Astrofotografía

La astrofotografía , también conocida como imagen astronómica , es la fotografía o la captura de imágenes de objetos astronómicos , eventos celestes o áreas del cielo nocturno . La primera fotografía de un objeto astronómico (la Luna ) se tomó en 1839, ^{[ 1 ]} pero no fue hasta finales del siglo XIX que los avances tecnológicos permitieron la fotografía estelar detallada. Además de poder registrar los detalles de objetos extensos como la Luna , el Sol y los planetas , la astrofotografía moderna tiene la capacidad de capturar imágenes de objetos fuera del espectro visible del ojo humano, como estrellas tenues , nebulosas y galaxias . Esto se logra mediante exposiciones prolongadas, ya que tanto las cámaras de película como las digitales pueden acumular y sumar fotones durante largos períodos de tiempo, o mediante el uso de filtros ópticos especializados que limitan los fotones a una determinada longitud de onda.

La fotografía con tiempos de exposición prolongados revolucionó el campo de la investigación astronómica profesional, registrando cientos de miles de estrellas y nebulosas invisibles al ojo humano. Se construyeron telescopios ópticos especializados y cada vez más grandes, esencialmente como grandes cámaras para registrar imágenes en placas fotográficas . La astrofotografía desempeñó un papel fundamental en los estudios del cielo y la clasificación estelar, pero con el tiempo ha incorporado sensores de imagen cada vez más sofisticados y otros equipos y técnicas diseñados para campos específicos.

Dado que casi toda la astronomía observacional actual utiliza la fotografía, el término "astrofotografía" suele referirse a su uso en la astronomía amateur , que busca imágenes estéticamente agradables más que datos científicos. Los aficionados utilizan una amplia gama de equipos y técnicas especiales.

Salvo algunas excepciones, la fotografía astronómica emplea largas exposiciones, ya que tanto las cámaras analógicas como las digitales pueden acumular fotones de luz durante largos periodos de tiempo. La cantidad de luz que incide sobre la película o el detector también aumenta al incrementar el diámetro de la óptica primaria (el objetivo ) utilizada. Las zonas urbanas generan contaminación lumínica, por lo que los equipos y observatorios que realizan fotografía astronómica suelen ubicarse en lugares remotos para permitir largas exposiciones sin que la película o los detectores se vean afectados por la luz parásita.

Dado que la Tierra está en constante rotación, los telescopios y el equipo se giran en sentido contrario para seguir el movimiento aparente de las estrellas (denominado movimiento diurno ). Esto se logra mediante el uso de monturas ecuatoriales o altazimutales controladas por computadora para mantener los objetos celestes centrados mientras la Tierra rota. Todos los sistemas de montura de telescopio sufren errores de seguimiento inducidos debido a la imperfección de los motores, la comba mecánica del telescopio y la refracción atmosférica. Los errores de seguimiento se corrigen manteniendo un punto de mira seleccionado, generalmente una estrella guía , centrado durante toda la exposición. A veces (como en el caso de los cometas ) el objeto a fotografiar está en movimiento, por lo que el telescopio debe mantenerse constantemente centrado en él. Este guiado se realiza mediante un segundo telescopio montado en la misma montura, llamado telescopio guía, o mediante un guiador fuera del eje, un dispositivo con un prisma o divisor de haz óptico que permite al observador ver la misma imagen en el telescopio que está tomando la fotografía. El guiado se realizaba antiguamente de forma manual durante toda la exposición, con un observador situado junto al telescopio (o dentro de él) corrigiendo los errores para mantener la cruz sobre la estrella guía. Desde la llegada de los sistemas controlados por ordenador, esto se consigue mediante un sistema automatizado tanto en equipos profesionales como de aficionados.

La fotografía astronómica fue uno de los primeros tipos de fotografía científica ^{[ 2 ]} y casi desde sus inicios se diversificó en subdisciplinas, cada una con un objetivo específico, incluyendo cartografía estelar , astrometría , clasificación estelar , fotometría , espectroscopia , polarimetría y el descubrimiento de objetos astronómicos como asteroides , meteoros , cometas , estrellas variables , novas e incluso planetas desconocidos . Estos a menudo requieren equipos especializados como telescopios diseñados para imágenes precisas, para un amplio campo de visión (como las cámaras Schmidt ) o para trabajar en longitudes de onda de luz específicas. Las cámaras CCD astronómicas pueden enfriar el sensor para reducir el ruido térmico y permitir que el detector registre imágenes en otros espectros, como en la astronomía infrarroja . También se utilizan filtros especializados para registrar imágenes en longitudes de onda específicas.

