Dalla fotografia all’astrofotografia con Nikon D810A

A cura di: Filippo Bradaschia, PrimaLuceLab






Quando sentiamo parlare di fotografia astronomica spesso pensiamo a favolosi campi stellari, magari con qualche montagna sullo sfondo. Per riprendere questo genere di immagini basta una fotocamera dotata di un sensore a basso rumore e di un luminoso obiettivo, il tutto installato su un treppiede fotografico. Alzate gli ISO, impostate un tempo di posa di 10-15 secondi e una focale di 50mm circa…. et voilà, avete registrato la luce proveniente da moltissime stelle che non vedete a occhio nudo! Ma questo è solo l’inizio e quando vogliamo invece registrare incredibili immagini di oggetti deboli e distanti come galassie, nebulose o ammassi stellari (quella che gli astrofili chiamano astrofotografia del profondo cielo) le cose cambiano.
Quando vogliamo registrare immagini di oggetti spettacolari come galassie, nebulose o ammassi stellari, la fotocamera (anche se dotata di un ottimo obiettivo) non basta.
È necessario usare una particolare strumentazione appositamente progettata per l’astrofotografia composta da un telescopio (con una montatura e vari accessori) a cui collegare la fotocamera.

Le pagine Nikon School di Nital si erano già occupate del tema e per quelle rimandiamo a: “Nikon D810A, per fotografare l’infinito e non solo”, al video “Nikon D810A: alla conquista degli osservatori ESO di Paranal e La Silla” ma anche al preludio “Viaggio ai piedi dell’Universo: towards D810A

In questa eXperience analizzeremo gli strumenti necessari e le tecniche di ripresa richieste per l’astrofotografia di oggetti deboli, il tutto utilizzando la reflex Nikon D810A, evoluzione della famosa D810 rispetto alla quale offre diverse caratteristiche finalizzate ed utili all'astrofotografia. In questa pubblicazione eXperience vedremo:


- quale sono i telescopi migliori per fare astrofotografia con la D810A

- come collegare la D810A ai telescopi

- come catturare correttamente le immagini al telescopio

- come elaborare le immagini con i software per l’astrofotografia




NOTA:
Anche se basato sulla D810A, tutte le nozioni qui spiegate si applicano perfettamente anche a qualsiasi altra fotocamera reflex Nikon che può essere usata con grandi risultati in astrofotografia.

L’astrofotografia digitale al telescopio

Fino a 15 anni fa, fotografare i deboli dettagli di nebulose, ammassi stellari o galassie era impresa ardua e riservata ai pochi fortunati possessori di telescopi di grande diametro (nonché molto costosi). Una delle ragioni per cui molti astrofili (gli astronomi non professionisti) si organizzavano in associazioni era proprio per disporre di grandi strumenti che consentivano di effettuare fotografie di buon livello. La rivoluzione digitale della fotografia ha cambiato tutto consentendo, anche a chi dispone di strumenti di dimensioni compatte, di effettuare astrofotografie di eccezionale qualità, fino a qualche anno eseguite solo dai professionisti. Fautore di questo cambiamento è stato l'avvento di reflex digitali dal costo contenuto, che offrono grandi sensori e basso rumore elettronico anche con i lunghi tempi di posa tipici dell’astrofotografia: diventa così possibile registrare deboli dettagli, altrimenti invisibili ad occhio.

Alcuni esempi di astrofotografia a lunga posa che sono alla portata di astrofili dotati di apposite strumentazioni (fotografie realizzate da Domenico De Luca con telescopio PrimaLuceLab AIRY APO104T).

Lo sviluppo delle reflex digitali è stato accompagnato anche dal miglioramento dei telescopi dedicati all'astrofotografia. Infatti, per riprendere oggetti deboli e lontani come nebulose, ammassi stellari o galassie, la reflex non viene utilizzata con i normali obiettivi fotografici ma con appositi strumenti (il tubo ottico del telescopio) progettati per l’astrofotografia e con una sorta di treppiede motorizzato (la montatura del telescopio) che consenta di inseguire il movimento apparente degli oggetti in cielo e quindi di mantenere aperto l'otturatore della camera mantenendo alla fine della cattura la perfetta puntiformità delle stelle. Ecco che la disponibilità attuale di telescopi dotati di ottiche appositamente progettate per l'astrofotografia (come i rifrattori apocromatici a veloce rapporto focale) e di montature equatoriali computerizzate (che offrono non solo il puntamento automatico di tantissimi oggetti ma anche elevate precisioni di inseguimento) ha reso possibile agli amatori dotati di reflex digitali di creare dei veri e propri telescopi completi dedicati all'astrofotografia e che consentono di riprendere anche le più difficili galassie e nebulose in maniera semplice.

