La astronomía puramente observacional tuvo que dejar un sitio en la ciencia a la astrofotografía, cuyas aplicaciones prácticas han tenido tal repercusión, que a ella se deben muchos de los principales descubrimientos cosmológicos, entre ellos la primera imagen de un planeta perteneciente a otro sistema solar, conseguida en 1998 por el telescopio especial Hubble al fotografiarlo junto a una estrella de la constelación de Tauro.

La captación de imágenes por parte de la astronomía se realiza normalmente a través de cuatro métodos: con una cámara, lo más común entre los aficionados, con teleobjetivo, con telescopio y con cámara CCD. Excusa decir, que su puesta en practica obliga necesariamente a encontrar enclaves adecuados en las zonas rurales.

 

Imagen de Cygnus captada con diversas resoluciones

 

 

 

 

 

 

 

 

Imagen de las Pléyades captada con distintas resoluciones

 

 

 

 

 

 

 

 

Con solo una cámara

La experiencia demuestra que todo el que se inicia de esta forma en la aventura de fotografiar los astros se lleva una grata sorpresa por los inesperados resultados de su primer retrato del firmamento, para el que sólo es necesario elegir un lugar con un buen cielo, asentar la cámara firmemente sobre un trípode, orientar el objetivo hacia las estrellas a su máxima abertura y disparar en exposición con un cable durante cinco minutos. Nos aparecerán unos bonitos trazos de espectaculares colores, dejados en la película por las estrellas al moverse en el cielo a causa de la rotación terrestre. Si esta misma fotografía la hacemos en la dirección del polo y dejamos transcurrir una hora o más en lugar de cinco minutos, la imagen resultante permanecerá para siempre en nuestro archivo fotográfico, ya que los trazos circulares dejados por las estrellas nos dejarán maravillados por su apariencia de túnel cósmico.

El siguiente paso aconsejable es proceder de la misma forma pero encuadrando la imagen de manera que en el sector inferior nos aparezca el entorno en el que nos hallamos. El efecto de exposición dejara nuevamente los trazos estelares y revelará, casi como si fuera de día, los rincones del paisaje que apenas vemos en la oscuridad.

Una cámara fotográfica corriente colocada sobre un trípode, sin teleobjetivo, permite en medio minuto de exposición registrar todas las estrellas que pueden verse a simple vista. Con películas de cierta sensibilidad, se registran fácilmente estrellas de hasta la octava magnitud, e incluso más débiles, percibiéndose, por lo tanto, muchas nebulosas, cúmulos e incluso galaxias como M 31 Andrómeda. Asi como, magníficas vistas del crepúsculo con el creciente lunar y con las conjunciones de los principales planetas porque, hasta Urano, todos pueden ser registrados de esta forma. Siempre claro está, que la noche sea muy transparente y no exista polución luminosa. Como es natural, habrá que utilizar una cámara que pueda manipularse manualmente, ya que si es muy automática dirá que “no ve nada”.

Con el empleo de películas de color el aficionado se encontrará con la agradable sorpresa de registrar las estrellas en sus verdaderos e intensos colores, aquellos que resultan casi imperceptibles a simple vista. Verá en sus fotos estrellas amarillas, azules, blancas e incluso rabiosamente rojas, y podrá jactarse ante las amistades de saber averiguar sobre fotografías propias la temperatura superficial de cada estrella.

Por otra parte, también es un instrumento bien útil para captar meteoros brillantes, cuando se prevé la máxima intensidad de un radiante como, las Perseidas alrededor del 12 de agosto. Basta con dejar la cámara abierta en exposiciones de 10 o 15 minutos y utilizar película relativamente sensible para que, si pasa un bólido o un meteoro brillante, quede registrado con un trazo que será completamente distinto del que habrán dejado las estrellas por estar la cámara en posición fija. De modo parecido podrá registrar el paso de algún satélite artificial de los muchos que suelen verse en noches limpias.

Con teleobjetivo

Anteponer un teleobjetivo a la cámara significa convertirla en un excelente astrógrafo, es decir, en un pequeño telescopio fotográfico que puede ofrecer muchas prestaciones. Lo que ocurre es que, al tener mayor amplificación la imagen, se percibe mucho más el movimiento de rotación de la Tierra y ya no es posible hacer que las estrellas resulten puntos, salvo que se instale la cámara sobre una montura ecuatorial.