El desarrollo de la astrofotografía como herramienta científica fue impulsado principalmente a mediados del siglo XIX por experimentadores y astrónomos aficionados , o los llamados " científicos caballeros " (aunque, como en otros campos científicos, no siempre eran hombres). Debido a las largas exposiciones necesarias para capturar objetos astronómicos relativamente débiles, hubo que superar muchos problemas tecnológicos. Estos incluían lograr telescopios lo suficientemente rígidos para que no se desviaran del foco durante la exposición, construir mecanismos de rotación que pudieran girar la montura del telescopio a una velocidad constante y desarrollar métodos para mantener un telescopio apuntando con precisión a un punto fijo durante un largo período de tiempo. Los primeros procesos fotográficos también tenían limitaciones. El proceso del daguerrotipo era demasiado lento para registrar algo que no fueran los objetos más brillantes, y el proceso de colodión húmedo limitaba las exposiciones al tiempo que la placa podía permanecer húmeda. ^{[ 4 ]}

El primer intento conocido de fotografía astronómica fue realizado por Louis Jacques Mandé Daguerre , inventor del proceso del daguerrotipo que lleva su nombre, quien intentó fotografiar la Luna en 1839. Los errores de seguimiento al guiar el telescopio durante la larga exposición hicieron que la fotografía resultara en una mancha borrosa e indistinta. John William Draper , profesor de química de la Universidad de Nueva York, médico y experimentador científico, logró realizar la primera fotografía exitosa de la Luna un año después, el 23 de marzo de 1840, tomando una imagen de daguerrotipo de 20 minutos de duración con un telescopio reflector de 5 pulgadas (13 cm) . ^{[ 5 ]} 

Es posible que el Sol haya sido fotografiado por primera vez en un daguerrotipo de 1845 por los físicos franceses Léon Foucault e Hippolyte Fizeau . El físico italiano Gian Alessandro Majocchi intentó sin éxito obtener una fotografía de un eclipse solar total durante un eclipse que tuvo lugar en su ciudad natal, Milán, el 8 de julio de 1842. Posteriormente, relató su intento y las fotografías en daguerrotipo que obtuvo, en las que escribió:

Unos minutos antes y después de la totalidad, se expuso una placa yodada en una cámara a la luz de la delgada media luna, obteniéndose una imagen nítida; sin embargo, otra placa expuesta a la luz de la corona durante dos minutos durante la totalidad no mostró el más mínimo rastro de actividad fotográfica. La luz de la corona, condensada por una lente durante dos minutos durante la totalidad, sobre una hoja de papel preparada con bromuro de plata, no produjo ninguna alteración fotográfica. ^{[ 6 ]}

La corona solar del Sol fue fotografiada con éxito por primera vez durante el eclipse solar del 28 de julio de 1851. El Dr. August Ludwig Busch, director del Observatorio de Königsberg, dio instrucciones a un daguerrotipista local llamado Johann Julius Friedrich Berkowski para que fotografiara el eclipse. El propio Busch no estaba presente en Königsberg (actualmente Kaliningrado , Rusia), sino que prefirió observar el eclipse desde la cercana Rixhoft. El telescopio utilizado por Berkowski estaba acoplado a un heliómetro de Königsberg de 6 ½ pulgadas (17 cm) y tenía una apertura de tan solo 2,4 pulgadas (6,1 cm) y una distancia focal de 32 pulgadas (81 cm) . Inmediatamente después del comienzo de la totalidad, Berkowski expuso una placa de daguerrotipo durante 84 segundos en el foco del telescopio y, al revelarla, obtuvo una imagen de la corona. También expuso una segunda placa durante unos 40 a 45 segundos, pero se arruinó cuando el Sol emergió de detrás de la Luna. ^{[ 7 ]} El astrónomo británico Warren De la Rue realizó estudios fotográficos más detallados del Sol a partir de 1861. ^{[ 8 ]}     

