Física na Veia!

Arquivo : Saturno

Astrofotografia Planetária: a saga continua
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Prof. Dulcidio Braz Júnior

Júpiter e Saturno, capturados em 11 de julho de 2017, e  montados em imagem única.

 

Seguindo o que foi proposto no post anterior, sigo com meus estudos teóricos e práticos para, aos poucos, dominar a arte da astrofotografia planetária¹. Estou aproveitando as férias escolares de inverno para fazer um intensivão! Em período letivo, vida de professor é sempre corrida.

Consegui maior tamanho das imagens capturadas usando uma lente barlow 2x que, como sugere o nome, dobra o aumento. Com mais aumento, o campo visual capturado fica mais restrito. Logo, é preciso ter as “manhas” para conseguir a “pontaria” precisa que permita ver alguma coisa na tela do notebook. Para tal, contei com importantes dicas à distância do experiente astrofotógrafo Denis Valentim Rodrigues, da vizinha cidade de Aguaí, interior de São Paulo, e inestimável ajuda presencial do Gabriel Akira Yanaguya, jovem astrofotógrafo daqui de São João da Boa Vista. Valeu Denis e Gabriel!

Uma dica pontual e que deu resultado foi encontrar o planeta pela ocular inicialmente com uma lente de pequeno aumento e deixá-lo perfeitamente centralizado no campo de visão do telescópio. A seguir, ir colocando lentes de menores distâncias focais, ou seja, propiciando aumentos gradativamente maiores. E sempre, a cada etapa, ir centralizando o planeta no campo de visão que se obtém através da ocular da forma mais perfeita possível. Por fim, a última centralização, com aumento máximo, é feita com a barlow, no limite do aumento do equipamento. Só então retira-se a ocular e coloca-se a webcam sobre a barlow que já está instalada no focalizador do telescópio.

Outra “manha” prática importante é estourar o ganho da webcam e deixar o focalizador do telescópio longe das posição que dá foco perfeito. Assim será possível ver na tela do notebook um “borrão” muito maior do que o planeta que é, na verdade, uma imagem do suporte do espelho secundário (conhecido como aranha) retroiluminado pela luz do planeta. A partir daí, centralizando o borrão no campo visual e justando o foco com delicadeza, veremos gradativamente o planeta brotar na tela do notebook.  Aí é só calibrar  os parâmetros da câmera (ganho, exposição, equilíbrio de cores, etc.) e disparar a captura do vídeo que será, posteriormente, empilhado para que se obtenha uma imagem única do objeto fotografado que será pós processada (confira mais detalhes no post anterior).

Minhas primeiras capturas, feitas em junho e reprocessadas em julho, geraram imagens minúsculas de Júpiter e Saturno, o que não entregava para os softwares de pós processamento informações suficientes para conseguir boas imagens. Com uma barlow 2x o resultado melhorou bastante!

Experimentamos (Gabriel e eu) duas barlows simultaneamente, quadruplicando o aumento, técnica sugerida pelo Denis. E o resultado foi muito bom! As imagens acima foram obtidas com as duas barlows trabalhando juntas.

Ficou muito evidente que, com maior aumento, com mais dados capturados, a qualidade do resultado no pós processamento cresce exponencialmente, permitindo recuperar muitos detalhes dos planetas. Mas, como já era esperado, imagens maiores são, naturalmente, mais escuras. A baixa luminosidade torna o processo de captura mais crítico no tocante à calibragem da câmera, ainda mais porque estou usando uma webcam comum (Logitech C270 ) adaptada ao telescópio (veja post anterior). Imagino que com uma câmera dedicada à astrofotografia isso seja menos complicado, embora sempre um processo crítico e importantíssimo para o resultado final.  Acredito que, com treino e paciência, mesmo com uma mera webcam, conseguirei um bom ajuste dos parâmetros de captura e resultados bastante satisfatórios. Tudo é questão de treino e paciência. Muita paciência, especialmente.

