מצלמת CCD (מצלמה דיגיטאלית) היא לא אחר מאשר גלאי חלקיקים עצמאי, בעל אלקטרוניקה, מגברים וכיו"ב.
כאשר אנו מצלמים תמונה של עצם אסטרונומי, אנו בעצם מבצע ניסוי פיסיקלי, דהינו מודדים את שטף האור המגיע מן האובייקט.

 

 

 

במאמר זה נציג את הדרכים העיקריות לקליברציה של תמונות אסטרונומיות.

מומלץ: במצפה הכוכבים ברקת מתקיים קורס למבוגרים בנושא צילום ועיבוד מידע אסטרונומי.

 

מערכת הגלאים וגם הטלסקופ, טובים ככל שיהיו - לא עובדים בצורה מושלמת.
לשבב ה-CCD יש רגישות משתנה בין פיקסל לפיקסל, הטלסקופ לא מאיר את ה-CCD בצורה הומוגנית, באלקטרוניקה יכולים לקרות דברים מוזרים, ועוד דברים רבים. האפקטים הללו מהווים את 'חתימת מכשירים' , אותה יש להסיר בכדי לקבל תוצאות עקביות ותמונה "נקייה".
לכן התמונות הגולמיות היוצאות ממערכת טלסקופ האינטרנט (תמונה מטה) - צריכות לעבור קליברציה / 'נרמול'.
כל התמונות השייכות לספריית ה- CCD המקוונת של מצפה הכוכבים ברקת הן תמונות RAW, אשר עברו כיול בכדי שיוצגו בצורה מיטבית.

 

 

 

BIAS
חשיפת BIAS היא תמונה הנלקחת עם צמצם סגור וזמן חשיפה הקצר ביותר האפשרי.
ה- BIAS מראה את הרעש האלקטרוני של המצלמה וסיסטמטיקה אפשרית.

תמונה:  Master BIAS, המורכבת מ- 10 תמונות נפרדות.

 

DARK
מצלמת ה-CCD הינה בעלת טמפרטורה השונה מ-0 מעלות, שהינו מדד למידת האנרגיה הקינטית של מספר רב של חלקיקים.
ישנם אלקטרונים שהם בעלי אנרגיה מספיק גבוהה כדי להגיע לפיקסל מסויים, בלי צורך בפוטון 'מפעיל'. דבר זה נקרא "Dark current" (יכונה במאמר זה גם בשם 'זרם חשוך'), שהוא שונה מפיקסל לפיקסל, וכמו כן גורם לרעש בתמונה.אין צורך להפחית את ה-BIAS וה-DARK מתמונה כזו, מאחר וה-BIAS כבר מוכל ב-DARK.

תמונה:  Master Dark

 

תמונת שיטוח שדה - Flat fielding
טלסקופים בד"כ לא מאירים על הגלאי בצורה הומוגנית.
אבק על משטחים אופטיים מובילים להצללה נוספת על איזורי הגלאי. כמו-כן היעילות הקוואנטית של ה-CCD עצמו אינה זהה בהכרח עבור כל הפיקסלים. כל האפקטים האלו מתוקנים על ידי חלוקה של ה-FLAT, שהיא חשיפה של איזור מואר הומוגנית.

תמונה : תמונת הקליברציה של FLAT שדה שטוח

 

כדי להשיג יחס אות לרעש ( יחס בין אות לרעש - S/N ) גבוה, יש לחשוף זמן רב את הגלאי למקור, עד שמגיעים ל- 50% רווייה של ה-CCD, תלוי בשבב בו משתמשים. כאשר מצלמים skyflats, על זמן החשיפה להיות מותאם בצורה כזו שה S/N יהיה גבוה דיו, ובאותו הזמן לא להגיע לרוויה של הפיקסלים. על מנוע הטלסקופ להיות כבוי, כדי שאור כוכבים רחוקים לא יכנס אל תוך הגלאי.