La primera fotografía de una estrella distinta del Sol fue un daguerrotipo de la estrella Vega, realizado por el astrónomo William Cranch Bond y el fotógrafo y experimentador de daguerrotipos John Adams Whipple , los días 16 y 17 de julio de 1850 con el gran refractor de 15 pulgadas del Observatorio del Harvard College . ^{[ 9 ]} En 1863, el químico inglés William Allen Miller y el astrónomo aficionado inglés Sir William Huggins utilizaron el proceso de placa de colodión húmedo para obtener el primer espectrograma fotográfico de una estrella, Sirius y Capella . ^{[ 10 ]} En 1872, el médico estadounidense Henry Draper , hijo de John William Draper, registró el primer espectrograma de una estrella (Vega) que mostraba líneas de absorción . ^{[ 10 ]} 

La fotografía astronómica no se convirtió en una herramienta de investigación seria hasta finales del siglo XIX, con la introducción de la fotografía de placa seca . ^{[ 11 ]} Fue utilizada por primera vez por Sir William Huggins y su esposa Margaret Lindsay Huggins , en 1876, en su trabajo para registrar los espectros de objetos astronómicos. En 1880, Henry Draper utilizó el nuevo proceso de placa seca con un telescopio refractor de 11 pulgadas (28 cm) corregido fotográficamente fabricado por Alvan Clark ^{[ 12 ]} para realizar una exposición de 51 minutos de la Nebulosa de Orión , la primera fotografía de una nebulosa jamás realizada. Un avance en la fotografía astronómica se produjo en 1883, cuando el astrónomo aficionado Andrew Ainslie Common utilizó el proceso de placa seca para registrar varias imágenes de la misma nebulosa en exposiciones de hasta 60 minutos con un telescopio reflector de 36 pulgadas (91 cm) que construyó en el patio trasero de su casa en Ealing, a las afueras de Londres. Estas imágenes mostraron por primera vez estrellas demasiado débiles para ser vistas por el ojo humano. ^{[ 13 ] [ 14 ]}    

El primer proyecto de astrometría fotográfica de todo el cielo , el Catálogo Astrográfico y la Carta del Cielo , se inició en 1887. Fue llevado a cabo por 20 observatorios que utilizaban telescopios fotográficos especiales de diseño uniforme, denominados astrógrafos normales , con una apertura de aproximadamente 330 mm ( 13 pulgadas ) y una distancia focal de 3,4 m (11 pies ) . Estos telescopios estaban diseñados para crear imágenes con una escala uniforme en la placa fotográfica de aproximadamente 60 segundos de arco /mm, cubriendo un campo de visión de 2° × 2°. El objetivo era cartografiar con precisión el cielo hasta la magnitud 14 , pero el proyecto nunca se completó.    

A principios del siglo XX se produjo la construcción mundial de telescopios refractores y sofisticados telescopios reflectores de gran tamaño, diseñados específicamente para la fotografía. Hacia mediados de siglo, telescopios gigantes como el telescopio Hale de 5,1 m (200 pulgadas)   y el telescopio Samuel Oschin de 120 cm (48 pulgadas) en el Observatorio Palomar ampliaron los límites de la fotografía analógica.  

Se lograron algunos avances en el campo de las emulsiones fotográficas y en las técnicas de hipersensibilización de gas formador , enfriamiento criogénico ^{[ 15 ]} y amplificación de luz, pero a partir de la década de 1970, tras la invención del CCD, las placas fotográficas fueron reemplazadas gradualmente por imágenes electrónicas en observatorios profesionales y aficionados. Los CCD son mucho más sensibles a la luz, no pierden sensibilidad con exposiciones largas como lo hace la película (" fallo de reciprocidad "), tienen la capacidad de registrar en un rango espectral mucho más amplio y simplifican el almacenamiento de información. Los telescopios ahora utilizan muchas configuraciones de sensores CCD, incluyendo matrices lineales y grandes mosaicos de elementos CCD equivalentes a 100 millones de píxeles, diseñados para cubrir el plano focal de telescopios que anteriormente usaban placas fotográficas de 10 a 14 pulgadas (25 a 36 cm) . 

A finales del siglo XX se produjeron avances en la obtención de imágenes astronómicas gracias al desarrollo de nuevos equipos, como la construcción de telescopios gigantes de espejos múltiples y segmentados . También se introdujeron telescopios espaciales, como el Telescopio Espacial Hubble . Al operar fuera de la turbulencia atmosférica, la luz ambiental dispersa y las inclemencias del tiempo, el Telescopio Espacial Hubble, con un diámetro de espejo de 2,4 metros (94 pulgadas) , puede registrar estrellas de hasta magnitud 30, unas 100 veces más tenues que las que podía registrar el Telescopio Hale de 5 metros del Monte Palomar en 1949. 

La astrofotografía es un pasatiempo popular entre fotógrafos y astrónomos aficionados. Las técnicas abarcan desde cámaras analógicas y digitales básicas con trípode hasta métodos y equipos orientados a la obtención de imágenes avanzadas. Los astrónomos aficionados y los constructores de telescopios aficionados también utilizan equipos caseros y dispositivos modificados.

Medios de comunicación

Las imágenes se graban en muchos tipos de soportes y dispositivos de imagen, incluyendo cámaras réflex de objetivo único , película de 35 mm , película de 120, cámaras réflex digitales de objetivo único , cámaras astronómicas CCD y CMOS de fabricación comercial, tanto sencillas para aficionados como de nivel profesional, cámaras de vídeo e incluso webcams comerciales utilizadas para la captura de imágenes con Lucky .

La película convencional de venta libre se ha utilizado durante mucho tiempo para la astrofotografía. Las exposiciones de la película varían desde segundos hasta más de una hora. La película en color disponible comercialmente está sujeta a un fallo de reciprocidad en exposiciones largas, en el que la sensibilidad a la luz de diferentes longitudes de onda parece disminuir a ritmos diferentes a medida que aumenta el tiempo de exposición, lo que lleva a un cambio de color en la imagen y una sensibilidad reducida en general en función del tiempo. Esto se compensa, o al menos se reduce, enfriando la película (véase Fotografía con cámara fría ). Esto también se puede compensar utilizando la misma técnica que se usa en la astronomía profesional, que consiste en tomar fotografías en diferentes longitudes de onda que luego se combinan para crear una imagen en color correcta. Dado que la película es mucho más lenta que los sensores digitales, los pequeños errores de seguimiento se pueden corregir sin un efecto muy perceptible en la imagen final. La astrofotografía con película está perdiendo popularidad debido a los menores costos de mantenimiento, la mayor sensibilidad y la comodidad de la fotografía digital .

Desde finales de la década de 1990, los aficionados han seguido el ejemplo de los observatorios profesionales en la transición de la película a los CCD digitales para la astrofotografía. Los CCD son más sensibles que la película, lo que permite tiempos de exposición mucho más cortos, y tienen una respuesta lineal a la luz. Se pueden capturar imágenes con múltiples exposiciones cortas para crear una exposición larga sintética. Las cámaras digitales también tienen pocas o ninguna pieza móvil y la capacidad de ser operadas remotamente mediante un control remoto infrarrojo o conexión a una computadora, lo que limita las vibraciones. Dispositivos digitales sencillos, como las cámaras web, se pueden modificar para permitir el acceso al plano focal e incluso (tras cortar algunos cables) para fotografía de larga exposición . También se utilizan cámaras de vídeo digitales. Existen muchas técnicas y equipos comerciales para acoplar cámaras réflex digitales (DSLR) e incluso cámaras compactas básicas a telescopios. Las cámaras digitales de consumo sufren de ruido de imagen en exposiciones largas, por lo que existen muchas técnicas para enfriar la cámara, incluyendo el enfriamiento criogénico . Las empresas de equipos astronómicos también ofrecen ahora una amplia gama de cámaras CCD astronómicas diseñadas específicamente para este fin, completas con hardware y software de procesamiento. Muchas cámaras DSLR disponibles comercialmente tienen la capacidad de tomar exposiciones prolongadas combinadas con imágenes secuenciales ( de lapso de tiempo ), lo que permite al fotógrafo crear una película del cielo nocturno. Las cámaras CMOS están reemplazando cada vez más a las cámaras CCD en el sector amateur. ^{[ 16 ]} Los sensores CMOS modernos ofrecen mayor eficiencia cuántica, menor ruido térmico y de lectura, y velocidades de lectura más rápidas que los sensores CCD disponibles comercialmente. ^{[ 17 ]}

Procesamiento posterior

Tanto las imágenes de cámaras digitales como las de películas escaneadas suelen ajustarse con software de procesamiento de imágenes para mejorarlas. En un ordenador, las imágenes se pueden aclarar y manipular para ajustar el color y aumentar el contraste. Las técnicas más sofisticadas implican capturar múltiples imágenes (a veces miles) para combinarlas mediante un proceso aditivo que permite mejorar la nitidez , superar la turbulencia atmosférica , evitar problemas de seguimiento, resaltar objetos débiles con una baja relación señal-ruido y filtrar la contaminación lumínica.

