Dlaczego na obrazach Plutona Hubble'a jest czarny pasek?

Czytając raporty o mszy Nowego Horyzontu , zauważyłem dziwny pionowy, czarny pasek na obrazach Plutona.

Oto przykład: Źródło: Hubble odkrywa Piątego Księżyca krążącego wokół Plutona (07.11.12). Źródło: NASA; ESA; M. Showalter, Instytut SETI

Dlaczego jest tam ten czarny pasek?

To zdjęcie składa się z dwóch zdjęć wykonanych z różnymi czasami ekspozycji .

Aby być poprawnym, musielibyśmy powiedzieć, że ekspozycja dwóch zdjęć jest inna, tj. Zdjęcie zewnętrzne zostało utworzone przez pochłanianie większej ilości światła. W tym przypadku możemy założyć, że współczynnik ogniskowej (wyprowadzony z przysłony obiektywu Hubble'a) i luminancja sceny (ile światła porusza się w kierunku obiektywu) są identyczne dla obu zdjęć, co pozostawia jedynie czas ekspozycji jako wolny zmienna, jeśli chodzi o określenie ekspozycji .

Jest to konieczne, ponieważ fotografujemy obiekty o bardzo różnej jasności. Aby Pluton się pojawił, wymagany jest stosunkowo krótki czas ekspozycji, ale jego księżyce odbijają znacznie mniej światła i wymagałyby dłuższego czasu ekspozycji na widzialne. Tak długo, jak czujnik jest odsłonięty, Pluton będzie nadal zwiększał jasność do punktu, w którym zostanie wypłukany. Obiekty, które są znacznie jaśniejsze, stają się prześwietlone, co powoduje utratę szczegółów i wierności, znaną jako zdmuchnięte rozjaśnienia w fotografii. W naszym przypadku Pluton zmieniłby się w jednolitą białą kropkę w porównaniu do bardziej szczegółowego obrazu, który jest teraz możliwy. Możesz narysować równoległe obrazy z fałszywymi kolorami renderowane z podczerwieni: ten kompozyt nie jest tym, co zobaczyłby ludzkie oko, gdyby był w stanie wychwycić ten poziom światła i szczegółów.

Na innym obrazie Hubble'a NASA wyjaśniła powód zastosowania obrazowania kompozytowego:

Jest to złożony obraz, ponieważ pojedyncza ekspozycja gwiezdnego tła, komety Siding Spring i Marsa byłaby problematyczna. Mars jest w rzeczywistości 10 000 razy jaśniejszy niż kometa, więc nie można go odpowiednio odsłonić, aby pokazać szczegóły na Czerwonej Planecie. Kometa i Mars również poruszały się względem siebie i nie można było zobrazować ich jednocześnie w jednym naświetleniu bez poruszenia jednego z obiektów. Hubble musiał zostać zaprogramowany do osobnego śledzenia na komecie i Marsie w dwóch różnych obserwacjach.

Źródło: Hubble widzi kometę obok Marsa

Często konieczne są bardzo długie czasy naświetlania, ponieważ stosunkowo niewiele światła dociera z odległych planet i gwiazd. Jak wyjaśnia strona internetowa Hubble dla obrazów Deep Fields :

Hubble dokonał serii bardzo głębokich obserwacji w bardzo ciemnych częściach nieba. Podobnie jak w przypadku długiej ekspozycji w aparacie cyfrowym, te zdjęcia z długimi czasami ekspozycji (do kilku tygodni) ujawniają bardzo słabe szczegóły, które zwykle nie są widoczne przy krótszych czasach naświetlania.

Źródło: „Czym są Głębokie Pola Hubble'a?”, Spacetelescope.org FAQ .

Wikipedia podsumowuje artykuł Roberta E. Williamsa i zespołu HDF „Głębokie pole Hubble'a: Obserwacje, redukcja danych i fotometria galaktyk” w następujący sposób:

Między 18 grudnia a 28 grudnia 1995 r. - w tym czasie Hubble okrążył Ziemię około 150 razy - wykonano 342 zdjęcia obszaru docelowego w wybranych filtrach. Całkowity czas ekspozycji dla każdej długości fali wynosił 42,7 godziny (300 nm), 33,5 godziny (450 nm), 30,3 godziny (606 nm) i 34,3 godziny (814 nm), podzielonych na 342 indywidualnych ekspozycji, aby zapobiec znacznemu uszkodzeniu poszczególnych zdjęć przez kosmiczne promienie, które powodują pojawienie się jasnych smug po uderzeniu w detektory CCD. Kolejnych 10 orbit Hubble'a wykorzystano do krótkiej ekspozycji pól flankujących, aby wspomóc obserwacje innych instrumentów.

Źródło: Hubble Deep Field , Wikipedia, odzyskano 2014-12-09

Sam Pluton jest tak jasny, że Charon nie byłby widoczny na zdjęciu, gdyby został odsłonięty w sposób pokazujący pozostałe księżyce. Podobnie pozostałe księżyce są tak słabe, że nie są widoczne na obrazie, który rozwiązuje Charona. Tak więc zdjęcie, które widzisz, składa się z dwóch technik przetwarzania obrazu: jednej zaprojektowanej w celu pokazania Charona, a drugiej zaprojektowanej w celu pokazania pozostałych księżyców.

Jestem prawie pewien, że jest tam pasek, ponieważ dwie części obrazu mają różne kontrasty. Pluton i Charon są tak jaskrawi w stosunku do Nixa, Hydry, P4 i P5, że aby mieć jeden kontrast, albo (a) nie zobaczysz mniejszej czwórki, albo (b) całkowicie zmyjesz obraz światłem jaśniejsze dwa. Więc po prostu nakładamy dwa obrazy o różnej jasności (lub, jak sądzę, zysku).

Bez wiedzy o tym konkretnym obrazie jestem prawie pewien, że dzieje się tak dzięki zastosowaniu koronografu . Jedna z wielu różnych metod blokowania, zmiany kierunku lub przesunięcia fazowego lub w inny sposób pozbyć się niechcianego światła odbitego od Plutona i Charona, który oślepiałby detektor światła od znacznie słabszego światła odbitego przez jego małe księżyce.

Ten link o koronarstwie na Hubble'u jest daleko poza mną, ale może jest komuś pomocny: