如何拍攝遙遠的河外星系?

除了銀河系的照片之外,其他星系的照片都是由天文望遠鏡真實拍攝到的。由於我們處在銀河系中,目前還沒有能力去銀河系外給整個銀河系拍張照片。但河外星系遠離銀河系,我們在銀河系中可以觀測到河外星系的全貌。

不過,河外星系離我們實在太遠了,導致我們很難用肉眼看到它們。雖然可觀測宇宙中存在著多達上千億個星系,但肉眼可見的河外星系也就只有四個,它們只有在非常好的觀測條件下才能看到,並且看起來也只是一團暗淡的光斑。因此,想要拍攝到星系的更多細節以及那些肉眼看不見的星系,就必須對它們進行長時間的曝光。曝光時間越久,獲得的細節越多,星系看起來也就更清晰。

為了得到一張較好的河外星系照片,連續曝光幾十分鐘甚至幾個小時、幾天都有。在業餘天文愛好者的拍攝過程中,都是先用照相機連接天文望遠鏡對著星系曝光幾分鐘到十幾分鍾,然後多張照片疊加處理後得到最終的效果。

如何拍攝遙遠的河外星系?

天文望遠鏡拍攝到的河外星系

本人使用單反+口徑為150毫米的牛頓反射式天文望遠鏡拍過三角座星系(M33)、仙女座星系(M31)、波德星系(M81)和雪茄星系(M82)。下面以三角座星系為例,來簡單說明一下星系照片是如何得到的。

首先,用天文望遠鏡找到三角座星系。這個星系位於300萬光年之外,肉眼可見,但看起來只是非常闇弱的光斑。然後,開啟電動跟蹤,並且配合導星,始終讓天文望遠鏡對準三角座星系,這樣拍出的星點才不會出現拉線的現象。接下來,通過單反對三角座星系進行長曝光,並且拍攝數十張相同曝光時間的照片。下面這張照片是單張曝光3.5分鐘的效果:

如何拍攝遙遠的河外星系?

對這個星系前後總共拍攝了25相同曝光時間的照片,然後挑選出23張,用軟件對它們進行疊加,得到如下的圖片:

如何拍攝遙遠的河外星系?

由於疊加出來的是16位照片,人眼無法適應這種線性圖片,所以看起來幾乎是黑色的。為此,需要用其他軟件對這種線性圖片進行拉伸,這就是所謂的DDP過程。做過DDP之後,圖片就會適合人眼觀看,所以很多細節就能呈現出來。最終處理出來的三角座星系圖片如下所示:

如何拍攝遙遠的河外星系?

三角座星系

由於對23張曝光3.5分鐘的照片進行疊加,這相當於曝光了80.5分鐘。圖中可以看到三角星系的一些細節,例如,旋臂以及其中粉紅色的恆星形成區域。

下面這張是位於254萬光年外的仙女座星系,78張曝光0.75分鐘的照片疊加,累計曝光時間58.5分鐘:

如何拍攝遙遠的河外星系?

仙女座星系

當時正值凸月,月球光害的影響非常顯著,導致拍攝到的效果大打折扣,仙女座星系的很多細節無法體現出來。

下面這張是位於1200萬光年外的雪茄星系(左)和波德星系(右),6張曝光5分鐘的照片疊加,累計曝光時間30分鐘:

如何拍攝遙遠的河外星系?

雪茄星系(左)和波德星系(右)

​在實際拍攝過程中,由於照相機和天文望遠鏡的自身問題,除了對星系進行長曝光拍照之外,還要拍攝一些特殊的照片——暗場、偏置、平場和暗平場,這些都要採用對應的參數進行拍攝。在照片疊加時,需要把這些照片連同星系一起疊加,這樣才能儘量消除儀器帶來的噪音,從而提升星系的細節。


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