Las imágenes de cámaras digitales también pueden requerir un procesamiento adicional para reducir el ruido de la imagen debido a exposiciones prolongadas, incluyendo la sustracción de un "fotograma oscuro" y un procesamiento llamado apilamiento de imágenes o " Shift-and-add ". Existen paquetes de software comerciales, gratuitos y de código abierto disponibles específicamente para la manipulación de imágenes fotográficas astronómicas. ^{[ 18 ]}

La técnica de " imágenes de suerte " es una técnica secundaria que consiste en grabar un vídeo de un objeto en lugar de tomar fotografías estándar de larga exposición. El software puede seleccionar las imágenes de mayor calidad, que luego se pueden apilar. ^{[ 19 ]} Esta técnica se utiliza normalmente para la observación de objetos planetarios y ayuda a superar las condiciones atmosféricas.

Color y brillo

Las imágenes astronómicas, como las de la astronomía observacional y la fotografía espacial , muestran objetos y fenómenos astronómicos con distintos colores y brillos, y a menudo como imágenes compuestas. Esto se hace para resaltar diferentes características o reflejar distintas condiciones, lo que hace necesario tener en cuenta dichas condiciones.

Las imágenes que intentan reproducir el color y la apariencia reales de un objeto o fenómeno astronómico deben considerar muchos factores, incluido cómo funciona el ojo humano. Particularmente bajo diferentes condiciones atmosféricas, las imágenes deben evaluar varios factores para producir imágenes analizables o representativas, como las imágenes de misiones espaciales desde la superficie de Marte , ^{[ 20 ]} Venus ^{[ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]} o Titán .

Hardware

El equipo astrofotográfico utilizado por astrónomos no profesionales varía considerablemente, ya que abarca desde fotógrafos aficionados que capturan imágenes estéticamente agradables hasta astrónomos aficionados muy dedicados que recopilan datos para la investigación científica. Como pasatiempo, la astrofotografía presenta numerosos desafíos que deben superarse y que difieren de la fotografía convencional y de lo que se suele encontrar en la astronomía profesional.

Dado que la mayoría de las personas viven en zonas urbanas , el equipo suele necesitar ser portátil para poder trasladarlo lejos de las luces de las grandes ciudades y evitar la contaminación lumínica urbana . Los astrofotógrafos urbanos pueden usar filtros especiales de banda estrecha o contra la contaminación lumínica y técnicas avanzadas de procesamiento informático para reducir la luz ambiental urbana en el fondo de sus imágenes. También pueden limitarse a fotografiar objetos brillantes como el Sol, la Luna y los planetas. Otro método que utilizan los aficionados para evitar la contaminación lumínica es instalar, o alquilar tiempo, en un telescopio operado remotamente en un lugar con cielo oscuro. Otros desafíos incluyen la configuración y alineación de telescopios portátiles para un seguimiento preciso, trabajar dentro de las limitaciones del equipo comercial, la durabilidad del equipo de monitoreo y, a veces, el seguimiento manual de objetos astronómicos durante largas exposiciones en una amplia gama de condiciones climáticas.

Algunos fabricantes de cámaras modifican sus productos para utilizarlos como cámaras de astrofotografía, como la Canon EOS 60Da , basada en la EOS 60D pero con un filtro infrarrojo modificado y un sensor de bajo ruido con mayor sensibilidad a la radiación alfa de hidrógeno para una mejor captura de las nebulosas de emisión de hidrógeno rojo. ^{[ 24 ]}

También existen cámaras diseñadas específicamente para astrofotografía amateur, basadas en sensores de imagen disponibles comercialmente. Estas cámaras permiten refrigerar el sensor para reducir el ruido térmico en exposiciones largas, ofrecen lectura de imágenes en formato RAW y se pueden controlar desde un ordenador para la captura automatizada de imágenes. La lectura de imágenes en formato RAW permite un mejor procesamiento posterior al conservar todos los datos originales, lo que, junto con el apilamiento de imágenes, facilita la obtención de imágenes de objetos tenues del espacio profundo.

