Hasta hace solo unos años, todo lo relacionado con filtros en astrofotografía era un territorio perteneciente en exclusiva a la astrofotografía, ya fuera de cielo profundo o planetaria, realizada con cámaras monocromas.
Sin embargo durante los últimos 5 años se ha producido un auténtico boom en el mercado de filtros para astrofotografía, en este caso concebidos para su uso con cámaras a color.
Y es que las cámaras a color actuales nada tienen que ver con las cámaras a color de hace solo unos años. Los sensores a color han evolucionado muchísimo. Son más sensibles, más eficientes y más económicos.
Esto ha motivado que, a día de hoy, el uso de estos sensores junto con filtros astrofotográficos de banda ancha, banda estrecha y multibanda, sean la opción elegida por muchos astrofotógrafos que prefieren optar por una forma más sencilla y rápida de fotografiar el cielo nocturno.
¿Cómo funcionan los filtros astrofotográficos?
Como su propio nombre indica, la función de un filtro astrofotográfico es “filtrar”, en este caso la luz que llega hasta el sensor de nuestra cámara.
Todo el espectro de luz que vemos, y también que no vemos, se distribuye a lo largo de una serie de longitudes de onda más o menos energéticas.
De esta manera podemos encontrar, en la parte menos energética del espectro, y también invisible para nosotros, longitudes de onda como las correspondientes a las ondas de radio, radar o microondas. En el otro extremo encontramos las ondas más energéticas, las correspondientes a los rayos gamma o los rayos X. Y entre estas 2 regiones, totalmente invisibles para el ojo humano, encontramos una zona del espectro de luz llamado el espectro visible, precisamente porque es la parte del espectro que sí podemos ver con nuestros propios ojos, comprendida entre la luz infrarroja, por la parte menos energética, y la luz ultravioleta por la parte más energética.
Un filtro astrofotográfico permite seleccionar una o varias bandas concretas de este espectro de luz, de forma que haremos pasar hasta el sensor de nuestra cámara ese rango o rangos de luz en exclusiva, bloqueando el resto. Esto nos permite captar emisiones concretas de diferentes gases del Universo en nuestras astrofotografías.
Filtros de banda ancha vs filtros de banda estrecha
Como acabamos de mencionar, los filtros astrofotográficos permiten seleccionar la banda o bandas de luz que queremos dejar pasar hasta el sensor de nuestra cámara, bloqueando el resto.
Esto tiene un efecto secundario y una doble lectura que ha llevado a muchos usuarios a pensar en estos filtros, no solo como un instrumento para incrementar la señal capturada en ciertas bandas del espectro electromagnético, sino también como una herramienta para bloquear una gran parte de la contaminación lumínica que sufrimos en los entornos cercanos a las ciudades. Y es que si conseguimos bloquear una gran parte del espectro de luz, dejando solo pasar hasta el sensor de la cámara una delgadísima línea allí donde las nebulosas tienen su mayor emisión, conseguiremos, no solo bloquear casi toda la contaminación lumínica que nos rodea, sino también ser más eficientes en nuestras capturas astrofotográficas.
Y es aquí donde podemos encontrar una de las mayores diferencias entre los filtros astrofotográficos que podemos encontrar en el mercado.
Los filtros de banda ancha, como su propio nombre indica, dejan pasar hasta el sensor de la cámara una o varias bandas anchas de luz.
Los filtros de banda estrecha, de igual manera, dejan pasar hasta el sensor de la cámara una o varias bandas de luz mucho más estrechas y especialmente seleccionadas en aquellas regiones del espectro donde el Universo tiene una gran emisión de luz.
En función del tipo de objeto que queramos fotografiar, de la cámara utilizada, y de la calidad del cielo desde el que vayamos a fotografiar, será conveniente elegir entre un tipo de filtro u otro.
Cámara monocromo vs cámara a color
En función de la cámara que utilicemos encontraremos un catálogo de filtros astrofotográficos diferente.
Las cámaras monocromas únicamente capturan luz con el 100% del sensor. Si no empleamos ningún filtro capturaremos una luminancia en blanco y negro consistente en todo el espectro de luz visible.
Si pretendemos conseguir una imagen a color realizada con una cámara monocroma deberemos emplear 3 filtros diferentes: uno de ellos filtrará la parte roja del espectro de luz (R ), otro nos filtrará la parte verde (G), y el tercero y último nos filtrará la parte azul (B). Adicionalmente podremos incrementar la señal capturada en nuestra imagen añadiendo un canal de luminancia a nuestra imagen (L), que consistirá en la aplicación de un filtro que dejará pasar todo el espectro de luz visible, bloqueando la luz infrarroja por un lado y la luz ultravioleta por el otro.
Como habrás deducido, para conseguir una imagen a color con una cámara monocroma deberemos capturar un mínimo de 3 imágenes, RGB, y opcionalmente podremos añadir la luminancia, LRGB.
Además de imágenes a color RGB o LRGB, con una cámara monocroma podemos capturar imágenes de banda estrecha en aquellas regiones en las que el Universo tiene una gran emisión, como puede ser la banda del Hidrógeno Alfa (H-Alfa), del Oxígeno III (OIII) o del Azufre (SII).