Los trazos estelares, derivados de la ausencia de un movimiento mecánico en nuestro dispositivo fotográfico que contrarreste la rotación terrestre, tienen su encanto, pero en determinado momento el observador decidirá tratar de evitarlos con el fin de lograr que las estrellas aparezcan con su aspecto habitual.

Lo primero que hay que tener en cuenta es el tiempo límite a partir del cual las estrellas pierden su forma puntual y su imagen se dibuja como una línea sobre la película fotográfica. Cuanto más larga sea la distancia focal del objetivo, menos tiempo de exposición tenemos de margen para evitar este efecto, de manera que un teleobjetivo de 200 mm es más crítico en este aspecto que un objetivo estándar de 50 mm. Para el primero, en sólo 10 segundos de exposición perderemos la imagen puntual, mientras que en el segundo, por su menor ampliación de la imagen, podremos mantener el obturador abierto hasta medio minuto. Si utilizamos un gran angular de 24 a 28 mm, el límite aproximado será de un minuto.

En este punto hay que advertir que también influye el área del cielo hacia la que enfoquemos la cámara. En la zona ecuatorial, el movimiento aparente de las estrellas es más rápido que en las áreas circumpolares, por lo que en éstas tendremos mayores ventajas. Igualmente conviene utilizar una película de alta sensibilidad, de 400 a 800 ISO, ya que el tiempo de exposición será menor.

Si se dispone de un telescopio ecuatorial, aunque sea sencillo, una cámara con teleobjetivo constituye un excelente complemento. Se trata de montarla sobre el tubo o la montura del telescopio de forma que la cámara apunte directamente al cielo en la misma dirección que el telescopio, es decir, en paralelo. De este modo, el telescopio y su montura actúan como medio para ir moviendo la cámara al ritmo de la bóveda celeste, pudiéndose dar tiempos de exposición largos (habitualmente de 10 a 20 min), durante los cuales se utiliza el telescopio, con una estrella en el campo, para ir comprobando que el seguimiento sea correcto y, si se da el caso, realizar suavemente las oportunas correcciones de posición.

Hay quien tiene una montura ecuatorial pero sin motor que la automatice. En tal caso es preciso armarse de una buena dosis de paciencia y, mirando una estrella a través del telescopio con fuertes aumentos, ir girando con regularidad el mando del movimiento ecuatorial durante todo el tiempo que dure la exposición. Este método manual no tiene otro inconveniente que la incomodidad y la prueba de pericia, con lo que puede conseguirse idénticos resultados que cuando la cámara está sobre un instrumento automático.

En astronomía, y por este procedimiento, se consiguen excelentes resultados mediante teleobjetivos de 135 o 200 mm, porque sus campos son mucho más amplios que los de los telescopios y, por lo tanto, pueden registrar objetos de gran tamaño aparente. Por ejemplo, cometas, regiones extensas de la Vía Láctea, especialmente en las zonas de Sagittarius, Capricornus, Scorpius, Aquila, etc., en las que podrán verse numerosos cúmulos, nebulosas y una indefinible nueve de miles de estrellas. Nebulosas concretas que son extensas, como M 42 de Orión, M 8 de Sagittarius, Rosetta de Monoceros, etc., o zonas particularmente curiosas de constelaciones, incluyendo cúmulos abiertos como el Doble Cúmulo de Perseus, Las Pléyades o M 44 de Cáncer.

Con esta técnica fotográfica pueden seguirse las oscilaciones luminosas de estrellas variables de todo tipo, en particular si el teleobjetivo es de 200 mm o incluso 300 mm. Se trata de obtener diversas fotografías de la misma estrella en noches diferentes (o de una misma noche, si su periodo es corto). La variable quedará con distinta intensidad en cada foto, lo que se aprecia fácilmente en relación con las estrellas vecinas. Incluso pueden registrarse distintas variables en una misma imagen, teniendo en cuenta el campo relativamente grande que abarca. En todo caso debe cuidarse que el tiempo de exposición y las condiciones de cada fotografía sean iguales, a fin de compararlas con facilidad.

También pueden fotografiarse asteroides si son relativamente brillantes, distinguiéndolos entre las estrellas al obtener más de una foto con intervalos de 24 horas, tiempo suficiente como para que muestren su movimiento.