Con una capacidad de captura en condiciones de luz muy bajas, algunos modelos específicos de webcams son populares para la fotografía solar, lunar y planetaria. En su mayoría, se trata de cámaras con enfoque manual que incorporan un sensor CCD en lugar del más común CMOS. Se retiran los objetivos de estas cámaras y se acoplan a telescopios para grabar imágenes, vídeos o ambos. En técnicas más recientes, se graban vídeos de objetos muy débiles y se combinan los fotogramas más nítidos para obtener una imagen fija con un contraste aceptable. Las Philips PCVC 740K y SPC 900 se encuentran entre las pocas webcams preferidas por los astrofotógrafos. Cualquier smartphone que permita exposiciones largas puede utilizarse para este fin, pero algunos teléfonos cuentan con un modo específico para astrofotografía que combina varias exposiciones.

Configuración de equipos

Fijo o trípode

Los tipos más básicos de fotografías astronómicas se realizan con cámaras estándar y lentes fotográficas montadas en una posición fija o sobre un trípode. A veces se incluyen objetos en primer plano o paisajes en la toma. Los objetos fotografiados son constelaciones , configuraciones planetarias interesantes, meteoros y cometas brillantes. Los tiempos de exposición deben ser cortos (menos de un minuto) para evitar que la imagen de las estrellas se convierta en una línea alargada debido a la rotación de la Tierra. Las distancias focales de las lentes de la cámara suelen ser cortas, ya que las lentes más largas mostrarán un rastro de imagen en cuestión de segundos. Una regla práctica llamada regla de los 500 establece que, para mantener las estrellas como puntos,

Tiempo máximo de exposición en segundos = 500 / Distancia focal en mm × Factor de recorte

independientemente de la apertura o la configuración ISO . ^{[ 25 ]} Por ejemplo, con un objetivo de 35 mm en un sensor APS -C , el tiempo máximo es 500 / 35 × 1,5 ⁠ ≈ 9,5 s. Un cálculo más preciso tiene en cuenta el paso de píxel y la declinación . ^{[ 26 ]}

Permitir que las estrellas se conviertan intencionalmente en líneas alargadas en exposiciones que duran varios minutos o incluso horas, lo que se conoce como " rastros estelares ", es una técnica artística que se utiliza en ocasiones.

Soportes de seguimiento

Las monturas para telescopios que compensan la rotación de la Tierra se utilizan para exposiciones más largas sin que los objetos se vean borrosos. Estas incluyen monturas ecuatoriales comerciales y dispositivos ecuatoriales caseros como los seguidores de puertas de granero y las plataformas ecuatoriales . Las monturas pueden sufrir imprecisiones debido al juego en los engranajes, el viento y un equilibrio imperfecto, por lo que se utiliza una técnica llamada autoguiado como un sistema de retroalimentación cerrado para corregir estas imprecisiones. ^{[ 27 ]}

Las monturas de seguimiento pueden ser de dos tipos: de un solo eje y de doble eje. Las monturas de un solo eje se conocen comúnmente como seguidores estelares. Estos seguidores cuentan con un único motor que acciona el eje de ascensión recta , lo que permite que la montura compense la rotación de la Tierra. Los seguidores estelares requieren que el usuario se asegure de que la montura esté alineada polarmente con alta precisión, ya que no pueden corregir el eje de declinación secundario, lo que limita los tiempos de exposición.

Las monturas de doble eje utilizan dos motores para accionar simultáneamente los ejes de ascensión recta y declinación. Esta montura compensa la rotación de la Tierra accionando el eje de ascensión recta, de forma similar a un seguidor de estrellas. Sin embargo, mediante un sistema de autoguiado, también se puede accionar el eje de declinación secundario, compensando los errores de alineación polar y permitiendo tiempos de exposición significativamente más largos. ^{[ 28 ]}

Fotografía "a cuesta arriba"

La fotografía astronómica con cámara acoplada es un método en el que se monta una cámara/lente sobre un telescopio astronómico ecuatorial. El telescopio se utiliza como telescopio guía para mantener el campo de visión centrado durante la exposición. Esto permite que la cámara utilice un tiempo de exposición más prolongado y/o una lente de mayor distancia focal, o incluso que se acople a algún tipo de telescopio fotográfico coaxial con el telescopio principal.

