- Qué es una CCD
- Cómo funciona
- Partes de una CCD
- CCD y fotografía
- Sensibilidad ASA
- Se forma la imagen
- Empezar a trabajar
- Precios
- Algunos modelos
- Resultados
- CCD y astrofotografía
- Seguidor automático
- Calibrar la imagen
- Astrometría CCD
- Buscar cometas...
- Nuevos modelos
- Fabricar una CCD
- Dónde comprar
- ¿Me aburriré de ella?
- Cómo trabajo yo
- Mis resultados
- Algunos expertos
- Mas información
¿Qué es una CCD?
Una cámara CCD (siglas que corresponden a "Charge Coupled Device" o Dispositivo de Carga Acoplada, DCA en castellano) es un sistema captador de imagen formado por una pastilla semiconductora (chip) de tecnología MOS, sobre la cual se han grabado con técnicas especiales miles de condensadores: cada uno de ellos se forma colocando un conductor en la superficie del silicio semiconductor (sustrato) quedando el conductor y el sustrato separador por un estrecho aislante. Cada uno de estos minúsculos "condensadores" es un elemento de imagen ("picture element" o pixel, en inglés), capaces de convertir y acumular electrones a medida que reciben fotones.
En la imagen, chip CCD en el fondo del cabezal.
Si se aplica una tensión al conductor se formará en el sustrato, inmediatamente debajo del mismo, una región de deplexión en la cual se pueden acumular y mantener cargas eléctricas; es decir, si se aplica una tensión positiva al conductor la región de deplexión se forma y si deseamos inyectar cargas negativas en esa región la carga se mantendrá allí: así pues las cargas que en un condensador normal se mantienen en las placas conductoras -separadas una de la otra por la capa de aislante- en el chip se albergan en una zona inmediatamente debajo del conductor.
Este dispositivo fue desarrollado en 1970 por los investigadores norteamericanos Boyle y Smith, de los Laboratorios Bell, en principio sin ninguna utilidad astronómica; posteriormente se empleó en Astronomía y el redescubrimiento del cometa Halley en 1982, a cargo del mítico telescopio "Hale" de Monte Palomar, avivó el interés del colectivo profesional por esta nueva técnica: actualmente prácticamente cualquier astrónomo o astronomista pudiente la emplea a diario en sus trabajos rutinarios, ya que aporta objetividad a los mismos y le permite colaborar con los profesionales al acercarse a la calidad de sus trabajos.
Las cámaras de televisión funcionan con 3 chips CCD (cada uno para un color primario: rojo, verde y azul) habiendo relegado al clásico tubo de imagen al olvido; las tan conocidas videocámaras domésticas emplean un único chip pero con un juego de 3 filtros de color: el efecto final es similar a una adición cromática.
¿Cómo funciona ?
El funcionamiento es sencillo: la pastilla semiconductora (chip) presenta una serie de pequeños "condensadores" o elementos de imagen, formados por tres capas: una superior sensible a la luz, una intermedia aislante y una inferior que actúa como "almacén" de electrones; cuando un haz de luz llega a esta superficie los fotones inciden en la capa superior originando electrones: aproximadamente por cada dos fotones que se reciben al menos uno de ellos origina un electrón; la capa inferior va acumulando los electrones que se forman, aunque no todos son de origen luminoso, pues la propia electrónica puede originar electrones no de origen luminoso sino térmico: por esto cuanto más baja sea la temperatura de funcionamiento, tanto mayor es el rendimiento y menor el ruido; esto obliga a que los chips estén refrigerados con un dispositivo semiconductor (basado en el Efecto Peltier) que "roba" el calor sobrante: en las cámaras más avanzadas existen dos de estos dispositivos, lo que permite no sólo regular la temperatura de trabajo (e incrementa el rendimiento), sino obtener temperaturas más reducidas y, por tanto, mejores imágenes.Después de un determinado tiempo de exposición a la luz (tiempo de integración, variable entre 0,01 s y 90 minutos, en la práctica algo menos debido a la polución lumínica del cielo) un circuito adecuado va "leyendo" los pixels, uno a uno de manera ordenada y secuencial, por el procedimiento de ir "corriendo" o deplazando las cargas acumuladas en cada uno de los pixels, como drenando el chip. Cuando se han leído todos los pixels otros circuitos dirigen estas cargas de tal modo que pueden reconstruir una imagen, en base al siguiente convenio: alto número de cargas son zonas brillantes, bajo número de cargas zonas oscuras.
Para los más curiosos: la estructura de un registro de desplazamiento acoplado por carga (CCD) funciona porque a lo largo de las superficies del substrato se localiza un array de electrodos de conducción (llamados pixels o fotositos). Supongamos un array de 4 electrodos adyacentes -A1 a A4- que están gobernados por 4 señales de reloj: en el primer ciclo t1 del reloj mientras en el condensador A1 tenemos carga en el A2 y A3 no la hay; en el siguiente paso del reloj t2 la zona de deplexión bajo A1 persiste mientras que se forma una nueva bajo A3. En el siguiente ciclo t3 se forma una zona de deplexión debajo de A2 con lo cual la carga de A1 se extiende hasta A3 a través de A2: como resultado la carga se ha repartido por toda la región extendida. Durante los dos intervalos t2 y t3 una y otra región están sin formar, empujando la carga hacia A3 para que en el intervalo siguiente t4 la carga existente originalmente en A1 se desplace lateralmente hasta la zona A3: ya hemos desplazado la carga...
Disposiciones especiales deben hacerse para inyectar carga en la primera región de deplexión cuando se requiera y para detectar presencia o ausencia de carga en la última región de deplexión; estas inyecciones y detecciones se realizan siempre en sincronismo con la señal del reloj.Como es natural en todo circuito, siempre existe una cierta disipación de energía en la carga cuando ésta se transfiere en el registro de desplazamiento, siendo por ello necesario incluir provisión para refrescar la carga periódicamente a lo largo de toda la estructura. Un ejemplo de CCD simple puede ser el chip Intel 2464 CCD: la memoria contiene 256 registros de desplazamiento recirculantes cada uno con 256 bits; con una capacidad de 256x256 ó 65.536 bits (64 Kb en total) la memoria tiene únicamente una línea de entrada y otra de salida de datos; un chip CCD como este podría emplearse (y se usa) en un fax, pues leería y enviaría telefónicamente, una vez procecasa la señal a través de un módem, una imagen línea a línea: un chip lineal similar se emplea habitualmente en un escáner de sobremesa.
Partes de una CCD
Se puede decir que de tres: la primera es el cabezal, un pequeño dispositivo con la forma y el tamaño adecuado para cobijar y proteger en su interior el chip sensible a la luz y, a la vez, poder acoplarse en el portaocular del telescopio (o en el seguidor guía, si queremos emplearla para hacer seguimiento astrofotográfico clásico).
El segundo es un dispositivo controlador que convierte la señal recibida en legible para el ordenador; finalmente la parte que falta la forman los cables de conexión al ordenador, que irán al puerto del mismo con sus correspondientes tornillos de sujeción (que evitan tirones y desconexiones accidentales).
Dependiendo del modelo de cámara habrá mayor o menor complejidad en su aspecto, pero básicamente tenemos siempre el cabezal y la parte con la microelectrónica: en algunas cámara todo esto está dentro del cabezal, de manera que el usuario sólo ve una "cabeza" que se acopla al telescopio y unos cables que llegan hasta el ordenador, sin partes intermedias.
