Objetos Astronômicos e Astrofotográficos: A Grande Galáxia de Andrômeda - M31

Imagem da Galáxia de Andrômeda Captada por uma lente de 200mm. Foram 40 frames de 2 minutos. Essa imagem é um recorte do campo da lente, que é bem maior.

A Galáxia de Andrômeda, ou M31, é a rainha do nosso grupo local de galáxias, constituido por ela, pela nossa Galáxia, pela Galáxia do Triângulo (M33) e por galáxias menores, como as nuvens de megalhães, que são satélites a nossa galáxia, além de M32 e M110, satélites de Andrômeda, entre outras.

Andrômeda está a cerca de 2,5 milhões de anos luz da Via Láctea, mas tem um diâmetro estimado de mais de 200 mil anos luz, o dobro de nossa Galáxia, por isso é facilmente visível a olho nu de locais sem poluição luminosa, sendo considerado o objeto mais distante que podemo ver sem a ajuda de instrumentos.

A Galáxia foi considerada por muitos séculos como sendo uma nebulosa,.Estudos até indicavam que estava mais distante de nós do que outras nebulosas conhecidas, mas foi a análise das variáveis cefeidas que permitiu estimar a real distância de Andrômeda, o que também permtiu estimar que seu tamanho era superior ao da própria Via-láctea, revelando que o universo era muito maior do que se imaginava e que nossa galáxia não era a única no universo. O estudo das variáveis cefeidas como instrumento de calculo de distâncias celestes foi iniciado por Henrietta Leavitt, e Edwin Hubble foi quem utilizou a técnica para descobrir a distância de Andrômeda em relação a Terra.

Andrômeda esta se aproximando de nós. Na verdade a interação gravitacional fará que que, daqui a milhões de anos, Andrômeda, Via Láctea, Triângulo e as galáxias satélites tornem-se uma só, enquanto o resto do universo está se afastando de nós.

A observação de M31 não é difícil, principalmente se você está num local afastado de luzes urbanas. É possível encontrar a galáxia ao norte, nos meses de julho a dezembro. Com um binóculo, o núcleo aparece mais brilhante, mas não mostra muitos detalhes, com um pequeno telescópio, acima de 80mm já é possível ver suas galaxias satélites. Telescópios de 200mm ou mais são recomendados para a observação de detalhes na galáxia, isso num céu realmente sem interferências luminosas.

Uma boa fotografia de Andrômeda é um dos maiores desejos de todo astrofotógrafo e todo iniciante aponta seu telescópio para ela. Mas sem o equipamento adequado, com uma montagem capaz de frames de pelo menos três ou cinco minutos sem rastros, opticas livre de coma e aberrações, uma câmera de qualidade e com campo suficiente, além de um céu sem poluição luminosa, os primeiros registros podem ser muito frustrantes.

Frame único e sem tratamento da imagem anterior num céu completamente livre de poluição luminosa.

Fotografar Andrômeda é muito fácil, mas obter uma fotografia realmente boa é um tarefa bem mais complicada do que se conseguir uma boa foto de uma nebulosa brilhante. O céu tem que realmente estar escuro, pois filtros de banda estreita não captam os campos estelares da galáxia e mesmo em céus escuros, os primeiros frames que aparecem nas captações podem decepcionar um iniciante na galáxia. Mas é preciso entender que é isso mesmo. Para que o objeto fique como estamos acostumados a ver nas melhores imagens é necessário um intenso e cuidadoso processamento. Não é como fotografar a nebulosa da Lagoa, que já aparece linda no primeiro frame bem fotografado.

Uma das maiores dificuldades no processamento esta por causa do núcleo brilhante de M31. Ele não é tão brilhante a ponto de exigir frames com tempos diferentes de exposição, como acontece com a Nebulosa de Orion, mas na hora de processar o resultado final do empilhamento no Adobe Photoshop ou outro programa, é preciso se tomar muito cuidado para que o núcleo não estoure ao se aumentar o contraste, e, acredite, você vai ter que aumentar muito o contraste da galáxia para realçar os detalhes e diferenciar os braços constituídos de campos estelares bastante pálidos para nós. Outra dificuldade também é realçar o contraste e manter as estrelas que aparecem no campo com suas cores originais (ou algo que lembre isso), por isso o recomendado é processar M31 por partes, separando o núcleo e as estrelas do resto da galáxia enquanto aumenta-se o constraste.

É possível se conseguir boas fotos mesmo com DSLRs sem modificação. A modificação torna as maiores nebulosas de emissão da galáxia visíveis, mas somente uma composição acrescentada  de captações feitas com um bom filtro h-alpha mostrará as maiores nebulosas de Andrômeda em seu esplendor. As fotos que incluem captações em h-alpha costumam estar entre as melhores que se vê deste objeto.