Infelizmente, para acrescentar “mais emoção” ao processo, o sensor da webcam sujou. É que, sem a lente da webcam, o sensor fica exposto. Como explicado no post anterior, retirar a lente da webcam é necessário para que se possa projetar sobre o sensor digital a imagem real² gerada pelo espelho parabólico (primário) do telescópio.

O efeito prático de uma pequena partícula de poeira grudada no sensor é o aparecimento de uma mancha escura, resultado da obstrução da luz sobre os pixels do sensor. Para entender melhor como é isso, confira na imagem a seguir um frame capturado com o sensor limpo e outro “contaminado” pela sujeira no sensor.

O frame da esquerda foi feito com o sensor limpo. Mas o frame da direita está “contaminado”

Essa mancha escura, no pós processamento, é interpretada pelos softwares de empilhamento como pertencente à imagem verdadeira do planeta e, portanto, entra como se fosse um dado real, gerando uma imagem que não condiz com a realidade. Note, por exemplo, na foto lá no topo do post, que a esfera planetária de Saturno, que deveria ter linhas paralelas bem nítidas, ficou borrada. Isso é efeito da sujeira no sensor que, portanto, para boas astrofotos, deve estar sempre 100% limpo.

Estou guardando a webcam acondicionada dentro de uma bolsa de couro, bem fechada com zíper. Mas, mesmo assim, a chance do sensor exposto receber e reter partículas de poeira fica enormemente maior. Já estou providenciando a compra de uma bombinha (ou pera) manual de ar, como a da imagem abaixo, para literalmente soprar para fora a poeira do sensor e mantê-lo sempre limpo. Descobri, na prática, que o tal soprador é um acessório indispensável para a astrofotografia.

Soprador para limpar o sensor (Fonte: Mercado Livre)

Na base da gambiarra, arrisquei soprar o sensor da webcam com secador de cabelo com jato frio, sem aquecimento. Melhorou. Mas é um processo de risco porque o próprio secador pode ter poeira acumulada e acabar soprando-a para dentro do sensor, piorando a situação. Só corri o risco porque a webcam é de baixo custo (R$ 100). Jamais faria isso com uma câmera cara de mais de R$ 1000.

Fiquei bastante satisfeito com a melhora das imagens, especialmente porque entre as primeiras capturas (veja abaixo) e as mais recentes (confira imagem no topo do texto) há menos de um mês de experiência. Mas os detalhes registrados são muito melhores agora! Com mais tempo e perseverança, melhorando tanto a captura quanto o pós processamento, a qualidade das imagens só pode (e vai!) melhorar.

Júpiter e Saturno, meus primeiros registros feitos em junho e recentemente reprocessados.

 

O mais legal de tudo é a diversão! Olhar o céu, mesmo a olho nu, especialmente de um lugar escuro, longe das luzes do centro da cidade, já é uma experiência sensacional. Com telescópio é ainda melhor. Mas poder fazer registros fotográficos e, com técnica de pós processamento, capturar detalhes que não conseguimos ver espiando diretamente na ocular, é delicioso. E instigante! A cada nova captura, quero melhorar mais e mais. Depois, fico tentando entender o que deu certo e o que não deu, vendo o resultado do pós processamento, já pensando numa próxima tentativa mais bem sucedida. É um vício do bem!

Nestas mais recentes imagens, testei outro software de captura: o FireCapture. Interessante! Ele tem alguns recursos bem úteis que o SharpCap não tem. Abordarei mais detalhes sobre os softwares de captura e pós processamento mais adiante, possivelmente fazendo tutoriais. Mas deixo já uma dica preciosa: depois que instalei o FireCapture em sua versão 2.5, a mais atual, tive que fazer downgrade para a versão 2.4. O Gabriel chamou a minha atenção para o fato de que a versão mais nova só reconhece câmeras dedicadas. A 2.4 também consegue reconhecer as webcam. Se você for tentar fazer astrofotografia com webcam, tenha isso em mente.