Pero sin duda alguna, los teleobjetivos son ideales para fotografiar los eclipses de Luna. Se hace imprescindible el empleo de película de color, puesto que el hecho más atractivo de tales eclipses lo constituyen las distintas coloraciones que van adquiriendo la penumbra y la sombra de la Tierra proyectadas sobre nuestro satélite. Fotografiar un eclipse de Luna es muy fácil, pero conseguir un buen resultado homogéneo en todas las fotos que se obtengan resulta bastante difícil, dada la fuerte diferencia de intensidad lumínica en los distintos momentos del eclipse. Cuando se inicia, la Luna está llena, con la más alta luminosidad; mientras dura la fase parcial, la zona iluminada sigue siendo intensa, con lo cual, si no se desea que quede sobreexpuesta, apenas permite apreciar detalles en la zona de sombra. Por el contrario, si se da un tiempo de exposición adecuado para registrar la sombra, la sobreexposición de la parte iluminada causa un efecto desastroso. Y en la fase total, cuando más interesante resulta fotografiar las coloraciones de la sombra, hay eclipses en los que esta muy luminosa y otros en los que es muy oscura, apenas perceptible.

Por todo lo expuesto, se hace difícil determinar a priori los tiempos de exposición y acertarlos. Además, hay que tener en cuenta que la fase parcial de un eclipse total tiene una duración del orden de tres a cuatro horas, tiempo suficiente para que la Luna haya pasado de estar cerca del horizonte a alcanzar una considerable altura o viceversa, con la consecuente alteración de la intensidad lumínica (desde el comienzo de la fase penumbral al final puede durar de cinco a seis horas). Por otra parte, un eclipse no puede ensayarse la semana anterior para corregir fallos; ni siquiera las anotaciones de los tiempos de exposición de un eclipse pueden tomarse al pie de la letra en el siguiente.

Lo que procede en un eclipse es no ahorrar película y obtener muchas fotografías. Si el plan propuesto es, por ejemplo, realizar una toma cada diez minutos, el plan definitivo debería ser obtener cuatro seguidas cada diez minutos, cada una de ellas con ligeras variaciones en los tiempos de exposición o diafragma, tanto por encima como por debajo del valor previsto. Con ello se desecharán tres cuartas partes de las fotos, pero se tendrá casi la certeza de que la colección definitiva será buena. El aficionado debe olvidar la idea de ahorrar negativos; un fenómeno como este no ocurre cada día y merece la pena asegurar el resultado y olvidarse del precio de un carrete de más.

Con telescopio

Esto ya es más difícil. El reducido campo de los telescopios y sus habituales vibraciones o la turbulencia hacen que la fotografía requiera una considerable experimentación antes de obtener buenos resultados. Después, cuando el aficionado ha ido superando los pequeños inconvenientes, los resultados son sumamente gratificantes.

Hay unas exigencias indispensables para obtener fotografías a través de un telescopio si se quiere registrar algo más que la Luna: a) el telescopio debe ser, como mínimo, medianamente potente; b) su montura, ecuatorial automática, debe ser de gran solidez y estabilidad. Ninguno de estos dos requisitos los cumplen los telescopios de bajo precio que hay en el mercado, aunque cuenten con montura ecuatorial, que es el argumento que esgrimen los fabricantes para indicar en su publicidad que con ellos pueden obtenerse fotografías. Si un telescopio no tiene una montura sólida, muy rígida (lo cual implica un considerable peso), es imposible que pueda aguantar una cámara sin desestabilizarse y es imposible que puedan obtenerse fotografías con un tiempo de exposición largo (aunque sólo se trate de segundos) sin que el telescopio no acuse la más mínima vibración. Por lo tanto, quien tenga aspiraciones de fotografiar los astros por medio de un telescopio, debe proveerse de un muy buen telescopio.

Los reflectores en general y los refractores de fluorita –gracias a la ausencia de aberraciones cromáticas y a su menor relación focal en comparación con otros refractores- son adecuados para la fotografía de cielo profundo, porque permiten tiempos de exposición más cortos. En cambio, los refractores de grandes focales suelen brillar por la nitidez de sus imágenes cuando se fotografía con ellos el Sol, la Luna y los planetas, virtud que comparten los catadióptricos de mejor calidad del tipo Schimidt-Cassegrain y Maksutov.

A través de un telescopio las fotografías deben efectuarse con cámaras reflex (para poder enfocar la imagen por el interior de las mismas no por el visor adicional) a las que debe poder retirarse todo el bloque del sistema óptico, ya que, en este caso, el telescopio actúa de objetivo. La cámara sólo sirve, pues, como chasis protector de la película, lo que implica que el portaoculares del telescopio debe tener suficiente recorrido como para que el foco (donde se forma la imagen) pueda quedar en el plano de la película, cosa que no ocurre con todos los telescopios, especialmente con algunos Newton.