Fotografía del plano focal del telescopio

En este tipo de fotografía, el telescopio mismo se utiliza como la "lente" que recoge la luz para la película o CCD de la cámara. Aunque esto permite utilizar la magnificación y la capacidad de captación de luz del telescopio, es uno de los métodos de astrofotografía más difíciles. ^{[ 29 ]} Esto se debe a las dificultades para centrar y enfocar objetos a veces muy tenues en el estrecho campo de visión, lidiar con vibraciones magnificadas y errores de seguimiento, y el gasto adicional del equipo (como monturas de telescopio suficientemente robustas, monturas de cámara, acopladores de cámara, guías fuera del eje, telescopios guía, retículas iluminadas o autoguiadores montados en el telescopio principal o el telescopio guía). Hay varias formas diferentes de acoplar cámaras (con lentes extraíbles) a telescopios astronómicos de aficionados, entre ellas: ^{[ 30 ] [ 31 ]}

• Foco primario : en este método, la imagen producida por el telescopio incide directamente sobre la película o el CCD sin ningún elemento óptico intermedio ni ocular del telescopio.
• Proyección positiva : Método en el que se utiliza el ocular del telescopio ( proyección ocular ) o una lente positiva (colocada después del plano focal del objetivo del telescopio) para proyectar una imagen mucho más ampliada directamente sobre la película o el CCD. Dado que la imagen se amplía con un campo de visión reducido, este método se utiliza generalmente para la fotografía lunar y planetaria.
• Proyección negativa : este método, al igual que la proyección positiva, produce una imagen ampliada. Se coloca una lente negativa, generalmente una lente Barlow o un teleconvertidor fotográfico , en el cono de luz situado delante del plano focal del objetivo del telescopio.
• Compresión : La compresión utiliza una lente positiva (también llamada reductor focal ), colocada en el cono convergente de luz antes del plano focal del objetivo del telescopio, para reducir la magnificación total de la imagen. Se utiliza en telescopios de distancia focal muy larga, como los Maksutov y Schmidt-Cassegrain , para obtener un campo de visión más amplio o para reducir la relación focal del sistema, aumentando así su velocidad . ^{[ 32 ]}

Cuando el objetivo de la cámara no se puede quitar (o no se puede quitar), un método común es la fotografía afocal , también llamada proyección afocal . En este método, tanto el objetivo de la cámara como el ocular del telescopio están unidos. Cuando ambos están enfocados al infinito, la trayectoria de la luz entre ellos es paralela ( afocital ), lo que permite a la cámara fotografiar prácticamente cualquier cosa que el observador pueda ver. Este método funciona bien para capturar imágenes de la Luna y planetas brillantes, así como imágenes de campo estrecho de estrellas y nebulosas. La fotografía afocal era común en las cámaras de consumo de principios del siglo XX, ya que muchos modelos tenían objetivos no extraíbles. Su popularidad ha aumentado con la introducción de las cámaras digitales compactas , dado que la mayoría de los modelos también tienen objetivos no extraíbles.

Filtros

Los filtros se pueden clasificar en dos tipos: de banda ancha y de banda estrecha. Los filtros de banda ancha permiten el paso de un amplio rango de longitudes de onda, eliminando pequeñas cantidades de contaminación lumínica. Los filtros de banda estrecha solo permiten el paso de luz de longitudes de onda muy específicas, bloqueando la mayor parte del espectro.

Los filtros astronómicos suelen venir en juegos y se fabrican según estándares específicos para que distintos observatorios puedan realizar observaciones con la misma calidad. Un estándar común en la comunidad astronómica es el Johnson Morgan UVB, diseñado para igualar la respuesta cromática de un CCD a la de una película fotográfica. Sin embargo, existen más de 200 estándares disponibles. ^{[ 33 ]}

Telescopio remoto

El acceso rápido a internet a finales del siglo XX, junto con los avances en monturas de telescopios controladas por ordenador y cámaras CCD, permite el uso de telescopios remotos para astrónomos aficionados que no están conectados a grandes centros de observación, facilitando así la investigación y la obtención de imágenes del cielo profundo. Esto permite al observador controlar un telescopio a distancia, en un lugar oscuro. Los observadores pueden capturar imágenes a través de los telescopios utilizando cámaras CCD.