Testei também nesta segunda etapa o PIPP – Planetary Imagem PreProcessor que, como sugere o nome, faz um pré processamento dos frames do vídeo, o que pode ajudar bastante na qualidade do processo de empilhamento, especialmente se o telescópio não tiver motorização para fazer o acompanhamento do movimento aparente dos astros no céu. No meu caso, com montagem motorizada, a diferença não foi tão perceptível. Mas vou testar uma maneira de gerar fotos dos frames individuais para fazer uma inspeção visual dos mesmos, além da inspeção automática que o software já faz. Talvez assim seja possível eliminar um ou outro frame menos confiável, melhorando ainda mais a qualidade da imagem final. Se eu obtiver bons resultados com essa possível mas ainda não testada técnica, posto futuramente no blog.

Por hoje é isso!

Deixe os seus comentários!

Abraços. E Física (e Astrofotografia) na veia!


1 -Adiante é certo vou querer praticarastrofotogroafia de DSO – Deep Sky Objects, registrando nebulosas, aglomerados e galáxias, por exemplo. Mas essa técnica requer mais amadurecimento e, talvez, equipamento dedicado.
2-Somente imagens reais podem ser projetadas. Lembra da Óptica Geométrica básica de ensino médio?

Já publicado no Física na Veia! 

(*) Post na plataforma antiga do blog


Show de astros na(s) próxima(s) madrugada(s)
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Prof. Dulcidio Braz Júnior

5jan2016_show_astros

simulação do céu na próxima madrugada 5/janeiro/ 2016, por volta de 4h30min, horário de Brasília

 

A imagem acima é uma simulação do céu da próxima madrugada (5 de janeiro de 2016, por volta de 4h30min, horário de Brasília). Usei latitude/longitude da minha cidade, São João da Boa Vista, interior de São Paulo. Mas, com razoável aproximação, a cena vale para todo o território nacional, com pequenas diferenças de altura dos astros em relação ao horizonte para diferentes latitudes de norte a sul do nosso país. Fiz tudo no Stellarium, software freeware e opensource que sempre recomendo para quem quiser começar a brincar com simulações do céu. Ele roda em várias plataformas, inclusive em dispositivos móveis.

Note que, num único cenário, teremos vários astros para observarmos: quatro planetas do Sistema Solar (Saturno, Vênus, Marte e Júpiter), o nosso satélite natural (Lua), um cometa (C/2013 US10 Catalina) e uma estrela gigante vermelha bastante importante (Antares, na constelação de Escorpião).

Duvido muito que verei alguma coisa. Aqui no interior de São Paulo o céu tem ficado nublado a maior parte do tempo. E tem chovido bastante. De qualquer maneira, vou madrugar para tentar ver/fotografar a linda cena astronômica recheada de astros importantes.

Tente observar/registrar o céu você também! Não é todo dia que temos tantos astros “fazendo pose pra foto”.

Não é difícil observá-los. Tudo acontece em torno do ponto cardeal leste (L), onde o Sol vai nascer. Se você não tem muita intimidade com o céu, siga os passos a seguir. Não tem erro!

I) Encontre a Lua [1], a referência mais óbvia. Atente para o fato de que ela está na fase minguante e, nesse momento, ainda é só uma casquinha;
II) Logo abaixo da Lua, se o céu estiver limpo, você verá Vênus, um ponto bem brilhante de aparência estelar;
III) À direita da Lua e um pouco mais para baixo, mais perto do horizonte, quase ao lado de Vênus [2], você verá um ponto bem avermelhado. É Antares [3], uma estrela gigante vermelha (alfa da constelação de Escorpião). Ela fica a pouco mais de 600 anos-luz da Terra. Enorme e massiva, ela tem pouco mais de 15 massas solares distribuídas numa esfera equivalente a 700 diâmetros solares ;
IV) Logo abaixo de Vênus você verá Saturno, um pontinho de aparência estelar, bem menos brilhante do que Vênus;
V) Agora comece por Saturno e vá “ligando os pontos” de baixo para cima: Saturno, Vênus, Lua, Marte (um ponto bem alaranjando) e, bem mais para cima, Júpiter;
VI) Pra finalizar, a parte mais complicada: tentar encontrar e observar o cometa. A olho nu nem pensar! É preciso pelo menos um binóculo. Comece pela Lua e dirija o seu olhar para a esquerda. Arcturus, estrela alfa da constelação do Boieiro, a quarta estrela mais brilhante do céu noturno, será um ponto de destaque no cenário. Não é difícil encontrá-la. Ela é a principal referência para localizar o cometa que estará ali visualmente bem pertinho, um pouco mais para a esquerda e para baixo. Paciência. E céu muito limpo. São duas condições muito importantes, especialmente na tentativa de ver o cometa.