Existen diversas técnicas para este tipo de fotografía que van desde colocar, como se ha dicho, la película en el plano focal, hasta utilizar una lente Barlow para conseguir una leve amplificación o un ocular para una amplificación fuerte. Este último caso prácticamente sólo se emplea en la fotografía planetaria que, dicho sea de paso, es la más difícil de realizar porque los tiempos de exposición que deben darse son de unos pocos segundos, suficientes para detectar la borrosidad producida por la turbulencia. En exposiciones tan cortas suele suceder que el espejo de la cámara reflex, al dispararse, hace vibrar el telescopio aunque se accione mediante cable (el cual debe utilizarse siempre en astronomía). Este problema tiene una solución eficaz; con una mano se aguanta una cartulina negra que tape la boca del telescopio y con la otra se dispara la cámara; después de esperar unos segundos para que se estabilice el instrumento, se separa la cartulina y se cuentan los segundos que quieran darse de exposición, al final, se tapa de nueva la boca del telescopio, procurando no tocar el tubo y, finalmente se cierra la cámara.

Para retratar el Sol, la Luna o Júpiter recurriremos al telescopio como objetivo fotográfico, pero a diferencia de las exposiciones para el cielo profundo, el tiempo será mucho menor, de unos segundos como máximo. Asimismo, podremos trabajar a foco directo como en el cielo profundo o bien utilizar los oculares para amplificar la imagen, algo que no puede hacerse con las galaxias y las nebulosas, porque el aumento implica que la relación focal resultante se multiplica, lo que exigiría, a su vez exposiciones larguísimas. No obstante, hay que advertir de antemano que ningún otro campo de la fotografía astronómica como el relativo a los planetas plantea tantas dificultades. En oposición a lo ocurrido históricamente con el estudio fotográfico del universo lejano, que ha aportado información de valor incalculable a los astrónomos, nunca podremos fotografiar un planeta, cual sea éste, con la misma calidad de imagen con la que podemos observarlo visualmente.

La fotografía de la Luna no suele presentar problemas. Requiere tiempos de exposición muy cortos (entre centésimas de segundo y un segundo, según la luminosidad del telescopio y la potencia), durante los cuales apenas se registrarán vibraciones. Pero otras fotografías requieren que el sistema automático del telescopio funcione muy bien o que se disponga de un visor-guía muy potente para efectuar correcciones en el seguimiento, como son las que precisan tiempos de exposición largos. Este visor-guía suele ser un telescopio de tipo refractor colocado en paralelo sobre el principal, o puede ser también un visor fuera de eje, accesorio que se coloca delante de la cámara y que permite enviar a un ocular la imagen de una estrella situada en el borde del mismo campo que abarca la fotografía. A través del telescopio las fotografías de objetos débiles, como una galaxia, por ejemplo, se obtienen directamente en el foco primario, es decir, sin ocular ni Barlow, que es la única forma de conseguir el mayor campo posible y la máxima luminosidad.

En cuanto a las emulsiones, hoy día hay en el mercado excelentes películas en color, con sensibilidades medias-altas y grano relativamente pequeño que hacen innecesaria la utilización, casi en exclusiva, de material blanco-negro para la fotografía astronómica como ocurría unos años atrás, cuando las películas en color eran mucho menos sensibles.

Tampoco debe utilizarse películas de muy alta sensibilidad, aunque se trate de fotografiar objetos débiles, porque el contraste que proporcionan y la resolución son menores que los de una película de tipo medio. Es preferible dar un tiempo de exposición más largo sobre una emulsión de 800 ISO, por ejemplo, que la mitad del tiempo sobre 1600 ISO. En el primer caso la fotografía saldrá mucho más contrastada y con detalles más finos que en el segundo, aunque ambas lleguen a captar el mismo número de estrellas.

Asimismo que no debe abusarse de los tiempos de exposición. El llamado efecto de reciprocidad hace que una película fototográfica tenga un tiempo determinado de saturación y que, a partir de ahí, ya no registre ningún astro más débil. Además, si los tiempos de exposición son largos, suelen ser más perjudiciales los resplandores parásitos que pueda haber en el firmamento, a veces inapreciables a simple vista.

Lo que debe hacer todo aficionado principiante es obtener en una misma noche varias fotografías del mismo objeto, con diferentes tiempos de exposición, y anotar cuidadosamente todos los datos. De esta forma podrá elegir la mejor fotografía y saber sus parámetros para otra ocasión.