Flats בד"כ עובדים כראוי, אך הם עדיין אינם מושלמים.
שמי הלילה אינם בהירים בצורה אחידה, אפילו לא באיזור החשוך ביותר. זאת יכול להוביל לגרדינטים משמעותיים בתמונה, בייחוד עבור שדות ראייה רחבים או מטרות הרחוקות מהזניט.
זיהום אור הופך נושא זה למורכב אף יותר. ניתן לתקן את האפקטים האלו על ידי ה- "sky background modeling".

 

כיול Flats ו-Dark
כעת, כשיש בידכם כונן מלא בתמונות גולמיות לאחר ליל צילום מוצלח, זהו הזמן להתחיל להרכיב את התמונה הסופית.
אין לשנות את ההסיטוגרמה של התמונה הגלמית ע"י מתיחה (של ההיסטוגרם), התאמת הבהירות או הניגוד, או כל פעולה אחרת עד לאחר הכיול ו/או הערימה. כל שינוי בנתוני התמונה שתעשה לפני הפעולות הבסיסיות , ישפיע על התוצאות (כמעט תמיד בצורה שלילית) מפעולות הכיול והערימה.
כמובן שזה בסדר לעשות מה שנקרא בתוכנת מסויימות "Screen Strech" "מתיחת מסך" (כלומר, זה משפיע על הדרך בה התמונה הגלמית מוצגת על מסך המחשב, אך לא משנה את הנתונים עצמם בקובץ השמור) בכדי לראות האם צלמת טוב את האובייקט, או האם ערימת התמונות שלך מתקדמת באופן טוב, אך אל תעשה כל פעולה המשנה את הנתונים הגלמיים בקובץ השמור עד לאחר שהכיול וערימת התמונות הסתיימו.

בתמונה – השחרת השדה, בערפילית המשקולת M27. התמונה הובהרה (נמתחה) מאוד, בכדי להדגיש את אי השוויון הקיים בהארת השדה המצולם.

בנוסף לנ"ל, למרבית שבבי ה-CCD עצמם ישנה תגובה בלתי אחידה לאור, לאורך פני השטח של השבב. דבר זה יכול להיגרם עקב פגמים קטנים בייצור, זמן חשיפה מעט ארוך יותר באיזורים שונים של השבב בזמן שהתמונה נקראת, וכו'. תגובת שבב בלתי אחידה זו תופיע לרוב כהדרגתיות מבהיר לכהה לאורך התמונה.
תמונת FLAT נלקחת על ידי כיוון הטלסקופ לעבר איזור שווה בבהירותו, כאשר הפוקוסר באותו מצב בו הוא נמצא בזמן צילום תמונות השמיים שלכם, ועם כל אותם פילטרים וכו', במקומם, וצילם תמונה.

 

כיול מדוייק דורש עבודה מרובה...
יש להשתמש בכל ה- dark frames, flat field frames, flat dark frames וכו', עבור L,R,G,B,Ha וכו', לאחר מכן לעבד את כל הקבצים, ואז לכייל את כל התמונות.

האם באמת שווה להשקיע מאמץ כה רב ? ובכן באם מדובר ב"תמונות אסטרונומיות יפות" אז תלוי ברמות הדיוק אליהן מעוניין להגיע הצופה, אבל למטרות של חקר מדעי הרי זה הכרח!

תמונה של ערפילית NGC2371 לא מעובדת, צולמה בליל ירח מלא – ישנם פיקסלים חמים (לבנים) מהיעדר dark frames, סופגניות אבק כהות, ו-vignetting בתמונה. האם כיול משתלם? במקרה הזה כן!
במקרים אחרים, יכול להיות שלא משתלם להשקיע את כל הזמן והמאמץ, אם ביצוע הכיול גורם רק לשינוי קטן בתמונה הסופית.

 

 

תמונה: ערפילית הוורד

תמונות אסטרונומיות נוספות בגלרייה

 

 

 

להרחבה:

-  פוטומטריה של צביר הכוכבים M45

- מדידת המרחק לכוכבים

- מחשבון צילום לפוטומטריה