ถ่ายภาพดาราศาสตร์: จากโทรศัพท์มือถือถึงกล้องโทรทรรศน์

ดวงตามนุษย์รวบรวมแสงได้ครั้งละไม่ถึงวินาที แต่กล้องถ่ายภาพเปิดหน้ากล้องรับแสงสะสมได้นานเท่าที่ต้องการ และเซนเซอร์ยังไวต่อสีแม้ในแสงน้อย ซึ่งตาของเราแยกสีไม่ได้ เนบิวลาที่ดูเป็นหมอกจาง ๆ สีเทาในกล้องโทรทรรศน์จึงปรากฏเป็นสีแดงชมพูในภาพถ่าย

เริ่มจากโทรศัพท์มือถือ

โทรศัพท์รุ่นใหม่มีโหมดกลางคืนที่ถ่ายภาพสั้น ๆ หลายภาพแล้วรวมกันโดยอัตโนมัติ ถ้าวางบนขาตั้งที่นิ่ง จะถ่ายภาพกลุ่มดาวและทางช้างเผือกในที่มืดได้ดีพอสมควร และถ้าแนบเลนส์โทรศัพท์กับเลนส์ตาของกล้องโทรทรรศน์อย่างมั่นคง ก็ถ่ายดวงจันทร์และดาวเคราะห์สว่างได้

ภาพทางช้างเผือกด้วยกล้องบนขาตั้ง

กล้องที่ปรับตั้งค่าเองได้บนขาตั้งที่มั่นคง ใช้เลนส์มุมกว้างที่รูรับแสงกว้าง (เช่น f/2.8 หรือกว้างกว่า) ความไวแสงสูง และเปิดหน้ากล้องราว 10 ถึง 25 วินาที ถ้าเปิดนานกว่านี้ ดาวจะเริ่มยืดเป็นเส้นเพราะโลกหมุน กฎคร่าว ๆ ที่นิยมใช้คือกฎ 500 คือเอา 500 หารด้วยความยาวโฟกัสของเลนส์เป็นมิลลิเมตร (เทียบเท่าฟูลเฟรม) จะได้เวลาเปิดหน้ากล้องนานที่สุดเป็นวินาที

เมื่อ f คือความยาวโฟกัสในหน่วยมิลลิเมตร (เทียบเท่าฟูลเฟรม) เลนส์ 20 มิลลิเมตรจึงเปิดได้ราว 25 วินาที สำหรับกล้องความละเอียดสูง ค่านี้ควรสั้นลงอีก ถ้าเปิดหน้ากล้องนานหลายนาทีถึงหลายชั่วโมงโดยตั้งใจ ดาวจะลากเป็นเส้นโค้งรอบขั้วฟ้า เรียกว่าภาพเส้นแสงดาว

ฐานตามดาว

เพื่อเปิดหน้ากล้องนานโดยดาวยังเป็นจุด ต้องใช้ฐานตั้งกล้องแบบศูนย์สูตร ซึ่งมีแกนหนึ่งขนานกับแกนโลก แล้วหมุนกล้องตามท้องฟ้าด้วยอัตราหนึ่งรอบต่อวันดาราคติ ต้องตั้งแกนให้ชี้ขั้วฟ้าอย่างแม่นยำ ยิ่งใช้ความยาวโฟกัสยาว ยิ่งต้องแม่นยำ และมักใช้กล้องตัวที่สองช่วยนำทางแก้ความคลาดเคลื่อนอัตโนมัติ

ซ้อนภาพเพื่อลดสัญญาณรบกวน

ภาพเดียวมีสัญญาณรบกวนสุ่มมาก เคล็ดลับสำคัญคือถ่ายภาพเดิมหลายสิบถึงหลายร้อยภาพแล้วนำมาซ้อนเฉลี่ยกันด้วยซอฟต์แวร์ สัญญาณจากดาวและเนบิวลาซึ่งเหมือนกันทุกภาพจะเพิ่มขึ้นตามจำนวนภาพ N แต่สัญญาณรบกวนแบบสุ่มเพิ่มขึ้นเพียงตาม \sqrt{N}รากที่สองของจำนวนภาพ อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนจึงดีขึ้นตามรากที่สองของจำนวนภาพเช่นกัน

ซ้อน 100 ภาพจึงดีกว่าภาพเดียวราวสิบเท่า นอกจากนี้ยังถ่ายภาพปรับแก้ ได้แก่ ภาพมืด (ปิดฝากล้อง) เพื่อลบสัญญาณจากความร้อนของเซนเซอร์ และภาพแฟลต (ถ่ายพื้นที่สว่างสม่ำเสมอ) เพื่อแก้ขอบภาพมืดและเงาฝุ่นบนเซนเซอร์

ดวงจันทร์และดาวเคราะห์: ถ่ายวิดีโอ

สำหรับวัตถุสว่างอย่างดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ ปัญหาหลักคือความสั่นของบรรยากาศ นักถ่ายภาพจึงถ่ายวิดีโอความเร็วสูงหลายพันเฟรม แล้วให้ซอฟต์แวร์เลือกเฉพาะเฟรมที่คมชัดที่สุดในจังหวะที่อากาศนิ่งมาซ้อนกัน เทคนิคนี้ทำให้กล้องสมัครเล่นขนาดไม่กี่สิบเซนติเมตรถ่ายรายละเอียดของดาวเคราะห์ได้ใกล้เคียงกับกล้องวิจัยในอดีต และนักดาราศาสตร์สมัครเล่นเคยค้นพบการชนบนดาวพฤหัสบดีมาแล้วหลายครั้ง