A ello se ha de añadir la fuente de alimentación, elemento pasivo que sólo toma la corriente alterna de la red eléctrica y la convierte en contínua, con el voltaje y amperaje adecuado para el funcionamiento; algunos modelos pueden trabajar con la corriente del encendedor del coche, aunque para ello se precisaría también un ordenador portátil, cuyo precio actual no está al alcance de todos los bolsillos...
Para permitir que el calor del chip se disipe en el aire -por conductividad- casi todos los modelos presentan una serie de "aletas" en el cabezal, lo cual le da un aspecto muy típico... hay quien, para mejorar el rendimiento de las aletas, emplea un pequeño ventilador con la idea de forzar el movimiento del aire alrededor del cabezal: dicen que da un mejor resultado final y sale más barato que otras técnicas de refrigeración (como por agua, con hielo normal o incluso hielo seco); si no favorecen la formación de escarcha en el chip, son válidas.
En estos últimos casos podemos encontrarnos con un voluminoso bidón de agua, cajas de madera con aislamiento para el hielo o cualquier otro "ingenio" similar...
CCD y fotografia
Al estar basada en una pastilla semiconductora de silicio (dispositivo digital) es capaz de aprovechar con una eficiencia cuántica elevada un flujo de luz: por "eficiencia cuántica" se entiende el "rendimiento" de una determinada técnica a la hora de "atrapar" o "retener" de una manera adecuada los fotones incidentes. Si tenemos en cuenta que de 100 fotones que un film fotográfico recibe sólo aprovecha 2 ó 3, frente a los 5-6 de los mejores filmes astronómicos, notaremos que la tecnología fotográfica es de un rendimiento muy bajo; cualquier CCD de las más baratas tiene, por contra, un rendimiento que puede alcanzar o incluso rebasar como media el 50% (en ciertas longitudes de onda puede subir al 70-80%): de 100 fotones incidentes es capaz de retener y convertir al menos 50. Está bien clara su rentabilidad y potencia.
Esquema de la típica astrocámara fotográfica clásica; en la astrocámara CCD el chip irá en el lugar del film, siempre en el plano focal del sistema óptico.
La guía fuera del eje puede estar ocupada por otra CCD, con lo cual el seguimiento puede ser casi perfecto.
El chip es más sensible, en general, a la luz de onda larga que a la corta: es tanto como decir que la luz roja la aprovecha mejor que la azul y violeta, por lo cual los astros que presenten color rojo o naranja aparecerán más brillantes que los azules o violetas; este aparente "defecto" puede paliarse o aumentarse con filtros de color, según desee el usuario.
Además de esto las imágenes son analizables por medios digitales (ordenadores), se puede disponer de un almacenamiento masivo de imágenes en un volumen mínimo (discos magnéticos, magneto-ópticos y ópticos en un futuro próximo), lo que no ocurre con los frágiles y voluminosos archivos en placas de vidrio de los centros profesionales; también permite una fácil transmisión de imágenes a larga distancia por medio de internet o correo electrónico y, finalmente, la suma de varias imágenes en una (adición electrónica) posibilita efectuar exposiciones "virtuales" de varias horas: por ejemplo en enero de 1994 un grupo de 9 tomas de 25 minutos cada una (exposición virtual de 3,75 horas) permitió la captura del cometa Halley, con un brillo de 26ª magnitud, cuando estaba más allá de los 2.800 millones de kilómetros... vamos, igual que una toma fotográfica clásica.
Sensibilidad ASA
No es fácil hacer comparaciones, ya que las técnicas fotográficas y CCD son muy diferentes (por ejemplo el chips suele trabajar entre los 400 y 900 nm), pero si comparamos los tiempos que es preciso emplear con cada uno de los sistemas para alcanzar una determinada magnitud, puede decirse que cualquier CCD tiene una sensibilidad entre 10.000 y 100.000 ASA al menos, dependiendo del modelo de chip, la electrónica y demás consideraciones.Dicho de este modo alguien puede no enterarse, pero si lo expresamos de otra manera queda más claro: trabajando con un telescopio catadióptrico de 203 mm de abertura y 2 m de focal (f: 10) se puede capturar un satélite de Saturno, cuya magnitud sea 14ª, en 5-10 segundos según el modelo de cámara: fotográficamente ello no es posible en el mismo tiempo.
Cualquier cúmulo globular con estrellas de magnitud 12 en adelante, queda perfectamente representado sobre el monitor de un ordenador en ese mismo tiempo de exposición: fotográficamente puede ser preciso al menos 10-15 minutos para obtener resultados mínimamente estéticos.
Si hablamos ya de nebulosas, galaxias o quasares la diferencia es abismal: integraciones de 5-20 segundos bastan para capturar todas las zonas interiores de la nebulosa M 42 (Orión), mientras que una fotografía apenas si habría registrado la zona del Trapecio y los jirones más brillantes de la nebulosa, mientras que cualquier galaxia necesitaría un mínimo de 5-10 minutos para comenzar a tomar forma: 20 segundos bastan para que las galaxias M 31, M 33 ó M 81 comiencen a definirse en el monitor; 60 segundos permiten tomar ya buenas exposiciones y 240 segundos (4 minutos) bastan y sobran para seguir las supernovas que puedan aparecer en cualquiera de ellas... la fotografía habitual no puede igualar estas proezas con estas exposiciones.
Una sensibilidad tan elevada en ocasiones es molesta: por ejemplo cuando se quiere cartografiar la superficie lunar o estudiar grupos de manchas solares; en estos casos es preciso emplear duplicador de focal y usar un filtro neutro denso, en el primer caso, o un filtro solar muy denso en el segundo: incluso así es fácil que el "blooming" (molesta línea brillante de saturación) estropee la toma o fastidie bastante...
Se forma la imágen
Las cargas eléctricas que se han ido acumulando en los pixels van saliendo del chip de manera ordenada, por filas y columnas: después son manipuladas por los circuitos digitales adecuados, según un protocolo determinado, de manera que al final ese conjunto reticulado de "manchitas" claras y oscuras forman una imagen, una especie de mapa de bits brillantes y oscuros, de modo similar a una fotografía aunque aquí los granos de plata son los pixels. El propio ordenador se encarga de enviar al monitor, a la velocidad de refresco adecuada, la imagen para producir el efecto de imagen estática.
Resolución. La resolución de una astrocámara CCD depende de tres parámetros: el número de pixels del chip, el tamaño de cada pixel (medido en mm) y la focal del telescopio; a mayor números de pixels, mayor cantidad de elementos en la imagen, pero cuanto más pequeños sean los pixels y mayor la focal, también será mayor la resolución obtenida en la imagen final. Esto se nota al capturar estrellas binarias próximas: podemos obtener un manchón alargado, con las componentes fundidas, o dos imágenes estelares separadas que corresponden a los componente; en este último caso el sistema binario está correctamente resuelto.
