ถ่ายภาพในช่วงคลื่น Narrowband เทคนิคจากต่างแดนที่นักดาราศาสตร์เค้าใช้กัน

Share

ถ่ายภาพในช่วงคลื่น Narrowband เทคนิคจากต่างแดนที่นักดาราศาสตร์เค้าใช้กัน

สำหรับคอลัมน์นี้ขอเอาใจนักถ่ายภาพดาราศาสตร์ประเภท Deep Sky Objects กันหน่อย ซึ่งนักถ่ายภาพประเภทนี้จะเลือกใช้อุปกรณ์การถ่ายภาพที่เรียกว่า CCD ในการบันทึกภาพ และเป็นชนิดแบบขาวดำ ที่จำเป็นต้องใช้ร่วมกับชุด Filter Wheel โดยในการถ่ายภาพแต่ละครั้ง ต้องถ่ายภาพวัตถุท้องฟ้าผ่าน Filter แต่ละอันเพื่อนำเอาแสงในแต่ละความยาวคลื่นมาผสมสีกันให้ได้ภาพสี

ภาพถ่ายเนบิวลานกอินทรี (Eagle Nebula, M16 NGC6611) เป็นเนบิวลาเปล่งแสงที่ได้รับความนิยมมากเนบิวลาหนึ่งในหมู่นักดาราศาสตร์ โดยกล้องโทรทรรศน์ควบคุมระยะไกลอัตโนมัติ สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ ใช้เทคนิคการถ่ายภาพในช่วงคลื่น Narrowband โดยใช้รูปแบบการผสมสีแบบ The Hubble Palette ดังนี้

S-II = 300 วินาที x 10 ภาพ = 50 นาที / Ha = 300 วินาที x  25 ภาพ = 125 นาที / O-III = 300 วินาที x 10 ภาพ = 50 นาที รวมเวลาถ่ายภาพทั้งหมด = 225 วินาที = 3 ชั่วโมง 45 นาที

 

ตัวอย่างชุดอุปกรณ์ถ่ายภาพ CCD ที่ต่อร่วมกับชุด Filtter Wheel

 

        การถ่ายภาพ Deep Sky Objects ตัวอย่างเช่น เนบิวลา ปกติเรามักจะถ่ายภาพในช่วงแสงปกติ โดยผ่าน Filter RGB (Red Green Blue) ซึ่งเป็นระบบสีที่เกิดจากการรวมกันของแสงสีแดง เขียว และน้ำเงิน แล้วนำเอามารวมกัน แต่ในทางดาราศาสตร์นั้นเราสามารถถ่ายภาพผ่านชุด Filter กรองแสงในอีกรูปแบบหนึ่งที่เราเรียกว่า Narrowband ซึ่งในช่วงคลื่นแสงนี้จะมีความยาวคลื่นในแต่ละช่วงที่แคบกว่า และมีความละเอียดเฉพาะเจาะจงที่มากกว่า 

        สำหรับการศึกษาวิจัยในทางดาราศาสตร์นั้น นักดาราศาสตร์มักเลือกที่จะถ่ายภาพในช่วงคลื่นแสง Narrowband เนื่องจากจะได้รายละเอียดในแต่ละช่วงความยาวคลื่นที่เฉพาะเจาะจง เพราะมีช่วงคลื่นแสงที่แคบกว่าละเอียดกว่าการถ่ายภาพในช่วงคลื่นแสงปกติ ในระบบสีแบบ RGB 

        โดยการถ่ายภาพในช่วง Narrowband นั้น เรามักนิยมใช่ Filter S-II Ha และ O-III แทนการถ่ายภาพระบบ RGB ดังนี้

Red = Sulfur    / Green = H alpha / Blue = O III

        รูปแบบการผสมสีแบบนี้ เรียกว่า “The Hubble Palette” เป็นรูปแบบที่ได้รับความนิยมมากที่สุด โดยเป็นรูปแบบการผสมสีที่กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลใช้อยู่ แต่อย่างไรก็ตามก็ยังมีรูปแบบการผสมสีในรูปแบบอื่นอีกเช่นกัน ซึ่งขอยังไม่กล่าวถึงในคอลัมน์นี้นะครับ

 

ภาพเปรียบเทียบความยาวคลื่นในระบบ RGB กับ Narrowband S-II Ha O-III

 

