مارتن ليويس Martin Lewis: خبير بتصوير الكواكب.
وضع على القائمة المختصرة للفائزين في المسابقة IIAPY لعام 2019 بصورته “زحل الأسود Black Saturn››
مسابقة التصوير الفلكي IIAPY Masterclass، صورة في الظلام
كيف تغير مشهداً مألوفاً لكوكب غازي عملاق باستخدام فلتر (مرشِّح) الميثان
في حفل توزيع جوائز مسابقة التصوير الفلكي 2019 IIAPY، كنت محظوظاً بما يكفي لأنال المركز الثالث في قسم الكواكب، والمذنبات والكويكبات بصورتي “زحل الأسود”. والتقطت هذه الصورة باستخدام فلتر (مرشِّح) ميثان Methane filter، وهو أداة يجعل هذا الكوكب المحبوب يبدو غريباً تماماً بعد استبدال مشهده المألوف بآخر يظهر الكوكب بأحزمة داكنة كما لو كانت مغاطة بسخام على قرص معتم تحيط به مجموعة من حلقات أكثر سطوعاً.
الميثان (CH4) هو مكون رئيسي في الأغلفة الغازية لكل من كوكبي المشتري وزحل. وهو يفصح عن وجوده بامتصاص الضوء في عدة نطاقات طيفية Spectral bands ضيقة، أحدها يقع بالقرب من مجال الأشعة تحت الحمراء ويتمحور على طول موجة يبلغ 890 نانومتر. ويتيح لك التصوير بفلتر ذي نفاذ ضــيق النطاق Narrow band (يسمح له بالتقاط نطاق ترددي صغير محدد واستبعاد أخرى) يتمحور حول هذا الطول الموجي أن تعرف مكان وجود الميثان بمعرفة أي منطقة تبدو معتمة. ومثل هذه الصور مفيدة علميا لأنه يمكنها أن تُظهر معالم وأنشطة غير مرئية في الصور الضوئية العادية.
كانت فلاتر الميثان مكلفة، ولكن في السنوات الأخيرة ظهرت في الأسواق فلاتر صينية أرخص سعراً، مما سمح بتصوير المشتري وزحل ضمن هذا الطول الموجي. وبنتيجة ذلك صارت صور المشتري التي التُقطت في نطاق شريط الميثان أكثر شيوعاً الآن. ومع ذلك، يصعب التقاط صور تفصيلية لهذه الكواكب في هذا النطاق، ويرجع ذلك أساساً إلى نقص الضوء. وهناك عدة أسباب لذلك. أولاً، هناك ضيق نطاق الميثان في المجال القريب من الأشعة تحت الحمراء. وللحصول على تباين Contrast جيد، يجب أيضاً أن يكون لفلتر الميثان مجال نفاذية النطاق الضيق Narrow band pass نفسه. ثانياً، تتضاءل الاستجابة الطيفية Spectral response لكاميرات الكواكب في نطاق الأشعة تحت الحمراء؛ وبوجود كاميرات ذات مستشعر CMOS بذروة استجابة بقدر 25-40% فقط عند الطول 890 نانومتر، فإن النطاق الموجي لمرشحات الميثان سيمر عبرها.
وللتعويض عن نقص الضوء، تميل صور فلتر الميثان إلى زيادة التعريض الضوئي Exposureلفترة أطول بكثير، مما يجعلها أكثر عرضة للتلوث بفعل حركة الغازات. وتعني الإضاءة المنخفضة أيضًا أن الصور تميل إلى التدهور بسبب الضجيج Noise أو بقايا غير مرغوب فيها. وبشكل رئيسي، يقلل الطول الموجي الأطول من دقة التلسكوب بدرجة كبيرة، فحجم قرص انحراف الضوء Diffraction discيتناسب طردياً مع الطول الموجي Wavelength. والحصول على تفاصيل دقيقة مقبولة لسطح المشتري باستخدام تقنيات تصوير الميثان هو تحد مثير للاهتمام، في حين أن تفاصيل سطح زحل هي حتى أكثر صعوبة من ذلك لأن سطوعها السطحي أقل بسبب بعده الكبير عن الشمس. ولذا، فهو يتطلب زمن تعريض ضوئي أطول، ومن ثم هناك احتمال أكبر لمزيد من الضجيج. ولذلك نجد أن صور زحل الجيدة التي التُقطت ضمن حزمة نطاق الميثان وتظهر تفاصيل سطحه، هي صور نادرة.