Dependiendo de la electrónica de la cámara (el número de bits que emplea para gestionar la imagen) se obtienen más o menos niveles de gris: de esta manera una cámara que trabaje con 8 bits podrá leer 256 niveles: desde 0 (negro absoluto) hasta 255 (totalmente blanco), mientra que una cámara con 10 bits podrá leer 1.024 niveles distintos: desde 0 (negro total) hasta 1.023 (blanco total). Cuantos más niveles de gris tengamos, tanto mejor para nosotros porque luego la imagen puede ser mejorada electrónicamente (procesada), obteniendo de ellas mayores resultados: por ello las cámaras más baratas trabajan con 8 bits, mientras que las más caras lo hacen con 10, 12 ó más bits por imagen.
Los modelos de cámaras más avanzados pueden trabajar también en color, empleando para ello una rueda de filtros y sumando electrónicamente al menos 3 tomas, cada una en un color (rojo, verde y azul): es una "adición cromática" similar a la que emplean las sondas espaciales para retransmitirnos fotografías en color o las videocámaras domésticas.
¿Qué necesito para trabajar?
Verdaderamente bastante poco: un telescopio (cualquier modelo, marca, montura, diámetro o focal sirve), un ordenador y la CCD. Si nos ceñimos sólo a la CCD se puede decir que algunos modelos pueden trabajan indistintamente bajo MS Windows o bajo Macintosh, plataformas totalmente diferentes en cuanto a su manejo pero que, en el fondo, proporcionan los mismos resultados visuales o astronómicos; algunas marcas sólo trabajan con PCs.Sea cual sea el modelo del ordenador yo aconsejo, por prudencia y seguridad, disponer de una unidad externa de almacenamiento de datos: un zip, un magneto-óptico (de 230 ó 640 Mb por diskette en los modelos actuales) o un disco duro; no importa el soporte (siempre que sea fiable) lo que importa es el espacio de almacenamiento. Con el tiempo las imágenes que iremos adquiriendo día a día nos llegarán a ocupar tanto espacio en el ordenador, que merecerá la pena disponer de copias de seguridad o de un soporte externo en el cual guardar todas las imágenes adquiridas: el ordenador puede dañarse o formatearse, pero las copias de seguridad perdurarán a salvo...
La cámara precisa una fuente de alimentación que se conecta a la red y le proporciona el bajo voltaje (12 voltios casi siempre) y el amperaje adecuado (1 Amperio o poco más); la cámara se conecta al puerto paralelo (PC) o al de impresora/módem (Macintosh) y poco más, porque el resto lo hace el software desde el ordenador. Los manuales con las instrucciones, ¡ay!, suelen venir en inglés de modo que el usuario o bien lee esta lengua o con el diccionario y paciencia puede entender el funcionamiento. De todos modos algunas cámaras tienen unos menús muy intuitivos, con los cuales el usuario no puede perderse casi nunca... lo mejor es probar y seguir probando, con la completa seguridad de no estropear nada, o consultar a cualquier aficionado que trabaje con esta tecnología.
Además del ordenador y de la CCD el usuario necesita programas adecuados para la manipulación de imágenes: Picture Publisher, Fractal Design Painter, Corel Graphics Pack o Adobe Photoshop son los programas ideales (y encarecidamente recomendados) para efectuar mosaicos, solapamientos o tratamiento digital profesional. De todas maneras los modelos más recientes, incluso los baratos, incorporan ya en su propio software las herramientas adecuadas no sólo para efectuar un completo análisis de las tomas (como astrometría o fotometría), sino para manipular digitalmente las imágenes aplicando diferentes filtros y algoritmos profesionales.
Precios
Bien, el precio depende bastante de varios aspectos: el primero de ellos es la calidad o potencia de la cámara, puesto que a modelos más avanzados precios más elevados y a la inversa; el segundo es que no es lo mismo comprarla directamente al fabricante que en la tienda de la esquina: una misma cámara (comprada directamente en el extranjero o importada) puede sufrir en su precio un elevado incremento (por ejemplo el 10-30% ó incluso superior), más que nada porque el importador tiene que vivir de algo y ese algo es, precisamente, el producto que vende....Pero no se piense que se necesitan modelos muy caros (más de 500.000 pesetas) para comenzar a trabajar y obtener buenos resultados: una barata y sencilla cámara ST-4, de 8 bits, puede costar alrededor de las 150.000 pesetas (mucho menos si es de segunda o tercera mano... el precio de reventa puede estar próximo a las 100.000 pesetas) mientras que otra con una electrónica mejor puede subir ya a las 250.000, 500.000 ó incluso rebasar el millón de pesetas dependiendo de sus prestaciones finales.
Algunos modelos muy baratos, como los Pixel de Meade, parece ser que han dado problemas a todos los usuarios que han comprado estas cámaras: antes de adquirir una, merece la pena dirigir un mail a las listas astronómicas españolas solicitando información sobre su comportamiento...
Es preciso hacer una aclaración: los modelos de cámaras más avanzados (ST-6, ST-7 y ST-8) disponen también de chips mayores, de manera que pueden empaquetar un número más elevado de pixels y, por tanto, no sólo abarcan un campo visual mayor (con una misma focal), sino que proporcionan imágenes de una calidad mucho más elevada que los modelos más sencillos y asequibles. Sin embargo la nueva ST-5C es un modelo barato (895$), tiene electrónica de 16 bits y prestaciones casi tan potentes como las de series superiores... merece la pena apostar por ella.
Además si se puede comprar directamente al fabricante (norteamericano o inglés) o se fabrica uno mismo la cámara es posible ahorrarse algo en el precio.
Como los precios oscilan con bastante frecuencia, recomiendo buscar en cualquier revista astronómica nacional o extranjera los nuevos modelos: estarán más acualizados que los míos.
¿Qué modelo puedo comprar?
Depende de qué se quiera hacer con ella y cuánto dinero tenga el aficionado: si uno tiene "mano libre" puede elegir el modelo más caro del mercado; claro que si se es un pobre aficionado sin recursos la elección es más sencilla. De cualquier modo, aquí presento una selección de los 18 modelos más usuales (hay más, desde luego, pero algunos son variantes de los anteriores) con denominaciones, precios, electrónicas, número de pixels y fabricante.|
ST-4 |
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ST-5C |
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ST-6 |
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ST-7 |
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ST-8 |
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SX MX-5 |
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Pixcel 255 |
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EDC-1000 |
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EDC-1000HR |
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CWIP-S |
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SpecIM |
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Pictor 208XT |
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Pictor 216XT |
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Pictor 416XT |
1.695$ |
16 |
768 x 512 |
Meade |
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Cryocam |
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Astro Link |
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Lynxx |
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Pegasus |
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CCD800 |
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Para los que son aficionados al "de todo un poco" y no disponen de mucho dinero yo aconsejaría adquirir una ST-4 o similar: trabaja con sólo 8 bits, pero no anda mal de precio y la experiencia ganada con ella servirá, en el futuro, para trabajar con otros modelos si es que realmente su propietario está empeñado en comprar otra después. Esta cámara es polivalente, ya que permite tanto hacer seguimiento fotográfico (acoplada a un telescopio seguidor de 60-75 mm de apertura) como obtener imágenes de bastante calidad: si uno se cansa de su bajo rendimiento visual, siempre puede emplearla para hacer seguimiento digital y poner en el telescopio otro modelo más caro...