Digitalización con cámara CCD

Se trata de una abreviatura a la denominación inglesa Charge-Coupled Device, un dispositivo de acoplamiento de carga en el que la luz incide en un chip electrónico muy sensible. Las prestaciones de las cámaras CCD se orientan, fundamentalmente, a todo el abanico de posibilidades para aplicar los sistemas informáticos a la fotografía astronómica.

Por tanto, una cámara CCD es un dispositivo detector de la imagen proporcionada por el telescopio que la transforma en señal electrónica y que se reproduce en la pantalla del ordenador. La cámara, en sí, es pequeña (más o menos como una fotográfica), pero luego requiere un elemento interface y, naturalmente, el ordenador, que suele ser un PC normal, provisto del correspondiente software especial.

Para hacerse una idea de las posibilidades de una cámara CCD baste decir que con ellas es posible extraer, aumentando el contraste o variando la intensidad de la luz, detalles en áreas que normalmente no suelen ser visibles en algunas nebulosas y galaxias. Hasta hace poco, su precio era prohibitivo, pero en la actualidad una CCD viene a costar lo mismo que una cámara réflex de paso universal, por lo que toda una multitud de astrofotógrafos ha abandonado las técnicas antiguas para apostar por esta nueva vertiente instrumental.

Dotado de una cámara CCD y un programa de memoria para la localización de objetos celestes, el telescopio del aficionado llega a su máximo exponente en cuanto a equipamiento para la observación del cielo tanto visual como fotográfica.

Las ventajas que ofrece sobre la fotografía convencional son múltiples: un detector CCD es mucho más sensible que la película fotográfica y sus tiempos de exposición muchísimo más cortos. Las imágenes no son estáticas, por lo que puede evitarse la saturación de los puntos brillantes y jugar variando los contrastes para ver detalles que no se muestran a primera vista. Son susceptibles de ser mejoradas y analizadas en programas informáticos de tratamiento de imágenes, lo que permite la obtención directa de datos, tales como medidas angulares, posiciones, intensidades luminosas, etc., y eliminar la subjetividad de las mediciones realizadas “a ojo”. Varias imágenes de un mismo astro pueden sumarse para obtener mayores resoluciones y contrastes. Varias imágenes de zonas colindantes pueden unirse para formar mosaicos de gran campo. Aunque se trabaje en blanco/negro, pueden obtenerse tríos de imágenes con los filtros complementarios de color para luego reproducir en el ordenador los colores naturales, etc.

De todo ello, lo más importante es la altísima sensibilidad y el que puedan trabajar en zonas selectivas del espectro que permiten mitigar, en parte, los problemas de la polución luminosa de las ciudades. Cualquier telescopio puede ampliar su límite de luminosidad en varias magnitudes mediante una CCD.

Las cámaras CCD también tienen sus inconvenientes. Uno de ellos es que el tamaño del elemento sensor (el chip) de las cámaras que se usan a nivel aficionado es muy pequeño y, según sea el telescopio, no llega a cubrir todo su campo. Un chip más grande implica un precio muy elevado y una muy alta capacidad del ordenador.

Otro inconveniente es que exigen telescopios de alta calidad, especialmente en su mecanismo ecuatorial, en su estabilidad y en la precisión del sistema de enfoque del portaoculares (que se recomienda esté también motorizado). Una cámara CCD en un telescopio mediocre, aparte de proporcionar deficientes resultados, acabará poniendo muy nervioso a quien intente hacerla funcionar. Pero, por otra parte, resulta absurdo pensar en el uso de cámaras CCD en telescopios mediocres porque el precio de la cámara podría ser ya de por sí superior al del propio instrumento. Digamos que una buena cámara vale tanto como un telescopio catadióptrico de 200 mm de abertura, que es el instrumento mínimo que se recomienda para ellas, aunque en realidad, también se pueden conseguir excelentes imágenes colocándolas tras un teleobjetivo fotográfico, siempre que esté muy bien mecanizado sobre una montura ecuatorial.

La astronomía CCD ha hecho variar los hábitos de los aficionados en poco tiempo. Ahora los aficionados avanzados ya no toman notas en el ocular ni pasan largas horas obteniendo fotografías y soportando el frío o la humedad de las noches. Hoy día tienen telescopios automatizados en el exterior de la vivienda o en la cúpula del observatorio que manipulan a distancia cómodamente sentados ante un ordenador en una habitación climatizada. Además, registran unas imágenes que les permiten “ver” mucho mas lejos de lo que hace unos años apenas se podía llegar a soñar.