I telescopi per la D810A: tubi ottici, montature e accessori

I telescopi non sono tutti uguali: possono infatti utilizzare schemi ottici diversi e quindi hanno prestazioni e vari campi di applicazione. Esistono infatti strumenti più adatti all'uso visuale (dove é fondamentale il diametro del telescopio) mentre altri sono più adatti a quello fotografico (dove è importante la qualità delle ottiche e la luminosità fotografica). In generale i telescopi vengono divisi in riflettori se usano ottiche a specchio o rifrattori se usano lenti. Quest'ultimi sono i modelli che maggiormente vengono utilizzati dagli astrofotografi in quanto uniscono elevate prestazioni a dimensioni compatte (quindi possono essere facilmente trasportati alla ricerca di cieli poco inquinati dalla luce artificiale) e a una elevata facilità d'uso (in quanto, quasi sempre, non richiedono di essere collimati come per i riflettori). In particolare, i rifrattori più usati in astrofotografia sono gli apocromatici che assicurano una perfetta correzione cromatica, addirittura spesso migliore rispetto a quella offerta da un classico obiettivo fotografico. Tale prestazione viene ottenuta sia grazie alla elevata qualità delle lenti ED sia al minor numero di lenti usate rispetto agli obiettivi tradizionali (i telescopi hanno focale fissa e non consentono di selezionare l'apertura in diaframma, lavorando sempre a massima apertura). Un rifrattore apocromatico indicato per tale applicazione è ad esempio AIRY BLACK 90T che, dotato di ottica tripletto con lente ED in vetro FPL-53, offre una correzione cromatica di altissimo livello con stelle prive di alcun fringe violetto. Ovviamente, nella scelta del telescopio per l’astrofotografia a lunga posa di oggetti deboli, dobbiamo fare attenzione anche al rapporto focale dello stesso telescopio: più basso è, più semplice sarà registrare i più deboli dettagli delle nebulose o delle galassie (possiamo anche dire che, a parità di tempo di posa, un telescopio piú "veloce" consente di registrare dettagli e oggetti piú deboli). Per questo bisogna cercare di evitare rapporti focali superiori a f/8. Nel caso di AIRY BLACK 90T il rapporto focale è f/6.7, un valore ottimale in quanto non è troppo chiuso (in quanto farebbe fatica a registrare i dettagli più deboli) ma neanche troppo aperto (in quanto questo comporterebbe una focale troppo bassa per riprendere i dettagli di molti oggetti di piccole dimensioni).

RIFRATTORE


RIFLETTORE


RIFRATTORE AIRY BLACK 90T


I telescopi rifrattori utilizzano uno schema ottico a lenti mentre i riflettori utilizzano specchi. A destra, il rifrattore AIRY BLACK 90T utilizzato in questa eXperience per la fotocamera camera Nikon D810A.

Quando si utilizzano reflex digitali dotati di sensori di grandi dimensioni, come la Nikon D810A con sensore Full Frame 36x24mm, è necessario che il telescopio sia dotato di un apposito spianatore di campo. Questo accessorio (a volte è integrato nel tubo ottico, altre volte è esterno e quindi può essere usato solo quando serve) spiana il campo esterno, verso i bordi del sensore e mantiene puntiformi le stelle che, altrimenti, apparirebbero come piccole comete. Il campo corretto dichiarato del telescopio deve essere quindi di almeno 27mm di diametro per correggere un sensore tipo DX e 44mm per correggere un sensore di tipo FX. Gli spianatori variano da telescopio a telescopio in quanto devono essere appositamente progettati per l'ottica che correggono e, l'AIRY BLACK 90T ne dispone di un modello che corregge proprio fino ai sensori FX: perfetto quindi per la D810A.

SPIANATORE PER AIRY BLACK 90T

D810A CON AIRY BLACK 90T

D810A CON AIRY BLACK 90T E SPIANATORE

Lo spianatore, inserito nel telescopio prima della fotocamera, corregge la curvatura di campo. Le due immagini mostrano un campo stellare ripreso con la D810A al fuoco diretto del telescopio AIRY BLACK 90T: la prima senza lo spianatore, la seconda con lo spianatore.
Notate come, verso il bordo del campo, la forma delle stelle nell’immagine senza lo spianatore risulta notevolmente allungata.

