Provo a darti una spiegazione Renato.
Ho visto il video dal PC, me lo sono anche scaricato e provato a vedere sia al rallentatore che molto ingrandito. Giuro che non voglio offendere, ma la prima impressione è che non sia perfettamente a fuoco, Sirio mostra un accenno di ombra del secondario. Potrebbe anche essere un effetto dovuto al sensore però, non è la prima volta che vedo questo comportamento.
Assumiamo tuttavia che sia a perfettamente a fuoco. Lo posso fare perché ci ho provato io stesso alcune volte. La spiegazione sta nella insufficiente gamma dinamica e nel livello troppo basso di saturazione di cui è capace il sensore della fotocamera.
Cosa è la dinamica in fotografia? La capacità di mostrare differenze di luminosità.
Maggiore sarà la dinamica e maggiore sarà la differenza di luminosità che saremo in grado di registrare. Nel nostro esempio Sirio A è indubbiamente il soggetto più luminoso, mentre Sirio B sarebbe eventualmente all'opposto. La differenza tra le due componenti è di 10 magnitudini, il che significa che la differenza in luminosità è di ben 10000 volte! (
https://courses.lumenlearning.com/astro ... -of-stars/).
La dinamica può essere espressa in varie unità di misura. Abbiamo un paio di scale
logaritmiche che vengono utilizzate prevalentemente, gli Stop (Ev) e i Decibel (dB). Usiamo gli stop per il semplice fatto che è l'unità di misura con cui viene generalmente indicata la gamma dinamica di un reflex digitale.
In linea di principio ci basta trovare un sensore che sia capace di registrare almeno 10000 livelli diversi di luminosità. Ossia ci basta trovare un sensore capace di almeno 13.3 Stop.
Sappiamo che hai usato una Canon 1100D. Tale camera ha una gamma dinamica di 11 Stop o Ev (
https://www.dxomark.com/Cameras/Canon/E ... asurements).
Questo però non significa che sia impossibile fotografare Sirio B con la 1100D, ma solo che sarà impossibile avere contemporaneamente Sirio A e B non sature su un singolo fotogramma. E' un dettaglio fondamentale.
Facciamo una piccola deviazione e vediamo quale è la definizione di gamma dinamica per un sensore ottico.
La gamma dinamica di un sensore si esprime come il rapporto tra full well capacity e rumore di lettura dello stesso (
https://www.photometrics.com/learn/imag ... y%20levels).
Altra piccola deviazione. Full well capacity e rumore di lettura di un sensore dipendono direttamente da un parametro che si chiama guadagno (gain). Con i sensori CMOS abbiamo imparato a gestire questo parametro, ma ancora per molti non è ben chiaro quali siano le implicazioni di un guadagno variabile. E' presto detto:
1. Più il gain è alto e minore sarà la full well capacity (male!)
2. Più il gain è alto e minore sarà il rumore di lettura (bene!)
3. Sfortunatamente, in proporzione, la full well capacity diminuisce molto più velocemente rispetto al rumore di lettura (malissimo...)Sopra abbiamo detto che gamma dinamica = full well capacity / rumore di lettura.
Ne deriva che se io alzo troppo gain, la gamma dinamica che avrò a disposizione sarà sempre più ridotta fino a diventare addirittura di pochi livelli.
Nelle reflex digitali abbiamo utilizzato per anni il gain variabile senza accorgercene magari. Non è nient'altro che la variazione ISO della fotocamera. A ISO bassi avremo la massima dinamica che mette a disposizione il sensore (es. 1100D => 11 stop a 50 ISO), mentre man mano che alzo gli ISO la mia gamma dinamica andrà assottigliandosi sempre di più (es. 1100D => 7.5 stop a 6400 ISO).
Torniamo ora al nostro esempio. A prescindere dagli ISO utilizzati, sappiamo che la 1100D non è in grado di mostrare sia Sirio A che Sirio B non sature contemporaneamente (ovvero sulla singola posa) nemmeno al livello di ISO minore dove abbiamo tutti e nostri gli 11 stop a disposizione.
La nostra unica speranza di poter registrare Sirio B è dunque quella di allungare quel tanto che basta il tempo di posa per rilevarla, "sacrificando" Sirio A che andrà a saturare il sensore.Sono famosi i sensori CCD privi di antiblooming che mostrano la classica "colata" di luce quando vanno in saturazione. Nei sensori CCD dotati invece di antiblooming e nei sensori CMOS commerciali si evita il problema della colata di luce, ma non è che questa luce venga persa. La carica in eccesso catturata dai pixel che registrano Sirio A andrà a spargersi tutta attorno (ma solo dopo che il "serbatoio" dell'antiblooming si sia riempito del tutto), andando ad allargare sempre di più il diametro apparente della stella satura man mano che aumenta il tempo di posa, potenzialmente anche fino a coprire Sirio B.