Actualmente han aparecido en el mercado nuevos modelos mejorados de la vieja (venerable más bien) ST-4, que son variantes o aportan ligeras mejoras en cuanto a la electrónica o tamaño del chip: la ST-6 es un buen ejemplo. Posteriormente se han presentado modelos casi profesionales de precio "astronómico" como son las ST-7 y ST-8, de electrónica casi profesional (10 a 12 bits). La ST-5C es nueva, barata (895$) y con sus 16 bits parece un compromiso "calidad-precio" entre el bajo precio de la ST-4 y la potencia de la ST-7.
Aunque tenemos otros modelos de cámaras, también de altas prestaciones (como la denominada Starlight Xpress MX-5 ) que trabaja con 12 bits pero tiene un precio verdaderamente asequible (157.000 pesetas) o incluso inferiores al de una ST-4 nueva... Antes de comprar, aconsejo siempre mirar y remirar precios, características y prestaciones.
¿Qué resultados se obtienen?
Dependen no sólo de la cámara, sino también del equipo empleado en los trabajos y, en buena medida, también de la imaginación del propietario que la utiliza.Hablando siempre de la sencilla y barata ST-4 (¿qué modelo puede ser más simple?) puedo decir que si ésta se acopla a un catadióptrico de 203 mm de abertura logra capturar astros de magnitud 15-16 en un minuto (dependiendo del estado lumínico del cielo: noches de Luna Nueva, ausencia de luces ambientales o aire limpio) y quizá llegar a la magnitud 17ª en 5 minutos: el campo abarcado con este instrumento, con una focal de 2 metros, apenas si llega a 4,5' o sube a 9' al reducir la focal a 1 metro; pese a esta aparente limitación estoy en disposición de medir distancias (como el diámetro aparente de Júpiter) con gran precisión.
Medición de distancias. Cualquier cámara CCD, incluso la más sencilla, dispone de un software capaz de medir matemáticamente distancias aparentes, separaciones entre pixels e incluso ángulos de posición, a partir de un pixel dado que se toma como referencia. Con esta posibilidad podemos medir, incluso con una alta precisión, diámetros aparentes: en esta imagen se ve una toma de Júpiter con una focal de 4 m en un SC-203 mm; el retículo está en puntos diametralmente opuestos de su ecuador (ángulo de posición: 90º), de manera que el software nos proporciona el diámetro aparente (37,81"): el valor real en ese momento era 37,85", por lo cual vemos que el error cometido es tan reducido como 0,04".
Pero si esta misma cámara la acoplo a un telescopio refractor de 75 mm de diámetro y 500 mm de focal (un simple buscador/seguidor fotográfico) el campo visual se amplía hasta los 19', el poder resolutivo disminuye un poquitín pero todavía puedo seguir capturando astros de magnitud 14-15 en menos de 50 segundos... asteroides, nebulosas, galaxias, satélites planetarios, cometas o incluso quasares están al alcance de esta "astrocámara digital" tan sencilla.
Como es más sensible al color rojo que al violeta si delante del objetivo inserto un filtro rojo intenso estaré estudiando el firmamento en luz casi monocromática, de modo que puedo dedicarme a examinar estrellas gigantes o enanas rojas, las cuales aparecerán más exageradas que las demás estrellas; las nebulosas rojizas (que contienen Hidrógeno ionizado) aparecen más destacadas que en luz integral, etc... Un conjunto de filtros de color me pueden permitir hacer fotometría, aunque sea básica o incluso corolimetría...
Como puede verse la imaginación del propietario puede suplir, en ocasiones, las muchas limitaciones instrumentales o del chip.
¿Es superior a la astrofotografía clásica?
No, siendo sinceros pero sí, siendo también sinceros.Me explico: la astrofotografía es más asequible a cualquiera, ya que requiere un equipo de partida más barato (cualquier cámara réflex desde las 15-20.000 pesetas, con un trípode y cable disparador basta), no necesita demasiado aprendizaje, captura campos celestes más amplios, tiene un espectro visual (escala de grises o color) más amplio y una resolución mayor en una misma superficie, pero los tiempos de exposición para astros débiles son siempre superiores a los 5-10 minutos, llegando en algunos casos a los 30, 45 ó incluso 60 minutos... esto requiere un equipo muy bueno, unos seguimientos estupendos y unas técnicas depuradas, que no todos los aficionados poseen.
Por contra cualquier toma CCD, incluso la de 30 segundos, alcanza ya magnitudes iguales o superiores a las de cualquiera de estas buenas fotografías, no es preciso gastar demasiado tiempo en preparativos (10 minutos como mucho, por cada noche), no cuesta dinero una vez comprado el equipo (por contra cada carrete nos puede salir carísimo, eso si llega a impresionarse y no nos lo estropean en el laboratorio fotográfico...), las tomas se pueden repetir una y otra vez, descartando las demás, hasta obtener una que para nuestro gusto sea perfecta, la imagen final se puede procesar para sacar de ella todo su fruto (ya nos olvidamos del laboratorio fotográfico casero) y lo que es más importante: esta imagen se puede remitir vía módem a otros aficionados o profesionales, que la analizarán o procesarán para obtener resultados casi profesionales.
Pero una CCD es más cara (al menos 4-5 veces más que un equipo fotográfico), su campo visual es más reducido, la imagen aparece siempre "cuadriculada" debido al menor número de elementos de imagen y todavía presenta menos niveles de gris que la fotografía clásica.
¿Qué tecnica es mejor?: las dos, una para obtener imágenes estéticamente bellas o con detalles nítidos y ricos, otra para efectuar trabajos casi profesionales en menos tiempo y con menos esfuerzo, al alcance de cualquier aficionado modesto. Las dos son complementarias, nunca opuestas.
Seguimiento fotográfico automático
La cámara CCD permite hacer también un buen seguimiento fotográfico, tanto de cara a la obtención de imágenes astrofotográficas clásicas como imágenes con CCD: para ello basta acoplar el cabezal a un telescopio buscador o seguidor y conectar los relés de la controladora a los motores del telescopio. El seguimiento será perfecto; si en vez de una cámara fotográfica utilizamos otra CCD para la toma de imágenes (como en el caso del autor, en la foto: una ST-4 para el seguimiento y una ST-6 para las imágenes) el resultado final es prácticamente perfecto, incluso con la montura mal orientada...
Seguimiento automático: como se aprecia en la imagen si al seguidor guía (o al guía fuera del eje, en este caso) se le acopla una CCD de baja calidad (por ejemplo una sencilla ST-4) y ésta puede actuar sobre los motores del telescopio por medio de los relés adecudos, el seguimiento puede ser casi perfecto, porque en cuanto el chip detecte el más mínimo movimiento (deriva) del astro que usa como referencia envía impulsos a los motores, con lo cual éstos van a actuar en consecuencia. El resultado es que el astro de referencia permanece constantemente centrado, con lo cual se anulan los defectos de guiado o apuntado, originados por una mala o pobre orientación en la montura.
Cuanto mayor sea el seguidor-guía (yo recomiendo un refractor de 60-75 mm), tanto más débiles son los astros que podemos emplear para el seguimiento.
Calibrar una imágen CCD
Para calibrar y dejar lista una imagen CCD es preciso, después de haber efectuado la exposición, capturar un campo oscuro y uno plano; más tarde se restan de la imagn original y ésta habrá quedado lista para un procesado posterior, que extraiga de ella todo su "jugo" oculto hasta el momento...