Come abbiamo precedentemente riportato, per effettuare fotografie a lunga posa con i telescopi è fondamentale disporre di un sistema di inseguimento automatico del movimento apparente delle stelle in cielo: la montatura.
Questa, agendo come se fosse un “treppiede motorizzato”, ci consente di lasciare aperto l'otturatore della camera per lunghi tempi di posa mantenendo puntato l'oggetto da fotografare: il risultato che vogliamo ottenere è una foto con un inseguimento preciso e stelle perfettamente puntiformi in tutto il campo inquadrato. In generale le montature per telescopi vengono divise in:

  • altazimutali: il movimento del telescopio installato avviene su 2 movimenti, alto-basso e destra-sinistra, come con un comune treppiede fotografico.
  • equatoriali: il movimento del telescopio avviene attorno ad un asse (asse polare) della montatura che è in posizione inclinata e che deve essere puntato verso il Polo Nord celeste (un punto in cielo molto vicino alla Stella Polare).

Le montature equatoriali sono più complicate da usare in quanto, quando vengono usate, richiedono di effettuare l'allineamento polare (e visto che la qualità di inseguimento della montatura è proporzionale alla precisione dell'allineamento polare che l'utente deve eseguire, è fondamentale prestare attenzione ad eseguire correttamente tale procedura) e, per installare il telescopio, è necessario usare anche pesanti contrappesi. Però le montature equatoriali, muovendo il telescopio attorno ad un asse corrispondente a quello di rotazione del cielo, offrono la maggiore precisione di inseguimento e quindi sono quelle solitamente utilizzate per l'astrofotografia a lunga posa.

Queste sono quindi le montature consigliate per l'astrofotografia. La scelta della montatura da utilizzare dipende specialmente dal tubo ottico che deve sostenere. Infatti le varie montature offrono diverse capacità di carico cioè il peso massimo del tubo ottico che possono sostenere. Ad esempio sono comuni le montature che hanno 7-8Kg di carico mentre quelle di fascia più alta possono sostenere tubi ottici anche di 25Kg. Quando bisogna scegliere la montatura, prestiamo attenzione al fatto che il carico limite viene inteso per un uso visuale mentre per quello fotografico è necessario dividere il carico massimo per 2. Questo in quanto l'utilizzo in astrofotografia (specialmente nelle lunghe pose) richiede una perfetta stabilità della montatura. Ad esempio, nel caso di AIRY BLACK 90T che ha un peso di 3,5Kg, per l'uso fotografico va bene una montatura HEQ5 Synscan che ha una capacità di carico dichiarata di 14Kg (quindi 7Kg fotografici), mentre il modello inferiore (EQ5 Synscan) ha una capacità di carico di 10Kg (quindi 5Kg fotografici) che quindi è troppo al limite per questo tubo ottico (considerando anche che per fotografare il cielo è necessario aggiungere il peso della camera e degli accessori che si aggiungono a quello del tubo ottico).

MONTATURA ALTAZIMUTALE


MONTATURA EQUATORIALE


MONTATURA EQUATORIALE HEQ5 PER AIRY BLACK 90T


Nella prima immagine una montatura altazimutale che possiamo immaginare come un treppiede fotografico ad altissima capacità di carico: il movimento avviene negli assi alto-basso e destra-sinistra.
Al centro una montatura equatoriale con l’asse di rotazione inclinato (l’inclinazione corrisponde alla latitudine del luogo di osservazione che è anche l’altezza dall’orizzonte della Stella Polare).
Nell'ultima immagine la montatura scelta per questo eXperience, la HEQ5 SynScan di SkyWatcher.

Per la scelta della migliore montatura per astrofotografia è necessario considerare anche la focale del telescopio e quindi il fattore di ingrandimento creato dal tubo ottico. Ovviamente maggiore è la focale del telescopio, maggiore sarà l'ingrandimento creato e quindi potremo registrare dettagli più piccoli. Un maggiore ingrandimento però richiede anche una maggiore precisione di inseguimento, parametro che dobbiamo considerare visto che le montature equatoriali non sono tutte uguali e che e non offrono tutte la stessa precisione di inseguimento. In generale, quando la focale di ripresa non supera i 1000mm, le montature commerciali di buona costruzione meccanica sono già sufficienti per le lunghe pose richieste in astrofotografia a lunga posa. Quando invece le focali superano i 1000-1500mm le cose si fanno complicate ed è necessario utilizzare montature di fascia alta che sono generalmente molto costose (superano spesso i 5000 euro). Questa é una delle ragioni (oltre alla elevata qualità ottica) per cui, quando si inizia in astrofotografia, si consiglia l'utilizzo di un rifrattore apocromatico: infatti, a prescindere dal diametro, un rifrattore apocromatico ha difficilmente una focale superiore ai 1000mm e quindi consente di utilizzare montature equatoriali non troppo costose. Nel caso del nostro rifrattore AIRY BLACK 90T, la montatura HEQ5 Synscan prima selezionata per offrire la corretta capacità di carico ha anche la precisione sufficiente per consentire l'utilizzo del rifrattore in astrofotografia a lunga posa.