Come possiamo ovviare a questo problema? O utilizziamo un’altra fotocamera con gamma dinamica maggiore (e bisogna andare sulle migliori fotocamere attualmente disponibili sul mercato – come le recenti Sony a1 - che a stento arrivano a coprire 14 stop al minor gain/ISO possibile!),
oppure cerchiamo di ampliare la gamma dinamica sommando più fotografie riprese in istanti diversi. Quest’ultima è la tecnica vincente in quanto consente di usare con profitto anche camere piuttosto economiche come le famose ASI120 o QHY5L, con l’acquisizione di un video e la selezione dei migliori frame da sommare.
Una volta ottenuta la nostra bella immagine con un contrasto di almeno 10000:1 possiamo finalmente vedere le nostre belle Sirio A e B monitor? Purtroppo non basta, anche i monitor non dispongono di una dinamica sufficiente e, anzi, siamo a numeri di stop ancora più scarsi!
Dobbiamo necessariamente “comprimere” la dinamica, ossia trovare un modo di mostrare forti differenze di luminosità con meno livelli di quelli che sarebbero invece necessari.Celebre in astronomia è il processo
Digital Development (DDP) inventato dal Dr. Okano nel 1997 (
http://www.asahi-net.or.jp/~rt6k-okn/ddp/digital.htm). Lo scopo del processo è quello di mostrare forti differenze di luminosità simulando quella che è la grande capacità adattativa dell’occhio umano, in grado di mostrare istantaneamente differenze di luminosità fino a 14 stop circa, ossia oltre 16000 livelli di luminosità.
Si passa da una visualizzazione lineare delle differenze di luminosità a una visualizzazione non lineare, dove magari a piccole differenze di intensità luminosa del pixel corrispondono grandi differenze di luminosità reali. Lo stesso autore del processo definisce il risultato del suo DDP come una trasformazione per far sembrare più naturale, più familiare, l’immagine finale all’occhio umano.
Questo va a rispondere strettamente al motivo per cui con la 1100D diventa abbastanza complicato registrare Sirio B. E’ possibile, ma molto complicato, ha troppi limiti e il rischio che la saturazione di Sirio A vada a coprire Sirio B è alto se la separazione non è sufficiente.Ore che però abbiamo visto quali siano i limiti pratici di queste camere, andiamo anche a vedere il confronto con l’occhio umano, in parte appena citato.
Consiglio l’attenta lettura di questa pagina:
https://www.cambridgeincolour.com/tutor ... -range.htmL’occhio umano è in grado di passare da intensità luminose altissime, ad esempio in pieno Sole, ad ambienti bui e l’estensione dinamica di questa differenza raggiunge addirittura i
24 stop. Alcune stime più ottimistiche arrivano addirittura a un range di 30 stop! (
https://en.wikipedia.org/wiki/Dynamic_range). Vale a dire che possiamo distinguere intensità luminose con differenze di 16000000:1. E se prendiamo il limite superiore di 30 stop la differenza arriva a 1000000000:1!
Sfortunatamente questa capacità non è istantanea, è il massimo a cui l’occhio può arrivare: dal pieno Sole alle deboli nebulosità in piena notte, con magari di mezzo svariate ore di adattamento dell’occhio al buio.
La gamma dinamica istantanea a cui invece l’occhio può arrivare è stimata tra 10 e 14 stop. Sirio A e B richiedono almeno 13 stop… Siamo quindi verso il limite superiore e rappresenta dunque una osservazione sicuramente possibile, ma non appannaggio di tutti. Il fatto che l’osservazione sia sicuramente possibile ce lo dice il fatto che Sirio B sia stata scoperta visualmente nel 1862 da Alvan Graham Clark (e le svariate testimonianze di altri ovviamente).
Inutile ora avventurarsi in possibili spiegazioni del perché tu non riesca a vederla, le motivazioni possono essere molteplici (seeing non buono, problemi strumenti, particolare fisiologia del proprio occhio, tappo sul telescopio
, ….).
Se fino a qua non ti ho convinto provo a proporti un esperimento che spero possa farlo. Sei mai riuscito a vedere i dischi di Airy col tuo C11? So che è esperienza non così comune già per un’apertura di 28 cm, ma dici che spesso ti ritrovi condizioni di ottimo seeing (unitamente a cielo molto scuro, hai tutta la mia invidia in tal senso… qua occasionalmente ho condizioni di seeing eccellenti, ma sono eventi purtroppo non frequenti e il buio lo trovo facendo almeno 2 ore di strada!). Ecco, prova a fotografare in un singolo fotogramma i dischi di Airy. Vedrai che sarà compito piuttosto difficile e il risultato non sarà neanche lontanamente paragonabile a ciò che possono vedere i tuoi occhi.
