Calcular el FWHM de tu astrofotografía puede serte muy útil, ya que el FWHM (anchura a medida altura o Full Width Half Maximum) te permite valorar la calidad objetiva y determinar la resolución óptima en astrofotografía. Para entender el concepto desde el punto de vista teórico puedes consultar el siguiente vínculo:
La función de dispersión de punto
Los paquetes de software astronómico permiten realizar esta operación, que idealmente se realiza antes de comenzar a tomar fotografías para asegurar que el enfoque y otros aspectos de la fotografía son óptimos. Aquí voy a comentar los pasos a seguir para valorar una fotografía utilizando el software gratuito IRIS.
1. Descárgate e instala IRIS (en este caso utilizo la versión 5.59).
2. Carga tu fotografía en IRIS desde el menú (File/Load o bien File/Load a RAW file).
3. Busca una o varias estrellas apropiadas para la medición:
- Busca cerca del centro de la imagen para evitar posibles aberraciones en los bordes.
- Evita una estrella saturada de brillo, es decir, evita las estrellas excesivamente brillantes – esto es clave para medir bien.
- Evita estrellas que estén próximas a otras para que no existan solapamientos de brillo.
- Evita estrellas rodeadas de nebulosidad u otros brillos ajenos a la estrella.
4. Selecciona la estrella pulsando el botón izquierdo del ratón y moviéndolo para dibujar un cuadro que la contenga:
- Deja algo de margen entre el borde de la estrella y el borde del cuadro para asegurarte que capturas toda su señal luminosa.
- No hagas un cuadro muy grande para evitar incluir ruido ajeno a la señal en la medida.
- La medida puede variar un poco dependiendo del tamaño del marco elegido, así que puedes realizar varias medidas y hacer una media para aumentar la precisión de tu resultado.
5. Pulsa el botón derecho del ratón sobre el cuadro que has dibujado para desplegar el menú contextual.
6. Elige la opción PSF (point spread function) para ejecutar el análisis de la forma de la estrella.
7. El cuadro de resultados te facilitará información sobre:
- Coordenadas X e Y, correspondientes al pixel central de la estrella analizada, tomando como origen del sistema de coordenadas el punto inferior izquierdo, que equivale al pixel X=1, Y=1
- Valor I, la intensidad del brillo: no su máximo sino la suma estimada de todos el brillo en cada pixel, es decir, el volumen
- Valor B, el nivel del brillo del fondo del cielo (medido en ADU)
- FWHM X y FWHM, que te dan el FWHM siguiendo los ejes X e Y (si la estrella no es perfectamente redonda, como será el caso habitual, sus valores serán diferentes). Este valor está medido en número de píxeles.
También puedes obtener los valores de arriba utilizando el menú Analysis/Display una vez que hayas seleccionado la estrella en un cuadro.Y puedes realizar un análisis en más detalle pulsando de nuevo el botón derecho sobre el cuadro de selección y eligiendo la función Shape. Esto te dará el perfil fotométrico de tu estrella. El gráfico muestra como el brillo disminuye conforme te alejas del centro de la estrella una determinada cantidad de píxeles. La escala horizontal está en décimas de pixel, es decir, el valor 10 equivale a 1 pixel, el 20 a 2 píxeles, etc…
Puede ser conveniente estandarizar tu medida de FWHM, que hasta ahora has medido en píxeles, para conocer su valor en segundos de arco, ya que un pixel puede equivaler a una porción de cielo diferente según la magnificación que hayas utilizado.
Para esto basta con conocer cuál es la escala de pixel de tu fotografía, es decir, cuantos segundos de arco abarca cada pixel de la misma. Puedes obtener una aproximación bastante buena utilizando la fórmula de escala de imagen. Para ello basta que divid el tamaño de píxel del sensor de tu cámara (en micras) por la distancia focal efectiva de tu tren óptico (en milímetros) y multipliques el resultado por 206.3.
Por ejemplo, con un telescopio de 750 mm de focal y una Barlow 2x tendría una distancia focal efectiva de 1.500 mm. Si le acoplas una cámara con píxeles de 5.6 micras, obtienes una escala de píxel de (5.6/1,500)x206.3 = 0.77 segundos de arco por píxel. Si la fotografía que has obtenido tiene un FWHM de 5 píxeles, esto equivale a 5 x 0.77 = 3.85 segundos de arco.
Otra manera de obtener la escala de píxel de tu fotografía es medirlo directamente con algún software de resolución, por ejemplo resolviendo tu imagen con la herramienta gratuita Astrometry.
Cuanto menor sea el FWHM de tu fotografía mejor, ya que esto indica que la luz está más concentrada en el punto de origen que la causa y menos desparramada por los píxeles adyacentes. Para evaluar tus resultados deberás tener en cuenta varios aspectos.
En primer lugar, cada tubo tiene un limitación física para el FWHM que viene determinado por su apertura. Se trata del límite de resolución del tubo y no podrás ir más allá de este límite por mucho que perfecciones tu técnica.
En segundo lugar, si el FWHM medido en el eje X es mucho mayor que el medido en el eje Y (o a la inversa), esto indica que en tu fotografía la luz se ha distribuido más en una dirección que en otra. La causa más común para esto es un seguimiento deficiente, así que deberías trabajar en perfeccionar la alineación polar de tu montura. Para verificar si ésta es efectivamente la causa puedes intentar comprobar si el FWHM se da más en dirección Este-Oeste que en dirección Norte-Sur, ya que los problemas de seguimiento se dan en la primera más que en la segunda. Para esto tendrás que conocer la orientación de tu fotografía, información que también te proporciona el software gratuito Astrometry.
Por último, el FWHM puede crecer por motivos muy diferentes (alineación, enfoque, colimación, etc…), pero incluso con una técnica perfecta la turbulencia de la atmósfera suele limitar las posibilidades de la mayoría de los aficionados. Por eso se busca ubicar los observatorios profesionales en lugares privilegiados que disfruten de buena estabilidad atmosférica.
Cuanto más te alejes del zénit, mayor será el impacto de la atmósfera en tus fotografías, aunque no hay mucho que puedas hacer si el objeto que persigues fotografiar está cercano al horizonte. Lo ideal sería tener un FWHM de un pixel, aunque es complicado lograr algo así. Como referencia muy aproximada, una fotografía con 2 segundos de arco de FWHM o menos puede considerarse de alta calidad, aunque los valores para cualquier aficionado pueden ser mayores y situarse fácilmente en 3 segundos de arco y en valores superiores si la atmósfera no acompaña o la técnica empleada para el enfoque, alineación y demás no ha sido adecuada. El reto por tanto consiste en aproximar el valor de FWHM de tus fotografías tanto como sea posible a los límites físicos marcados por la capacidad de resolución de tu equipo. Suerte.