 

Curiosidade 1 (alinhamento aparente de astros)

O fato mais curioso da cena astronômica é que os quatro planetas e mais a Lua estarão praticamente alinhados no céu. Na simulação lá no topo do post desenhei uma linha tracejada em amarelo que parte de Saturno e chega em Júpiter. Incrivelmente, ela também passa por Vênus e passa raspando pela Lua e por Marte. Isso prova o quase alinhamento aparente desses cinco astros!

Por que esses astros estarão tão próximos no céu? É sempre divertido, além de interessante exercício de raciocínio geométrico tridimensional, tentar entender o que vemos no céu. Lembre-se de que o que vemos é sempre do ponto de vista terrestre. Temos que nos imaginar sobre o globo da Terra, olhando os demais astros fora dela.

A simulação abaixo, feita com o Solar System Scope (que roda on line e também é gratuito), nos ajuda a entender.

5jan2016_Terra_Lua_Venus_Marte_Jupiter_Saturno

Simulação (propositalmente fora de escala) da posição dos astros do Sistema Solar.

 

Comece pela Terra. É nela que estamos. Imagine que da Terra ainda não vemos o Sol que estará abaixo do horizonte. Daqui do nosso planeta, olhando para o céu ainda escuro, poderemos ver Saturno, Vênus, Marte e Júpiter, quase alinhados e nessa ordem. Só que, pela nossa posição na Terra, os veremos “de baixo para cima”. A Lua, na mesma visada, vai aparecer entre Vênus e Marte.

É interessante observar que os astros estão a distâncias muito diferentes a contar da Terra. A Lua, astronomicamente falando, está quase “grudada” na Terra. Saturno é o mais distante de todos. Mas os nossos olhos, junto com o cérebro, não têm como determinar essas distâncias. Acabamos tendo a impressão de que todos os astros estão numa mesma superfície, a esfera celeste, uma esfera imaginária e negra que envolve a Terra que corresponde ao seu centro geométrico.

Importante: na simulação acima os astros estão propositalmente em tamanho exagerado e fora de escala. Ok? O aplicativo permite, se você quiser, deixar os astros em tamanho real. Só que, para que apareçam todos numa mesma cena, eles acabam ficando pontuais. Acho mais bacana assim, apesar de irreal.

 

Curiosidade 2 (encontro aparente de Vênus e Saturno)

Nas próximas madrugadas, como os quatro planetas têm movimento ao redor do Sol e a Lua ao redor da Terra, o alinhamento de astros vai se desfazendo aos poucos. A Lua, além de mudar sua posição aparente no céu, vai ficando cada vez mais iluminada.

O “alinhamento” de astros é na próxima madrugada. Mas ainda dá para vê-los numa mesma cena, em posições diferentes das que destaquei acima, por mais alguns dias.

Um fato notável é que Vênus e Saturno terão uma incrível aproximação aparente no céu. Entre os dias 8 e 9 de janeiro eles ficarão “grudadinhos”. vale a pena observar e até fotografar a cena. As simulações abaixo, feitas com o Stellarium, mostram exatamente o que vai acontecer.

8e9jan2016_Venus-Saturno

Simulação da aproximação aparente entre Vênus e Saturno.

O cometa “passa” só na próxima madrugada?

Cometas não passam no céu. Não conseguimos, daqui da Terra, perceber o seu movimento em tempo real, a não ser usando instrumentos potentes. Cometas, a olho nu, com binóculos ou telescópios pequenos, são vistos como se estivessem parados no céu. Apenas com o passar de algumas horas é que podemos perceber que, movendo-se ao redor do Sol, o cometa também mudou de posição em relação ao fundo fixo de estrelas. Mesmo de um dia para outro, ao longo de 24h, essa mudança é bem sutil.