Calibración. Como se ve en el primer esquema (izquierda), comenzamos por tomar una corta exposición de un fondo uniformemente iluminado (el techo, por ejemplo) y la guardamos como "campo plano"; durante la noche se cubre el objetivo del telescopio y se obtienen tomas de diferente duración: se guardan con el nombre de "campos oscuros". La suma del campo plano y el campo oscuro (o incluso una suma de diferentes campos oscuros) crea una imagen calibrada que, restada de cualquier toma, remueve de la misma los defectos propios del chip.
Cada vez que se toma una imagen del cielo (en el segundo esquema, a la derecha) se habrá de restar la imagen calibrada, que hemos creado por el procedimiento anterior: con ello se eliminan todos los defectos inherentes al chip (como la inhomogeneidad de los pixels a la luz o el ruido térmico), quedando la imagen final libre de los defectos electrónicos no deseados.
¿Se puede hacer astrometría con ella?
Entendemos por astrometría la medición muy exacta de la posición (y movimientos) de astros sobre el firmamento, por diversos procedimientos. Una CCD permite medir la posición de estrellas o cuerpos astronómicos con un alto grado de precisión que, como poco, puede llegar a 0,1" o incluso menos.Nosotros podemos hacer astrometría (por ejemplo seguimiento de asteroides, como en esta toma) pero a condición de tener un telescopio con una apertura superior a 150-200 mm (para disponer de un poder resolutivo inferior a 1", si la turbulencia local lo permite), focal mediana o alta (mínimo 2 metros, preferiblemente 3 ó más), tener seguimiento automatizado y haber orientado el campo de la CCD correctamente.
Movimiento aparente del asteroide 1 Ceres sobre el fondo estrellado: para ello se adicionaron dos tomas, separadas por un intervalo de 10 minutos. El equipo empleado fue un SC-203 mm de abertura, 2 m de focal y una ST-4 (F. A. Violat).
Una focal corta puede ampliarse con el empleo de un duplicador de focal (lente de Barlow), preferentemente de buena calidad. Además de ello es preciso disponer de un buen banco de datos electrónico (por ejemplo a través de internet), para no confundir un nuevo asteroide con una estrella que nosotros no tenemos en el atlas astronómico pero que, ¡ay!, siempre ha estado ahí. Sería recomendable disponer del Atlas Millennium, pues demás de disponer de más de 1 millón de posiciones estelares, éstas son prácticamente exactas...
Si queremos emplearla para medir separaciones aparentes en estrellas dobles y múltiples, el movimiento aparente de estrellas de veloz desplazamiento o ángulos de posición en sistemas binarios se ha de tener en cuenta que el campo aparente de la misma debe estar correctamente orientado: ello se puede conseguir enfocando cualquier campo estelar y dejando el motor apagado unos segundos; los trazos estelares han de aparecer perfectamente paralelos en sentido "izquierda-derecha" (este-oeste), porque si aparecen levemente inclinados el campo no está correctamente orientado y por tanto las mediciones han quedado falseadas.
El aficionado que disponga de un instrumento mediano (al menos 200 mm de abertura) puede dedicarse a la tarea de buscar nuevos asteroides o seguir aquellos que están en la "lista crítica" y requieren nuevas mediciones de posición para determinar sus órbitas. Las imágenes, una vez procesadas adecuadamente, pueden remitirse a los organismos oficiales que las necesiten y nos las acepten porque se fían de nuestro método de trabajo. Si se quiere ser de utilidad al colectivo profesional aconsejo contactar con el OAM, grupo de aficionados mallorquines que ya han obtenidos muy buenos resultados en este campo.
Un buen artículo para comenzar es el escrito por mi amigo Juan Carlos Martínez, estudiante del Observatorio Nacional de Colombia, el cual se puede encontrar en internet bajo el epígrafe Astrometría CCD. No obstante, los más osados pueden comenzar ya leyendo:
¿Puedo buscar cometas, asteroides o supernovas?
Desde luego, a condición de disponer de un telescopio adecuado (al menos 150-200 mm de abertura), sobre montura ecuatorial motorizada, un buen banco de datos (como el Guide Star Catalogue o similar) que contenga cometas y asteroides, cúmulos y demás cuerpos de nuestra Galaxia: un buen atlas informatizado de calidad (no vale cualquiera: yo aconsejaría al menos el Atlas Millennium) nos evita "sustos" al poder discernir entre un nuevo asteroide y una estrella variable en crisis o estrellita enana roja. Si alguien necesita un buan catálogo o acceso a los mismos, en el Centro de Datos Estelares de Estrasburgo todos están disponibles.Aconsejo también disponer de cielos poco polucionados, mucha paciencia y conocer bien las diferentes técnicas básicas de cada campo.
Por ejemplo un buscador de cometas trabajará con astrocámaras que le proporcionen campos amplios (focales inferiores a 1.500 mm, salvo que trabaje con chips amplios) y una buena magnitud límite (al menos la 15ª), con la posibilidad de ampliar la focal del instrumento para diferenciar un cúmulo globular de un cometa todavía sin cola.
Un buscador (o seguidor) de asteroides necesita un instrumento con una focal larga para detectar, medir y seguir el movimiento del cuerpo sin tener que esperar un día entero entre las diferentes tomas: también se requiere un buen programa para manipular y tratar la imagen, medir el movimiento por medio del "parpadeo" (blinking) y poder enviar a los centros profesionales las tomas según el modelo normalizado que empleen.
Los buscadores de supernovas, finalmente, necesitan campos estelares que cubran, por lo menos, los 10-20' ó superiores: de lo contrario tendrán que hacer varias tomas de una misma galaxia cada noche, solapando luego las imágenes; es preciso, desde luego, disponer de un buen archivo de las estrellas que contiene cada una de las galaxias a estudiar, para no confundir estrellas de nuestra galaxia, nódulos gaseosos o asteroides con presuntas supernovas.
Y en todos los casos es aconsejable disponer de correo electrónico (e-mail), para anunciar a los demás compañeros de las listas astronómicas y organismos competentes este posible descubrimiento, pero antes es preferible estar muy seguro del mismo...
¿Qué diferencia hay entre los diferentes modelos?
Mucha, dependiendo del chip, su electrónica y la compañía que las comercialice...Por lo general los modelos más baratos tienen un chip de reducidas dimensiones que proporciona imágenes de 192 x 165 pixels como el de la ST-4; los chips medianos pueden tener 192 x 330 pixels como la EDC-1000, 378 x 240 en la CWIP-S, 375 x 242 en la ST-6 y los muy buenos hasta 754 x 488 (la EDC-1000HR) o los 500 x 290 de la Starlight Xpress MX-5, aunque después han aparecido los modelos ST-7 (de 768 x 512 pixels) y ST-8 que contienen nada menos que 1.536 x 1.024 pixels (1.572.864 en total) o la SpecIM, cuyo modelo avanzado ofrece un chip de 1.552 x 1.032 pixels, electrónica de 16 bits y un precio superior a los 2.450$. Sin embargo la muy nueva ST-5C ofrece una electrónica de 16 bits (compatible con PC y Macintosh) en un chip de 320 x 240 pixels a un precio muy asequible: 895$.
Los modelo Pictor (de Meade) oscilan entre los 495$ en el modelo sencillo (Pictor 208XT) a los 1.695$ en el más completo (Pictor 416XT), aunque casi todos los compañeros que las han probado no las recomiendan por sus problemas y defectos... De la nueva PixCel 237 (de Celestron) no tengo demasiada información, de manera que el interesado puede pasarse por su página web.
Estos modelos se pueden comparar con los 512 x 512 pixels de las videocámaras caseras, los 800 x 800 pixels del telescopio espacial "Hubble" o incluso los 2.048 x 2.048 en los mejores chips astronómicos profesionales (ahora incluso de 8.192 x 8.192 pixels).
De todos modos la microelectrónica avanza demasiado deprisa, de manera que sólo una información reciente puede dar una idea clara y veraz de las características técnicas, prestaciones o precios de los diferentes modelos: antes de comprar merece la pena pasar por las páginas web de cada fabricante o importador, o bien (si se quiere comprar una cámara de segunda mano) dirigir un mensaje a cualquiera de las listas astronómicas de habla hispana.
¿Puedo fabricarme yo una?
Sí, si se posee la suficiente habilidad manual para ello, además de mucha paciencia y algunos conocimientos de microelectrónica: el desembolso no es muy grande.Montar una CCD del tipo "Cookbook " no es sencillo, pero tampoco una tarea de titanes (al fin y al cabo no vamos a fabricar el chip, sino a unir unas piezas sueltas): basta adquirir las diferentes piezas en el proveedor, ensamblarlas correctamente, hacer algunas pruebas y bastantes ensayos hasta haber ajustado todo el equipo adecuadamente.
Como el chip trabaja mejor con temperaturas bajas (por debajo de 0º) se requiere un dispositivo que lo refrigere de modo adecuado, bien sea por medio de un módulo Peltier (que encarece ya el producto final), agua del grifo bombeada en un circuito cerrado, con hielo seco o cualquier procedimiento casero... en inventiva no nos gana nadie...
En nuestro país está comenzando a formarse un grupo de fabricantes de CCD caseras, los cuales han obtenido ya buenos resultados con estos modelos : antes de ponerse a fabricar una es mejor contactar con alguno de estos artesanos, quienes nos informarán de los riesgos, gastos, problemas y satisfacciones de la tarea. Un buen comienzo es remitir un mail al grupo que encabeza Juan Manuel Rodríguez Navarro, de Nerja (Málaga): podrá orientar al que empieza...
Ventajas: un bajo precio (sobre todo para los estudiantes), entretenimiento asegurado y ganar experiencia en este terreno; inconvenientes: se puede fracasar y tirar el dinero (además del tiempo) a la basura o se puedo montar un "híbrido mutante" que no funcione del todo bien nunca, con el consiguiente segundo intento (otro gasto más) y segundo fracaso. Quizá al tercer intento optemos por comprar una ya terminada...
Más información (¡en inglés!) en la página wvi.com/~rberry/cookbook.htm y en también castellano en www.lander.es/~astccdjr/cookbook.html.
Los usuarios de cámaras CCD deberían darse de alta en la lista CCD enviando un mail a ccd-request@wwa.com, en la cual podrá recibir (en inglés) más información y opiniones de otros usuarios.
¿Dónde puedo comprarlas?
En Estados Unidos o Inglaterra tenemos bastantes fabricantes y proveedores: en España no son muchas las empresas que las importan, pero es posible encontrar al menos dos o tres, de confianza, que nos ofrecen modelos variados a precios no muy disparatados...Para los poseedores de correo electrónico o acceso a internet este es un breve listado de direcciones en donde puede, además de consultar modelos, precios y características, comprar una con software astronómico:
- Meade Instruments Corporation: www.meade.com
- First Magnitude Corp.: www/wyoming.com/~Johnson/fmc.htm
- Adirondack Video Astronomy: ourworld.compuserve.com
- SBIG: www.sbig.com
- Astrostock: jonsanf@interserv.com
- Sirius Instruments: www.htennant.com/sirius
- Murnagham Instruments: www.murni.com
- Bruce Johnston Computing: members.aol.com/BJohns7764/BJCfix.htm
- Software Bisque: www.bisque.com/thesky
- Micro Luminetics: cryocam.com/ccd.htm
- Catalana de Telescopios: www.arrakis.es/~telescop
- Microciencia, S.A.: microciencia.com
- I.M.V.O.: www.arrakis.es/~imvo
¿Me aburriré con una CCD?
No lo creo, dado el abanico tan amplio de actividades que se pueden hacer con una CCD, incluso con un telescopio de 75-100 mm de abertura, no digamos ya si su abertura es superior a los 150, 200 mm ó más...Entre ellos se pueden citar los siguientes campos:
Luna: cartografía en alta resolución de la superficie lunar (limitada siempre por la turbulencia local), seguimiento de ocultaciones plenas o rasantes, avance del terminador de día en día, medición de las libraciones lunares, patrullaje para la búsqueda de TLPs.
Planetas: movimiento de los planetas (astrometría), estudios de la superficie de Marte de oposición en oposición, búsqueda de sus pequeñas lunitas, fases de Mercurio y Venus, ocultaciones estelares por planetas, estudios de los cinturones nubosos de Júpiter y Saturno, seguimiento diario de sus satélites, curvas de brillo de Urano y Neptuno a medida que cambia la distancia planeta-Sol-Tierra, seguimiento de Plutón, estudios de las nubes de Venus.
Cometas y asteroides: búsqueda de cometas o asteroides, medición del brillo de asteroides, colorimetría de asteroides con filtros de color, estudios visuales de cometas, seguimiento rutinario de asteroides para determinar mejor sus elementos orbitales (astrometría) o búsqueda y seguimiento de asteroides del Cinturón de Kuiper.
Mundo estelar: medición de los parámetros de las estrellas dobles y múltiples (separaciones y ángulos de posición), determinación del movimiento propio de estrellas cercanas (astrometría de precisión), medición del color propio de estrellas con filtros de color, seguimiento de estrellas variables normales o novas.
Cúmulos: imágenes estéticas de ambos tipos (abierto y globular), estudios colorimétricos de cúmulos abiertos con filtros de color, medición de parámetos en estrellas binarias o múltiples en cúmulos abiertos, movimientos estelares en el seno de los cúmulos, variables o dobles en cúmulos abiertos.
Galaxias: determinación de la curva de luz de supernovas, patrullaje diario de galaxias cercanas en busca de supernovas, seguimiento rutinario del brillo de quasares, captura de arcos gravitacionales o imágenes de cúmulos de galaxias,
Otros: como el rastereo del cielo nocturno para seguir restos de satélites artificiales, destellos de satélites y demás...
Vamos, que el que se aburra es porque no tiene imaginación.
Trabajando con una CCD
Voy a exponer, de modo sencillo y claro, el método de trabajo que yo empleo cuando me siento cada noche en el observatorio casero; quizá algunos aficionados no sigan todos estos pasos y se salten algunos, otros quizá sean más puntillosos que yo en ciertos requisitos: lo cierto es que cada aficionado pronto encontrará su propia rutina, sus trucos y atajos para trabajar del modo más eficiente con su equipamiento.
Equipo necesario. Disponemos de un telescopio sobre montura ecuatorial estable, rígida, motorizado (no es requisito imprescindible) y correctamente orientado a la Polar. Al portaocular le acoplamos una cámara CCD de cualquier modelo, sacando para ello el ocular que tenía: no olvidar asegurar el tornillo de retención del portaocular, para evitar que el cabezar se caiga al suelo.