Racconto un aneddoto correlato all’esperimento proposto. Tempo fa ho dovuto collimare un telescopio piuttosto complicato, si trattava di un astrografo tipo Cassegrain con schema ottico Harmer Wynne con ostruzione centrale di oltre il 50%. Schema rognoso, se non ben collimato la stella assume le forme più disparate e solo in prossimità della collimazione perfetta mostra finalmente una stella tonda. All’epoca non disponevo di un banco ottico e usavo ancora la stella artificiale con tutte le scomodità del caso (stella a circa 30 metri con asse ottico che passava per varie porte fino al fondo del magazzino… se lo facevi in inverno col riscaldamento acceso simulavi anche il seeing pessimo, senza però la possibilità di fermarlo). Per aiutarmi nella collimazione provai ad aggiungere una camera per alta risoluzione, era una QHY5L-II (identica alla ASI120 come sensore), sperando appunto di poter vedere a schermo quello che vedevo a occhio. Compresi subito che l’impresa era ardua, a occhio la “sensibilità” era molto maggiore e riuscivo a vedere molto meglio come cambiava la stella muovendo le viti di collimazione. A collimazione finita però rimisi la camerina e questo fu il risultato:
Allegato:
FB_IMG_1617456470415.jpg [ 3.23 KiB | Osservato 767 volte ]
Figura di diffrazione perfetta con tutti i suoi bei dischi di Airy in bella mostra.
Da qui decisi di allestire il banco ottico con la speranza di poter avere un ambiente più controllato, ma non feci i conti con le capacità delle camere per alta risoluzione. Le ho provate di tutti i modelli e alla fine mi arresi a dover collimare al banco con l’ausilio dell’occhio. Non c’era mai abbastanza dinamica per poter mostrare efficacemente la stella nelle varie condizioni necessarie ad una attenta analisi (intra-, extra-focale, e fuoco). Inoltre se lo strumento non aveva una ostruzione abbastanza elevata era letteralmente impossibile mostrare i dischi di Airy sulla camerina, mentre all'oculare erano sempre dannatamente ben visibili. Certo, avrei potuto acquistare un bel EMCCD da 20000 euro per risolvere il problema (dinamica da 15/16 stop e oltre anche
)… Ho preferito risparmiameli e continuare a occhio, al massimo facendomi aiutare da una seconda persona così da poter rimanere all’oculare senza dovermi continuamente alzare per girare le viti di collimazione.
Paradossalmente ho scoperto che in afocale con uno smartphone era più facile fotografarli, anche se il risultato non è certo ottimale... Purtroppo il sistema non è abbastanza pratico per l’obiettivo prefissato e alla fine si ritorna all'uso dell'occhio che dà maggiori garanzia di riuscita in breve tempo.
Insomma, tutta questa pappardella per dire che non possiamo prendere la fotografia come elemento probante in assoluto, in quanto strumento non ancora sufficiente per la simulazione del funzionamento di un occhio, anche limitandoci al caso particolare della fotografia astronomica. La cosa diviene tanto più vera quando prendiamo in considerazione una ripresa al limite come quella della separazione tra Sirio A e B. E non è giusto nemmeno rigettare tecniche come l'HDR o il processo DDP o la somma di molti frame. Sono tutte tecniche create proprio per poter approssimare meglio la capacità di adattamento dinamico dell'occhio alle forti differenze di luce. E' tramite l'uso di questi strumenti, cum granu salis naturalmente, che riesco ad approssimare meglio ciò che il mio occhio è in grado di vedere.
Io spero che qualche informazione tu la possa ritenere interessante (mica poco ho impiegato per scrivere tutti ciò e aggiungere anche svariate fonti informative esterne!) e ribadisco il suggerimento della ripresa dei dischi di Airy. Non è affatto necessario lavorare solo al fuoco diretto. Prova anche con l'ausilio di lenti di Barlow o in afocale, non va a cambiare in maniera sostanziale il risultato. Se non ci riuscirai la motivazione sarà la medesima per cui risulti parecchio difficile la fotografia di Sirio A e B in singolo scatto o sul filmato (formato appunto da una serie di singoli scatti).
Chiaramente alcune questioni sono un po' semplificate e la fisiologia e il funzionamento dell'occhio umano sono ancora un mistero da chiarire per la scienza, ma non andiamo a penalizzare troppo la sua valenza. L'occhio rimane ancora uno strumento molto potente e scientificamente utile per l'astronomia.
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