Com um telescópio de 700mm de distância focal e uma câmera DSLR de entrada, com sensor APS-C (Canon T4i, T5i, 60D e outras) a Galáxia de Andrômeda ocupará todo o campo do sensor, e você ainda terá que deixá-la numa orientação diagona para não perder nenhum pedaço. Com distâncias focais maiores, ou sensores menores, terá que aceitar que Andrômeda não aparecerá inteira num único registro.

É um objeto muito interessante para a fotografia com lentes, principalmente com distâncias focais de 135mm até 300mm. Abaixo disso a imagem passa a apresentar poucos detalhes e acima disso um telescópio apresentará melhor custo benefício.

Recomenda-se pelo menos 3 minutos de exposição para telescópios mais rápidos e no mínimo 5 minutos para distâncias focais mais elevadas em relação a abertura. Quanto mais frames, melhor. Por causa do brilho no núcleo, tempos de exposição muito elevados não são recomendados, exceto para a captação das nebulosas com um filtro em h-alpha.

Nessa imagem, feita com um telescópio razoavelmente pequeno, de 700mm de distância focal e uma DSLR Canon T2i, eu tive que deixar a galáxia em orientação diagonal para que ele coubesse no sensor da câmera.

Aqui foi processado um crop da imagem feita com telescópio para destacar nebulosas escuras próximas ao núcleo.

Com um telescópio pequeno é possível também captar algumas nebulosas escuras na galáxia satélite M110.

Objetos Astronômicos e Astrofotógraficos: A Nebulosa Cabeça do Cavalo

Barnard 33 registrada com telescópio refrator de 102mm de abertura e câmera  CCD monocromática. O filtro em H-alpha, utilizado aqui é a melhor forma de mostrar mais detalhes da nebulosa mesmo em céus com poluição luminosa. O H-alpha foi combinado com as cores naturais da Nebulosa, capturadas com uma câmera DSLR.

Atendendo a pedidos de um amigo, vou começar a fazer posts dedicados aos objetos mais fotografados pelo autor deste Blog (que sou eu!), Com uma explanação do objeto e das técnicas e dificuldades para fotografá-lo. Agradeço ao Antônio Benazzi pela sugestão e espero que gostem da matéria:

BARNARD 33 - NEBULOSA CABEÇA DO CAVALO

Esta nebulosa é com certeza uma das mais queridas entre os astrofotógrafos, por dois motivos óbvios, é uma nas mais bonitas do céu, com sua forma que realmente lembra a cabeça de um cavalo, principalmente a peça do jogo de xadrez, e também por ser uma das nebulosas mais fáceis de serem encontradas. Ela fica bem ao lado da estrela Alnitak, que você conhece melhor como sendo a estrela mais ao leste do Cinturão de Orion, conjunto de estrelas que nós aqui no Brasil costumamos chamar de Três Marias.

A Nebulosa Cabeça do Cavalo está a aproximadamente 1500 anos-luz da Terra. E foi  descoberta 1888 por Williamina Fleming, no observatório da Universidade de Harvard, e possui uma extensão de 16 anos-luz, que é duas vezes maior que a distância da Terra até a estrela Sirius. Apesar disso é uma nebulosa pequena, se comparada, por exemplo, à Nebulosa da Lagoa, que tem 110 anos luz de extensão.

A coloração vermelha característica de Cabeça do cavalo é devido à grande quantidade de hidrogênio ionizado, que predomina por trás de uma nuvem de poeira escura que forma a cabeça do cavalo propriamente dita. O hidrogênio é ionizado pela estrela Sigma Orionis, estrela brilhante que aparece a oeste da Nebulosa. Vale lembrar que a brilhante Alnitak não está relacionada com a nebulosa, estando somente a 800 anos-luz da Terra.

O brilho da Nebulosa Cabeça do Cavalo é fraco, sendo de difícil visualização por observação ao telescópio. Para quem quiser tentar enxergá-la ao vivo, normalmente recomenda-se um telescópio bem grande, um céu bastante escuro e o uso de um filtro H-beta rosqueado na ocular. Também é bom que a Nebulosa esteja numa grande altitude no céu, o que para nós no Brasil é possível durante o verão.

A Estrela Sygma Orionis (marcada com a seta em vermelho) ioniza a Nebulosa Cabeça do Cavalo.

