一张深空摄影图的诞生——御夫座小蝌蚪星云(IC 410)

本文中图片如无特殊注明,均源于作者@雅痞张


【深空摄影和窄带摄影】

      说到深空摄影作品,很多人第一时间想到的就是这张——哈勃空间望远镜拍摄的鹰状星云(M16)核心区域——“创生之柱”。这是一张经典的深空摄影图片,由发射星云与暗尘埃相互交错组成的画面。图像中丰富的色彩来源于宇宙中各种各样的物质元素,当受到高能电磁辐射激发的时候,不同的元素就会发出不同颜色的光线,比如:一次电离的氢,叫做氢-阿尔法,也就是H-α或者Ha;硫原子一次电离,我们叫做Sii或S2;氧原子二次电离,叫做Oiii或者O3。氢元素是宇宙中占比最多,也是最原始的元素,科学家认为氢元素在宇宙可见物质中的含量占到了90%以上,我们的太阳已经形成了50亿年,但是至今它的核聚变燃烧的仍然是氢元素。

哈勃空间望远镜拍摄的鹰状星云的核心——“创生之柱” 图源NASA

   从光谱上来看,硫元素(S)氢元素(H)氧元素(O)受激发后发出的光的波长如下图所示。在光谱上,这三个元素发射的波长是固定的,注意:这里的三种光线都是在可见光的波段,因此,我们采用特殊的滤镜配合黑白单色相机,就可以轻松采集到三者的信息,这样的滤镜,我们叫做“窄带滤镜”。

    我们采集到这三种元素的发光信息后,再对应人眼产生色觉的原理——三原色原理:红、绿、蓝,去进行合成,就可以形成彩色的图像。这也是很多朋友都存在的问题:“你拍的照片是真的吗?”,我就在此解释:“是真的,我是真的按照人眼的原理去还原这个星云的色彩,但是你想直接看是看不到的。”

绿色的是O的波长,红色的是H的波长,蓝色的是S的波长,实际上S电离发光比H更红

  按照波长的长短来对应的话,我们将Sii对应红色,Ha对应绿色,Oiii对应蓝色的合成方式叫做SHO合成方式,也就是通常所说的哈勃色。没错,就是因为哈勃望远镜而得名的方式。这样的合成方式,将宇宙中最丰富的Ha元素对应为绿色(并不是意味着Ha发绿光),绿色恰恰是人眼最敏感的颜色,因此合成彩色后的画面通常非常震撼。除此之外,我们还有很多其他的合成方式,将S\H\O三者按不同比例混合,甚至只是用H\O两个元素的信息合成彩色的,也很常见。


【主角登场:IC 410】

    IC 410位于御夫座的中心区域,御夫座是在秋冬季节具有很高辨识度的星座,巨大的五边形位于英仙座、金牛、双子中间。中国古人观察星空,将这个巨大的星座属于二十八宿的毕宿,明亮的五颗恒星分别取名——五车一、五车二、五车三、五车四、五车五,正好是帝王的五架御车。

御夫座的星空,我们今天的主角就在中间的那一团红色星云区域中

     接下来,让我们看看一张星云照片是怎么出炉的?在拍摄IC 410的时候,我们首先要了解,IC 410是一个典型的发射星云,其中间还有一个疏散星团。在拍摄发射星云的时候,使用窄带拍摄是最合适不过的,而整个星云并不算大,大约在天空中延伸1°左右,所以我们选择了一套长焦的设备。

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主镜:天虎Sky Rover 102 Apo Pro,焦距714mm,口径102mm,焦比f7

主相机:QHY695A——使用1英寸索尼ICX 694 CCD相机

赤道仪:信达SkyWatcher Eq6-R

滤镜:Antlia 3.5nm SHO窄带滤镜

    这套光学系统的等效焦距大约1927mm,视场大约有1°10’×1°1.6’,正好能完全覆盖我们所要拍摄的目标。在高精度赤道仪的加持下,我选择单张600s的长曝光,也就是说每个滤镜每一张单张拍摄10分钟,在后期处理中通过叠加的方式实现累计曝光。

我们来看看单张S、H、O通道的图像:

S通道单张600s的图像,除了星点,什么也没有。

O通道单张600s的图像,除了星点外,中心部分明显出现了淡淡的星云。

H通道单张600s的图像,星云已经比较明显了,右上角的小蝌蚪“”清晰可见。

    深空摄影中最重要的参数就是信噪比,看着如此惨淡的单张照片,是绝对无法满足我们合成彩色图像的信噪比要求的,所以我们继续曝光,多张叠加。首先是经过14张叠加,累计2.3小时的S通道,这时候已经可以看到一些星云了,当然S通道的星云依然非常暗淡。

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接下来是O通道20张叠加的图像,累计3.3小时,这时候画面的细腻程度已经有了很大提升。

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最后,我们看看H通道的图像。经过29张叠加合成,累计4.8小时的图像,这时候整体云气已经非常明显,“小蝌蚪”清晰可见。基本上在我们拍摄的天体中,Ha的占比都非常高,所以大约相同的时间内,积累的信噪比也远高于其他的通道。

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    经过一系列的校准叠加等预处理流程,接下来,我就要将S对应红色、H对应绿色、O对应蓝色,按照这个方法将图像合成彩色图像。哦,当然,这里面还有很多很多其他操作,比如进一步数字化的降噪、色彩的微调等等,我就不一一赘述了。

赶紧让我们来看看成品图吧:

是不是有一种丑小鸭变天鹅的感觉,刚才我们叠加的素材累积有10余个小时呢!

 

【星云的简介】(以下内容摘自百度百科)

小蝌蚪星云,编号IC 410,距我们约12000光年,位于北天御夫座,内含尘埃发射区。其发光气体云宽逾100光年,内嵌疏散星团 NGC 1893 所产生的星风和辐射将其雕刻成各种形状。明亮的星团恒星几乎占满了这个产星星云,它们在星云内诞生仅有400万年。值得一提的是图片中央有两条相对密度较大的物质流从星云中心区域向外伸展。这些宇宙级的蝌蚪是IC 410中潜在的产星点,长约10光年。

【后序】

    最后的最后,天文摄影的后期处理,不是简单一句话能说完的,就算现在一流的大佬,也在不停的钻研更加科学、更加优秀的处理手法。所以,如果你要问小海豚,怎么处理一张深空图啊?可能回答是这样的:

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所以,想要入门深空摄影,推荐阅读王为豪的《星野摄影》!

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