Puesta a punto del equipo. El primer paso para comenzar a trabajar es quitar las tapas al telescopio y al buscador, conectar el motor de seguimiento, embragar los ejes y comprobar que el seguimiento es adecuado observando por el ocular de mediano o alto aumento cualquier estrella: si se nota deriva intentar orientar la montura, moviendo en azimut y altura. Si el telescopio siempre está fijo no es habitual que se desoriente entre sesión y sesión.
Encendido del ordenador y la CCD. A continuación es preciso conectar el ordenador (sea Macintosh o PC), encender la fuente de alimentación de la CCD para que ésta comience a refrigerarse y arrancar el programa que controla la cámara. Al cabo de unos minutos el chip habrá reducido su temperatura, siendo ya posible comenzar a capturar imágenes correctamente.
Centrado de una estrella. Con el bucador del telescopio enfocamos cualquier estrella medianamente brillante: no es preciso que sea muy brillante; si el buscador y el telescopio principal están correctamente alineados en el centro del campo aparente del telescopio debería estar el astro. Si ahora, a través del software, ordenamos a la cámara que tome imágenes con integraciones cortas (de 0,1 a 0,5 segundos es suficiente) en modo "Enfoque", la cámara comenzará a tomar imágenes en rápida sucesión.
Dependiendo del modelo de cámara y la velocidad de transferencia de datos entre el cabezal y el ordenador, del modo de tomar imágenes (si un cuadro completo, medio cuadro, en baja resolución u otro cualquiera) y de la velocidad del ordenador, las imágenes se irán refescando en el monitor a una velocidad mayor o menor. Lo habitual es que en el monitor del ordenador veamos una mancha borrosa (la estrella), desenfocada, con un fondo totalmente negro o gris: corresponde al campo visual que captura el telescopio, generalmente todavía sin enfocar ni centrar.
En este momento se manipula con cuidado (para no mover el telescopio y perder la estrella) el mando de enfoque del instrumento (que bien puede ser de giro -como en los catadióptricos- o de cremallera): la mancha borrosa puede hacerse más grande, con lo cual sabemos que se tiene que mover el mando de enfoque en dirección contraria; si la mancha se hace más pequeña ésa es la dirección adecuada: se gira el mando suavemente hasta que veamos en la pantalla del ordenador una imagen lo más nítida posible del astro. El enfoque básico está conseguido.
Enfoque fino. En los trabajos CCD se precisa un enfoque lo más fino posible, para conseguir imágenes nítidas y contrastadas; el enfoque por el método citado nos puede proporcionar imágenes bastante nítidas, pero el enfoque fino requiere de otros métodos: bien sea leyendo en el software de la cámara la anchura de la mancha de la estrella, la intensidad de la mancha o utilizando una "máscara de enfoque". La máscara de enfoque no es más que un disco opaco que cubre completamente el objetivo del telescopio: la podemos comprar o fabricarla nosotros (de cartón o plástico negro): en dicha máscara se perforan dos orificios de 20-25 mm de diámetro en puntos diametralmente opuestos de la misma.
La función de la máscara es hacer que dos fuentes de luz del mismo astro lleguen al ojo del observador (en este caso al chip), de manera que cuando las dos fuentes de luz coinciden la imagen está totalmente nítida. Si ponemos sobre el objetivo esta máscara observaremos en el monitor del ordenador que ahora aparecen dos estrellitas, más próximas o más separadas dependiendo de cómo dejamos antes, a ojo, el enfoque; puede ocurrir que no aparezca nada en el monitor: es debido a que el tiempo de exposición será demasiado corto (la cantidad de luz que penetra ahora es muy reducida), de manera que será preciso cambiar en el menú adecuado el tiempo de integración. Una vez veamos de nuevo la o las estrellas moveremos suavemente el mando de enfoque hasta conseguir que las dos imágenes coincidan en una: el enfoque será tan perfecto como queramos.
Trucos para el enfoque y el enfoque fino. En los telescopios en los cuales el enfoque se consigue por medio de cremallera podemos marcar en ésta, con rotulador indelebre, cuál es la posición en la cual hemos de dejar el portaocular para volver a lograr siempre este enfoque; en los modelos de enfoque por botón giratorio (catadióptricos) el truco mío consiste en haber dejado la CCD perfectamente enfocada: en ese momento quito el cabezar de la CCD e inserto un ocular de mediana focal, lo meto más o menos hasta que la imagen que me proporciona sea nítida y entonces aprieto el tornillo de retención, marcando en el cuerpo del ocular (o en un papelito pegado encima) la posición que debe volver a ocupar en el futuro para repetir este enfoque.
Cuando dentro de unos días vuelva a trabajar con la CCD no tengo más que enfocar una estrella cualquiera, meter el ocular hasta la marca, dejar la estrella nítida, cambiar el ocular por el cabezal de la cámara y obtener imágenes: si la imagen no es nítida del todo uno o dos tanteos en ambas direcciones, con la máscara de enfoque, me habrán ahorrado mucho tiempo y esfuerzo.
Obtención de imágenes. Ya tenemos la CCD completamente enfocada: en ese momento salimos del modo de "Enfoque" y queda la cámara lista para trabajar. Con el buscador se localiza el astro que estudiaremos (supongamos que una nebulosa) o la zona en la cual se encuentra, si la nebulosa no fuese visible con el buscador. Yo aconsejo emplear buscadores de 75 mm de diámetro como mínimo, para conseguir una magnitud límite superior y poder localizar más astros con menos esfuerzo. Si buscamos el objeto sin esfuerzo estupendo; de lo contrario quitamos el cabezal de la cámara y con un ocular de bajo aumento (y gran campo) centramos la nebulosa. El enfoque habrá quedado mal para la CCD, de modo que tenemos que volvemos a enfocar: un truco para evitar tener que tocar el enfoque es insertar el ocular de baja potencia y hacer que con éste veamos las imágenes nítidas, moviéndolo dentro o fuera hasta lograr ver bien, pero sin tocar el tornillo de enfoque. Ya tenemos la nebulosa en el centro del campo: si no es así soltamos los embragues de ambos ejes y movemos manualmente el telescopio, procurando dejar la nebulosa en el centro del campo.
Se saca el ocular de baja potencia y se cambia por el cabezar CCD. Con el software se obtiene una toma con 5-10 segundos, con la intención de comprobar si la imagen está bien centrada: si la nebulosa es lo suficientemente brillante o el telescopio es luminoso tendremos una imagen del cuerpo; si no es así se amplía el tiempo de integración de manera que en el monitor aparezca la imagen del mismo. Si es preciso se tocan los controles del motor de seguimiento hasta que el centrado de la nebulosa sea el deseado.
Primeras imágenes. Ya tenemos la nebulosa en el centro del campo y con las pruebas tomadas vemos que se aprecia algo de su estructura. Podemos efectuar exposiciones de 10, 30 ó más segundos según veamos si la imagen nos "pide" o no más tiempo de integración. Una vez capturada una imagen adecuada podemos efectuar las primeras manipulaciones en el fondo y el contraste, hasta lograr una toma que nos parezca correcta: esta imagen la guardaremos en el disco duro del ordenador (o en la unidad de almacenamiento externa que corresponda: por ejemplo en diskette magneto-óptico) con el nombre que deseemos, preferiblemente dentro de una carpeta provisional rotulada con un nombre claro y conciso. En Macintosh los nombres pueden tener hasta 31 caracteres, en MS Windows han de mucho ser más cortos...
