ถ่ายภาพในช่วงคลื่น Narrowband เทคนิคจากต่างแดนที่นักดาราศาสตร์เค้าใช้กัน

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


001

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

002

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

003

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  

004

        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

005