La captura de imágenes se puede realizar independientemente de la ubicación del usuario o de los telescopios que desee utilizar. Los datos digitales recopilados por el telescopio se transmiten y visualizan al usuario a través de Internet. Un ejemplo de operación remota de un telescopio digital para uso público a través de Internet es el Observatorio Bareket .

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  Fotografía tomada con una cámara réflex digital montada en un trípode con un objetivo de 18-55 mm.
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  Cámara fija montada sobre trípode capturando estelas de estrellas.
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  Rastros de estrellas fotografiados en órbita terrestre desde la Estación Espacial Internacional
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  Imagen fija de un eclipse solar tomada con una cámara réflex digital con  objetivo de 500 mm , con trípode.
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  Vía Láctea , exposición de 1 minuto con película ISO 800, lente gran angular, montada sobre un telescopio ecuatorial.
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  Cometa Hale-Bopp , cámara con un objetivo de 300 mm acoplado
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  Imagen de la galaxia de Andrómeda tomada en el foco primario con un telescopio Schmidt-Newton de 8" f/4.
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  Las nebulosas Laguna y Trífida en un montaje de dos exposiciones de película tomadas con un telescopio Schmidt-Newton de 8 pulgadas, guiado manualmente.
• 
  Mosaico de cuatro paneles en falso color de la Nebulosa de Orión, con datos de infrarrojo cercano en el canal rojo y datos H-alfa en los canales verde y azul, tomado con un telescopio Ritchey-Chrétien de 8" f/8 y una cámara monocromática con filtros.
• 
  Imagen de la luna tomada con una cámara digital Nikon Coolpix P5000 mediante proyección afocal a través de un telescopio Schmidt-Cassegrain de 8 pulgadas.
• 
  La Luna fotografiada mediante la técnica afocal , utilizando 10 segundos de vídeo apilados para crear la imagen final.
• 
  Composición de varias fotografías tomadas con una cámara réflex digital mediante proyección ocular desde un telescopio Schmidt-Cassegrain de 8 pulgadas, compiladas en Photoshop .
• 
  Imagen de Saturno obtenida mediante proyección negativa ( lente Barlow ) con una cámara web acoplada a un telescopio newtoniano de 250 mm . Se trata de una imagen compuesta, creada a partir del 10 % de las mejores exposiciones de un total de 1200 imágenes.
• 
  Júpiter fue fotografiado utilizando la técnica afocal , empleando 10 segundos de vídeo apilados para crear la imagen final.

Astrofotógrafos

• Bakich, Michael E. (2003). La enciclopedia de Cambridge de astronomía amateur . Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 0-521-81298-4OCLC 50511043​​ 
• Michael R. Peres (2007). La enciclopedia fundamental de la fotografía: imagen digital, teoría y aplicaciones, historia y ciencia . Taylor & Francis. pág.  508. ISBN 978-0-240-80740-9.
• WikiHOW - Cómo fotografiar el cielo nocturno (Astrofotografía)

• "Fotografía celeste"  . Encyclopædia Britannica . Vol. 21 (11.ª ed.). 1911. págs. 523–525 . 
• Amplia colección de fotografías astronómicas tomadas desde el Observatorio Lick, procedentes del Archivo Digital de Registros del Observatorio Lick, Colecciones Digitales de la Biblioteca de la UC Santa Cruz.
• Cronología de la historia de la astrofotografía: 1800-1860 , 1861-1900
• Una de las primeras fotografías del Sol (tomada en 1845).
• Peter Abrahams: Los inicios de la astrofotografía
• Ricky Leon Murphy: Cámaras CCD frente a película fotográfica profesional (astronomyonline.org)
• La historia de la astrofotografía (astrosurf.com)
• Técnicas de astrofotografía – Astropix.com
• Descripción de los tipos de imágenes utilizadas en astrofotografía.
• Documental sobre la belleza de la fotografía espacial, producido por Off Book (serie web).
• Guía para principiantes de astrofotografía (Cielos y telescopios)
• ¿Qué es la astrofotografía ?