Si lo deseamos o lo necesitamos podemos insertar filtros de color: dependiendo del modelo de telescopio o de CCD esto se consigue de una manera u otra; por ejemplo en los telescopios catadióptricos el filtro se coloca inmediatamente delante del cabezal de la cámara, en una celdilla especialmente preparada (filtros que también sirven para la observación visual o fotográfica). La misión del filtro es eliminar parte de la luz que se recibe del astro, cambiando el aspecto visual del mismo, haciendo su imagen más débil (como el filtro de densidad neutra) o simplemente ofreciendo una imagen bastante monocromática.
Procesamiento de la imagen. Con la imagen recién obtenida no termina todo pues la toma, aunque en apariencia perfecta, todavía contiene imperfecciones: por ejemplo ruido de origen térmico (en forma de "nieve" dispersa o pixels de brillo desigual) que conviene remover de la toma. Para evitar este defecto desde su origen el chip está refigerado termoeléctricamente por un minúsculo "módulo Peltier", el cual gasta energía eléctrica para refrigerar la base del chip y rebajar su temperatura, lo que disminuye el ruido térmico. Los modelos más caros disponen de dos de estos módulos, con lo cual se consigue un control sobre la temperatura muy alto, a la vez que se obtienen imágenes casi perfectas.
Pues bien, para eliminar este ruido térmico una vez finalizada la captura de imágenes se tapa el telescopio: con la tapadera puesta se toman imágenes con el mismo tiempo de integración que las fotogrfías que antes capturemos: si la última (y mejor imagen) tuvo un tiempo de integración de 50 segundos ese será, precisamente, el tiempo que daremos a esta imagen de oscuridad. Esta imagen se denomina "cuadro oscuro" (dark frame en inglés). Abrimos la imagen de la nebulosa y por medio del software del programa restamos (adicionando) el cuadro oscuro, con lo cual lo que hemos logrado es que a la imagen de la nebulosa se le reste el ruido térmico, aquellos pixels que registraron luz de origen no astronómico. La imagen mejorará notablemente, quedando lista para su procesado posterior con el programa adecuado.
En general esta resta del cuadro oscuro no es necesaria para las exposiciones más cortas, dado que el defecto no se notarán tanto en integraciones breves; en cualquier exposición prolongada (p. ej. por encima de 10 segundos) se restará siempre el cuadro oscuro.
Los astronomistas más exigentes restan también un "campo plano" (flat field en inglés): consiste en tomar una exposición muy breve de un campo visual homogéneamente iluminado (por ejemplo el techo o la pared, incluso el cielo en el crepúsculo); esto tiene como objetivo eliminar las inhomogeneidades de los pixels del chip, los cuales no tienen todos la misma sensibilidad a la luz. Con este campo plano se procede de igual modo: se restará a toda imagen obtenida; finalmente la imagen habrá quedada libre del ruido térmico (al restal un campo oscuro) y libre de las desigualdades de los pixels a la luz (campo plano), con lo cual teóricamente toda la luz registrada en el chip habrá sido de origen astronómico.
Tratamiento digital. El software de la CCD viene, en general, preparado ya para efectuar una mejora digital de la imagen: esto se consigue por medio de algoritmos matemáticos que, manipulando la información del conjunto, proporciona un resultado diferente al original, bien aumentando el contraste (filtro de paso alto) o rebajando -suavizando- este contraste (filtro de paso bajo), potenciando la información en una dirección determinada (filtros direccionales, equivalente a un filtro polarizador) o aumentando de modo artificial el contraste (máscara de enfoque).
Cuanquier buen programa de tratamiento de imágenes (tipo Adobe Photoshop, Picture Publisher o similar) aporta un amplio conjunto de filtros y herramientas de tratamiento, con los cuales el usuario probará hasta lograr obtener una imagen que le ofrezca toda la información de la nebulosa que ha capturado.
Algunas imágenes
Algunas tomas capturadas desde el Observatorio de Aldea Moret (Cáceres)
El sistema de 17 Lyrae y la enana roja Kuiper 90.
La nebulosa planetaria Pease 1, en el cúmulo M-15.
La estrella
doble Pi
Bootis.
El sistema múltiple de
Eta
Tauri, en M-45.
Imagen de
Júpiter
con 3 lunas.
El AGN llamado
Markarian
421 (Ursa
Major).
Algunos expertos nacionales
Esta lista, largamente meditada, te pondrá en contacto con algunos de los usuarios de la tecnología CCD en esta país; no todos ellos han sido consultados para estar aquí, por lo cual si no contestan un mail será sólo culpa mía...- Francisco A. Violat Bordonau, de Cáceres
- Miguel Regalado Querol, de Buñol (Valencia)
- Jesús Sacido Martín, de Madrid
- Victor R. Ruiz, de Gran Canaria
- David Fernández Barba, de Barcelona
- Josep María Bosch Ignés, de Tárrega (Lleida)
- José Manteca Vázquez, de Begues (Barcelona)
- Alberto Sánchez Caso, de Barcelona
- José Francisco Hernández, de Tenerife
- Juan Manuel Rodriguez Navarro, de Nerja (Málaga)
- Francisco Rodríguez Vizcaíno, de Almeria
- José Ripero Osorio, de Madrid
- Ramón Barber Botella, de Canals (Valencia)
- Juan Carlos Valero, de La Llagosta (Barcelona)
- Florentino Sánchez Bajo, de Badajoz
- Diego Rodríguez, de Madrid
- Juan Carlos Martínez, de Colombia
- José Carvajal Martínez, de Madrid
Más información
El autor (Francisco A. Violat Bordonau) estará encantado de atender cuantas dudas o consultas reciba de los lectores, escribiendo para ello un mail a mi dirección electrónica: si la duda está dentro de mis conocimientos, quedará atendida de inmediato; de lo contrario puedo ponerle en contacto con aquellos otros aficionados o entidades astronómicas que le sepan atender adecuadamente.Si lo que deseas es ver más imágenes digitales (muchas de ellas cedidas por aficionados de todo el país), nuevas ideas, ejemplos prácticos, diversas técnicas y trucos puedes leer mi nuevo libro "Astronomía Planetaria con CCD": creo que te servirá de guía y ayuda.
Por preguntar que no quede: seguro que entre todos resolveremos tus dudas o problemas.
De todas maneras, aquí tienes las direcciones electrónicas de las listas astronómicas (en español) o entidades expertas, a las cuales dirigir tus preguntas, problemas o dudas:
Listas de astronomía en lengua castellana:
- astro_espana: astro_espana@listserv.rediris.es
- astronomia: astronomia@dis.ulpgc.es
Algunas Agrupaciones astronómicas españolas con sección CCD:
- Asesores Astronómicos Cacereños: pacoviolat@redestb.es
- Asociación de Variabilistas de España (A.V.E.): l-ave@aagc.dis.ulpgc.es
- Agrupación Astronómica de Barcelona: aster@encomix.es
- Observatorio Astronómico de Costitx (Mallorca): astroam@dinky.bitel.es
- Agrupación Astronómica de Madrid: aam@eucmos.sim.ucm.es
- Agrupación Astronómica de
Sabadell: astrosab@redestb.es
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