عودة إلى السواد
التقطت صورتي لزحل في ليلة جيدة الرؤية في أوائل أغسطس 2018. ومع أن الكوكب كان يُرى على ارتفاع °15 فقط من مكاني في ضاحية المدينة، إلا أن الصورة كانت ثابتة نسبياً في تلسكوبي دوبسونيان 444 مم ولذا فقد اعتقدت أنه علي أن أصور باستخدام فلتر الميثان وأرى إن كنت أستطيع التقاط تفاصيل أحزمة ومعالم سطح قرصا الكوكب. وباستخدام كاميرا ZWO منخفضة الضجيج، مع مستشعر بشريحة وحيدة اللون Mono chip في نطاق الأشعة تحت الحمراء (مجس Sony IMX290 sensor) وتعمل بفتحة f/12، كان علي أن استخدم مضخم الإشارة Gain بقدر يزيد قليلاً فقط على 500X وتعريض 32 ميللي ثانية للحصول على صورة ناصعة على شاشة المعاينة التي كانت تشير إلى الضجيج الكبير في الصورة (المرحلة 1).
بدلت إلى الفلتر 610 نانومتر مع قدرة نفاذ ضوء أعلى بكثير من فلتر الميثان، ولكن بذات السماكة، وهذا سمح لي بتركيز البؤرة على صور أقل ضجيجاً بكثير مع بقاياً غير مرغوبة فيها أقل (كما يظهر في المرحلة 2). وبالتبديل مرة أخرى، التقطت تصوير فيديو واحد بفلتر الميثان بـ 5700 إطار وآخر بـ 8000 إطار، وهذا ما منحني مدة تعريض إجمالية تبلغ 7.3 دقيقة وهو وقت تعريض مُجمَّع لفترة كافية للمساعدة على تقليل الضجيج إلى مستويات مقبولة.
تضمنت المعالجة Processing اختيار أفضل 50% من الإطارات والتكديس Stacking باستخدام برنامج AutoStakkert!3، حيث اخترت قيمة “ضجيج قوية” Noise Robust value عالية جدًا بدرجة تبلغ 8 لتثبيت استقرار الإطارات. وقمت بوضع مربعات محاذاة يدوياً فوق القرص والحلقات من الحجم 104 (المرحلة 3).
بعد التكديس جاء دور معالجة الموجات الصغيرة في برنامج RegiStax باستخدام الموجات الغاوسية Gaussian wavelets (لقطة شاشة للمرحلة 4) للحصول على صورتين لدمجهما معاً، باستخدام برنامج WinJUPOS لتدويرهما عكسياً.
بعد ذلك نقلت الصورة (بعملية استيراد Import) إلى برنامج PaintShopPro فخفضت مستوى الضجيج باستخدام تمويه غاوسي Gaussian blur بدرجة 0.5 بيكسل واستخدمت الإضافة Topaz DeNoise. كما استخدمت إضافة رائعة أخرى، هي Astra Image، لتخفيف الالتفاف قليلاً. ساعد ذلك على إبراز التفاصيل، ولكنه عزز الضجيج أيضاً. لذلك كان علي أن أضع اللمسات الأخيرة مع بعض التمويه الغاوسي Gaussian blurring لتنعيمها. ثم كانت صورتي “زحل الأسود Black Saturn” النهائية جاهزة الآن للدخول في مسابقة التصوير الفلكي IIAPY.