ความแตกต่างระหว่างการถ่ายภาพด้วยระบบ Narrowband vs RGB

ข้อได้เปรียบ

        ในการการถ่ายภาพในช่วงคลื่นแสงปกติ ในระบบสีแบบ RGB นั้นเป็นการถ่ายภาพแล้วผสมสีออกมาเลียนแบบกับที่ตามนุษย์มองเห็น (ซึ่งก็ไม่ใช้สีที่แท้จริงของวัตถุท้องฟ้า...สีจริงๆจะเป็นยังไงก็ไม่รู้) และการถ่ายภาพในช่วง Narrowband ด้วยรูปแบบการผสมสีแบบ Hubble Palette นั้นก็เป็นเพียงอีกรูปแบบหนึ่งของการถ่ายภาพในทางดาราศาสตร์ที่ทำให้ได้รายละเอียดของวัตถุนั้นๆ ได้ดีมากยิ่งขึ้น

        นอกจากนั้นการถ่ายภาพในช่วง Narrowband ยั้งสามารถถ่ายภาพได้ในบริเวณที่มีแสงไฟในตัวเมือง หรือแสงจากดวงจันทร์ที่สว่างรบกวนได้อีกด้วย เนื่องจากตัว Filter จะมีช่วงคลื่นที่แคบกว่า จึงตัดแสงที่ไม่อยู่ในความยาวคลื่นที่ไม่ต้องการออกไป (ซึ่งหมายถึง แสงไฟต่างๆ ที่ไม่อยู่ในช่วงความยาวคลื่น Narrowband) จึงเก็บรายละเอียดของช่วงคลื่นแสงที่เราต้องการเท่านั้น ซึ่งเหมาะกับการศึกษาวิจัยทางดาราศาสตร์ 

        ทั้งนี้ ในการถ่ายภาพโดยการเปิดหน้ากล้องนานๆ ก็ยังไม่ทำให้เกิดภาพที่โอเวอร์หรือแสงล้นได้ดีกว่าอีกด้วย เพราะ Filter จะตัดเอาแต่ช่วงคลื่นแสงที่เราเลือกแบบเฉพาะเจาะจงเท่านั้น

ข้อจำกัด

        สำหรับข้อจำกัดในการถ่ายภาพในช่วง Narrowband นั้น “จำเป็นต้องใช้เวลาในการถ่ายภาพเป็นเวลานาน” เพื่อที่จะได้ภาพที่มีรายละเอียดและความสว่างของภาพเพียงพอ เนื่องจากในช่วง Narrowband มีความยาวคลื่นที่แคบมาก  ดังนั้น การถ่ายภาพต้องอาศัยการตั้งกล้องโทรทรรศน์ที่แม่นยำ เพื่อให้การติดตามวัตถุท้องฟ้าที่ดีสามารถถ่ายได้นานหลายๆชั่วโมง และต้องอาศัยความอดทนในการถ่ายภาพเป็นเวลานานๆ เรียกว่าเป็นการถ่ายภาพแบบ “เอาแต่เนื้อไม่เอาน้ำ”

        นอกจากนั้น การถ่ายภาพในช่วง Narrowband จะใช้สำหรับการถ่ายภาพวัตถุประเภทเนบิวลาเท่านั้น ไม่เหมาะกับการนำไปถ่ายภาพวัตถุพวกกาแล็กซี เนื่องจากตัวแปรสำคัญของภาพประเภทนี้คือ แก๊สไฮโดรเจนที่ถูกกระตุ้นและปลดปล่อยคลื่นแสงออกมาที่ในบริเวณที่มีการก่อกำเนิดดาวฤกษ์นั่นเอง  

 

 

        ในทางดาราศาสตร์ H-alpha จะแสดงถึงแก๊สไฮโดรเจนที่ถูกกระตุ้นและปลดปล่อยคลื่นแสงออกมาที่ความยาวคลื่น 656 nm ซึ่งเป็นเป็นช่วงคลื่นสั้นๆ หรือที่เรียกว่า Narrowband พบได้มากในบริเวณที่มีการก่อกำเนิดดาวฤกษ์  ซึ่งในอวกาศนั้นวัตถุประเภท Deep Sky Objects เช่น เนบิวลา จะมีการปลดปล่อย H-alpha จากการแผ่รังสีจำนวนมากทำให้วัตถุส่วนมากประกอบด้วย H-alpha เป็นส่วนมาก 

        ดังนั้นในอีกหลักการหนึ่งในการกำหนดโทนสีภาพถ่ายเนบิวลา เราสามารถใช้ Filter H-alpha เป็นตัวกำหนดโทนสีหลักๆ ของภาพถ่ายวัตถุท้องฟ้านั้นๆ ได้ เช่นหากต้องการให้ภาพมีโทนสีออกมาทางสีแดง ก็แทน Filter H-alpha = Rad แต่หากต้องการให้ภาพมีโทนสีเขียนก็แทน Filter H-alpha = Green ก็จะได้ภาพตามที่เราต้องการได้เช่นกัน ดังเช่นภาพตัวอย่างด้านล่าง