Em relação a Via Láctea, a Nebulosa Cabeça do Cavalo está localizada no braço de Orion, ou seja, sua visão aponta para a área externa da nossa galáxia, com muito menos estrelas do que se ela estivesse apontada para o centro da Galáxia. Isso facilita realçar seus detalhes sem uma explosão de estrelas em volta. Característica que prejudica muito a captura da Nebulosa do Véu, por exemplo. O único problema é o brilho de Alnitak. Em imagens feitas com câmeras coloridas, esta estrela pode literalmente explodir no resultado final da captura.

Por ser uma nebulosa pálida, muito mais do que outras nebulosas conhecidas, como a Nebulosa de Orion ou as nebulosa brilhantes das constelações de Sagitário ou Escorpião, a captura da Nebulosa Cabeça do Cavalo deve ser feita preferencialmente em um céu com pouca poluição luminosa. Quanto mais escuro e isolado o local de captura, melhor. A modificação de sua câmera, retirando o filtro que bloqueia parte da luz vermelha e trocando por um que a realce, também é muito recomendada.

Num céu com poluição luminosa a solução é a captura em banda estreita, com câmeras monocromáticas (o uso com câmeras coloridas também é possível, embora com resultados inferiores). O melhor filtro para a captura da Nebulosa é o H-alpha para céu profundo (não confundir com filtros H-alpha solares). Essa nebulosa possui uma quantidade de hidrogênio muito grande em relação a enxofre e oxigênio, sendo de pouco acréscimo o uso destes filtros. Uma combinação do h-alpha com a imagem com as cores originais da nebulosa (RGB) trará resultados mais satisfatórios. O filtro H-alpha, além de tirar a poluição luminosa, mostra muito mais detalhes da nebulosa e reduz muito o brilho das estrelas, principalmente de Alnitak, sendo interessante mesmo num céu sem poluição luminosa.

Cabeça do Cavalo possui uma vizinhança muito rica. Bem ao lado dela estão a Nebulosa da Chama (NGC 2024, ao norte) e NGC 2023 (a leste). São nebulosas de características bastantes diferentes. NGC 2023 é uma nebulosa de reflexão e a Nebulosa da Chama, embora seja uma nebulosa de emissão, como a Cabeça de Cavalo, apresenta uma coloração bem menos avermelhada e uma formação mais complexa, parecendo uma folha, formato que lembra muito a Nebulosa Gamma Cygni.

Quando fotografando com muito aumento, o foco do astrofotógrafo é sempre na cabeça do cavalo, como na imagem que abre este post. Já com aumentos menores, vale a pena incluir a Nebulosa da Chama na imagem, colocando um enquadramento que balanceie as duas Nebulosas. Ao se fotografar em grandes campos, com lente, vale a pena colocar a Nebulosa de Orion no mesmo campo e mostrar como as duas nebulosas interagem.

Apesar de haver poucas estrelas em volta da Nebulosa do Cavalo, algumas são bastante brilhantes, e é possível guiar com uma delas mesmo com webcams não modificadas. O tempo de exposição recomendado é  acima de 5 minutos, em ISO 800, mas é sempre possível conseguir ótimos resultados mesmo com tempo de exposição menores. O comum é a imagem ser publicada com a cabeça do cavalo virada pra cima, com a estrela Alnitak do lado esquerdo da Nebulosa. Orientações diferentes podem deixar as pessoas confusas. É aconselhável pelo menos uns dez frames para a redução dos ruídos e uns cinco dark frames. Flat frames ajudarão a reduzir efeitos da poluição luminosa bem como eliminar manchas provocadas por sujeira no sensor da câmera.

No Brasil, uma das maiores dificuldades de se registrar ou observar esta nebulosa, é que ela normalmente encontra-se a boas altitudes no céu durante o verão, época em que chove muito em grande parte das regiões mais populosas no país ( e nas outras partes normalmente chove muito em qualquer época), sendo difícil encontrar um dia de Lua nova, céu limpo e que você esteja sem outros compromissos que lhe permitam o registro ou a observação da nebulosa. Com filtros H-alpha é possível registrá-la mesmo durante a Lua cheia, contanto que a Lua não esteja próxima demais da nebulosa.

Esta imagem foi feita com uma câmera DSLR não modificada no primeiro EBA que participei, mas só foi possível devido a um céu extremamente escuro e um grande esforço de processamento.

Aqui, com uma lente de 50mm, podemos ver mais do entorno da Nebulosa Cabeça do Cavalo, com a Nebulosa de Orion ao lado. No alto da foto, bem fraco, é possível ver a Nebulosa Cabeça de Bruxa acima da estrela Rigel, a mais brilhante da imagem. Essa foto foi feita muito próximo ao amanhecer e foi prejudicada pela poluição luminosa da Luz Zodiacal e principio dos raios solares.