Vale lembrar que nesse momento o cometa C/2013 US10 (Catalina) está no limite observacional daqui do hemisfério sul do planeta. Ele ficará visível para nós por mais uns dias. Mas já está bem baixo, ou seja, bem perto do horizonte. Sua observação, que já é complicada, ficará cada vez mais difícil. Creio que não temos mais do que uns três ou quatro dias para tentar vê-lo com binóculo. Uma semana talvez, bem no limite! Aproveite! Depois disso, para vê-lo, só do hemisfério norte.

____________

Tente as suas próprias observações. E deixe comentários nos contanto como foi a experiência astronômica!

Bons céus a todos! Se eu conseguir fotografar, posto as imagens por aqui.


Minhas imagens
[atualizado em 5/janeiro/2016 ~16h30min]

Milagrosamente, o céu nublado limpou no começo da madrugada e pude observar os astros e fotografá-los a partir das 4h30min. Havia uma névoa baixa sobre a serra, que atrapalhou um pouco. Mas consegui ver todos os astros a olho nu, exceto o cometa.

Confira abaixo a cena completa. Consegue identificar cada um os astros?

A cena completa, como na simulação.

A cena completa, como na simulação.

A mesma imagem, agora legendada. Nela, pelo tempo de exposição ainda pequeno, além de baixo ISO, o cometa não foi registrado. Apenas Arcturus aparece bem brilhante, exatamente como vemos a olho nu.

5jan2016_astros-na-madrugada_L

A cena completa, agora legendada.

Para capturar os planetas, usei um tempo de exposição maior, embora insuficiente para registrar o cometa. Como a Lua reflete bastante luz solar, ela não saiu no formato minguante e mais parece uma estrela gigante no céu. Para capturar a Lua (relevo e sutilezas de iluminação) é preciso ajustar melhor o tempo de exposição que não pode ser tão longo.

Mostro uma imagem da Lua mais abaixo. Antes, o mais complicado de tudo: o registro do cometa. Na imagem abaixo, com zoom de 30X na constelação do Boieiro, vemos um ponto bem brilhante que é certamente a estrela Arcturus. O cometa é um dos outros pontos. Mas qual? Confesso que nem com binóculo consegui ver cauda, o que seria uma boa assinatura para o astro. Mas, pela sobreposição da simulação com a imagem real obtida fotograficamente, “acho” que o C/2013 US10 (Catalina) é aquele pontinho indicado pela seta verde.

Zoom na constelação do Boieiro. O cometa parece ser aquele pontinho destacado pela seta verde.

Zoom na constelação do Boieiro. O cometa parece ser aquele pontinho destacado pela seta verde.
O outro ponto, bem mais brilhante, é a estrela Arcturus (alfa do Boieiro).

Pra finalizar, imagem em zoom da Lua Minguante. Ajustando os parâmetros da câmera dá pra registrar perfeitamente bem a “casquinha característica da Lua Minguante”. E, embora bastante tênue,  também podemos ver a parte da Lua não iluminada diretamente pelo Sol e que deveria ser escura. É a luz cinérea! Dá para perceber?

A Lua Minguante e a luz cinérea.

A Lua Minguante e a luz cinérea.

Assim como a Lua reflete a luz do Sol sobre o globo terrestre, criando o luar que bem conhecemos e que deixa as nossas noites menos escuras, a Terra também reflete a luz do Sol que ilumina indiretamente o globo lunar, criando por lá efeito análogo. Se você estivesse na Lua, na porção não iluminada pelo Sol, estaria em plena noite lunar. Ao olhar para o céu, veria o planeta Terra como uma bola azul “boiando” contra o fundo negro e emanando uma luz que, assim como o luar, deixaria a sua noite lunar menos escura. Eu acho esse fenômeno simplesmente lindo! E você?


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