia que tenga el observador para distinguir tonalidades o detalles.

En cuanto a astrofotografía, un sensor CCD/CMOS es mucho más sensible que el ojo humano y nos permite realizar exposiciones de larga duración. Si comparamos nuestro ojo con un equipo fotográfico estas serían las características:

-        Somos capaces de abarcar 180° en horizontal y algo menos en vertical. Al disponer de un campo visual tan extenso, debemos resignarnos a obtener foco en una pequeña parte de él.

-        Estudios sobre la física del cuerpo humano fijan la distancia focal de nuestro ojo entre 22-24mm.

-        La relación focal de nuestro ojo es variable gracias a la adaptación de los niveles de iluminación. Se estima que nuestra pupila expuesta a luz intensa tiene un diámetro alrededor de los 3mm y en condiciones de oscuridad, con el ojo perfectamente aclimatado a la ausencia de luz, es de alrededor 7mm en sujetos jóvenes. Esto se traduce en una relación focal entre f7,66 a f3,28.

-        La sensibilidad es posiblemente el punto más fuerte. Nuestro órgano tiene una capacidad muy superior a los diferentes rangos de iluminación (rango dinámico), del mismo modo el nivel de contraste es muy superior a un sensor fotoeléctrico. Se estima que nuestro ojo tiene un ISO de entre 100 y 60000.

-        El tiempo de exposición, aunque se trate de una consideración del entorno fotográfico, se mide en relción a cuanto tardan las señales eléctricas en llegar al cerebro desde nervio óptico. El tiempo que demora en llegar las señales parece ser muy constante y se estima que es de una centésima de segundo.

-        El tamaño de nuestro sensor natural es diferente en cada sujeto, varios cientos de megapíxeles, pero si que coincide con el porcentaje de células dedicadas a diferentes cometidos. Disponemos de un 7% de células capaces de separar los colores (conos), estas células son poco sensibles a la luz y nos dotan de la visión fotópica (diurna). El 93% restante se encarga en situaciones de baja luminosidad (bastones) y tienen una sensibilidad excepcional pero únicamente en tonos azul oscuro. Son las que nos permiten ver durante la noche (visión escotópica).

Todas estas características hacen de este órgano una magnifica creación de la naturaleza que supera en gran medida muchas de las características logradas en sensores fotoeléctricos.

En cuanto a los sensores, las características de las que disponemos actualmente en astrofotografía son:

-        Podemos realizar tiempos de exposición a nuestro gusto, esto permite sumar luz y captar aquellos detalles muy débiles en objetos celestes.

-        Existe una gran variedad de sensores con distintas resoluciones (número y tamaño de pixel) que permiten resolver detalles de pequeño tamaño angular.

-        Aunque uno de los problemas en sensor fotoeléctrico es el ruido generado térmicamente, disponemos de técnicas para mitigarlo (procesado de datos).

-        La sensibilidad ISO disponible en algunos sensores es muy superior a la que teóricamente tiene nuestro ojo. Esto permite obtener más información en menos tiempo.

Ahora bien, aunque el ojo y los sensores tengan las características anteriores, ¿cuál es la eficiencia con la que tratan la luz?

Como se ha indicado más arriba, nuestro órgano cuenta con dos tipos de células (conos y bastones) cuya proporción es muy diferente. Por un lado solo contamos con alrededor de un 7 % de conos (visión diurna y detalles en color) que ocupan no más de 5° de radio desde el centro del ojo. El resto está cubierto por bastones para la visión nocturna y que perciben en tonos cercanos al gris. Hay que tener en cuenta la existencia de un punto ciego ubicado a 15° del centro óptico (en el sentido de cada oreja). Este punto ciego es el lugar donde se encuentra el nervio óptico.

En relación a la sensibilidad espectral de nuestro ojo, solo disponemos de un 2% de conos para percibir el color azul, por lo que el pico espectral de nuestro ojo está cerca de los 530nm en la zona verde. Si bien, la señal de cada color enviada al cerebro es modificada para aumentar la señal azul. El ojo es insensible a longitudes de onda infrarroja.

Por su parte el sensor fotoeléctrico tiene una mayor rango de sensibilidad que el ojo humano, es capaz de llegar al infrarrojo e incluso detectar longitudes de azul mucho más energéticas. Si bien el mayor pico de sensibilidad se da en el canal rojo.

Por lo tanto, ¿cuál es la diferencias que encontraríamos al realizar una fotografía emulando la configuración óptica de nuestro ojo y utilizando un sensor fotoeléctrico estándar?

-         La imagen creada con el sensor es más rojiza que la imagen creada en nuestro cerebro por el ojo.

-         La resolución de nuestro ojo permite mayor detalle que los sensores actuales.

-     Detalles pertenecientes al espectro infrarrojo aparecen en la imagen del sensor. Estos detalles son invisibles a nuestra visión. Por lo que todo añadido infrarrojo detectado por el sensor se considera color falso.

Todas estas diferencias se pueden solucionar por diferentes métodos. El primero y más sencillo es utilizar un filtro que bloquee las longitudes de onda invisibles al ojo humano, este filtro viene de serie en cámaras tipo réflex por este motivo. En cuanto al balance de color, existen catálogos de estrellas del tipo espectral G2V (igual que nuestro Sol) con las que podemos ajustar la proporción de cada color hasta conseguir que estas estrellas queden capturadas como blancas.

En conclusión, conseguir color verdadero en astrografía es muy interesante desde el punto de vista científico para determinar cómo sería la visión de los objetos celestes desde nuestros ojos, pero sin olvidar que lo más importante la obtención de detalles (muchos de ellos conseguidos en frecuencias infrarrojas). Al final el procesado es una forma de arte, y en ocasiones va en pro de los detalles y en ocasiones en pro de conseguir una imagen agradable y vistosa.
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