Estos filtros de banda estrecha se caractarizan por dejar pasar una única banda estrecha de luz en la región correspondiente del espectro, con mayor o menor amplitud en función de la resolución que permita capturar el filtro. Comúnmente encontraremos amplitudes comprendidas entre los 10nm y los 3nm. Cuanto más estrecha sea la banda de luz, mayor resolución conseguiremos capturar en dicha banda.
Las cámaras a color funcionan de forma similar a las cámaras monocromas. La gran diferencia entre ellas es que las cámaras a color, a diferencia de las monocromas, incluyen una matriz de Bayer frente al sensor que divide el haz de luz en R, G y B, de forma que unos píxeles serán los encargados de capturar luz roja, otros capturarán la luz verde, y otros capturarán la luz azul, formando una imagen final a color.
La gran ventaja frente a las cámaras monocromas es que dispondremos de imágenes a color desde la primera captura, sin necesidad de utilizar ningún filtro para ello. La principal desventaja, hasta la fecha, es que las cámaras a color estaban muy limitadas para la práctica de astrofotografía de banda estrecha, ya que estos filtros obligan a utilizar solo un porcentaje del sensor para capturar las bandas fotografiadas. Por ejemplo, la banda de H-Alfa se ubica en la parte roja del espectro de luz, por lo tanto solo serán los píxeles encargados de capturar luz roja los que funcionarán.
Sin embargo las cámaras a color actuales son mucho más sensibles y eficientes que hace solo unos años. A esto debemos sumarle que los fabricantes están desarrollando cada día más modelos de filtros de banda estrecha exclusivos para cámaras a color, los llamados filtros multibanda.
Filtros multibanda
Como su propio nombre indica los filtros multibanda se caracterizan por dejar pasar hasta el sensor de nuestra cámara 2 o más bandas de luz. Por lo tanto hablamos de filtros concebidos para su uso de forma casi exclusiva con cámaras astrofotográficas a color, ya que serán estas cámaras las que podrán registrar en cada uno de los canales de color los pasos de banda filtrados.
Podemos diferenciar 2 tipos de filtros multibanda: los multibanda ancha y los multibanda estrecha.
Los filtros multibanda ancha dejan pasar una serie de bandas de gran amplitud, generalmente ubicadas en la región roja y en la región azul del espectro electromagnético, regiones en las que las nebulosas del Universo tienen su mayor emisión de luz.
Este tipo de filtros son muy utilizados como filtros de contraste, ya que al bloquear una parte importante del espectro electromagnético en la que apenas tenemos emisión en el espacio podemos conseguir imágenes más contrastadas y detalladas. También son filtros utilizados como filtros anti contaminación lumínica por este mismo motivo, bloquean una parte importante del espectro con muy poca emisión en el espacio, pero donde sí podemos encontrar una gran emisión de luz de las ciudades. Por lo tanto conseguimos imágenes más contrastadas y limpias de contaminación lumínica. Y por último, algunos de estos filtros multibanda ancha también son utilizados en astronomía visual, ya que al incrementar el contraste permiten visualizar ciertos objetos débiles del cielo profundo de una forma más sencilla.
Algunos de los filtros multibanda ancha más comunes y conocidos son el CLS (City Light Suppression), o el UHC (Ultra High Contrast). Ambos filtros resultan eficientes para ganar contraste y reducir la contaminación lumínica desde entornos con niveles medios de contaminación lumínica.
Sin embargo estos filtros todavía son demasiado restrictivos cuando hablamos de fotografiar ciertos objetos débiles del cielo profundo, como las nebulosas oscuras, u objetos como las galaxias, cuya emisión de luz se produce en casi todo el espectro electromagnético.
Para estos casos, marcas como Optolong o Antlia han desarrollado en los últimos años filtros multibanda ancha con una serie de pasos de luz que permiten capturar este tipo de objetos desde cielo relativamente contaminados lumínicamente. Objetos que hasta la fecha exigían disfrutar de cielos realmente limpios y oscuros.
Por otro lado los filtros multibanda estrecha solo dejan pasar hasta el sensor 2 o más bandas muy delgadas de entre 10nm y 3nm, especialmente seleccionadas en aquellas regiones del espectro donde el Universo tiene su mayor emisión de luz. Normalmente encontraremos estas bandas de luz ubicadas en la región del H-Alfa y el OIII, aunque podemos encontrar otros modelos que también dejan pasar H-Beta o SII. Por lo tanto podemos deducir que son filtros para uso exclusivo con nebulosas de emisión, y no nos servirán para fotografiar nebulosas de reflexión, galaxias, nebulosas oscuras o cúmulos de estrellas.
Cuanto más delgadas son estas bandas más restrictivo será el filtro y mayor resolución nos dará para capturar los detalles más finos de estos objetos. Sin embargo, debemos tener en cuenta el equipo en el que se utilizarán, ya que podríamos llegar a quedarnos sin suficiente luz en equipos oscuros. Estos filtros suelen aportar su máxima eficiencia en equipos con relaciones de luminosidad entre f4 y f7. Y aunque suene contradictorio, no suelen rendir bien con equipos demasiado rápidos como los RASA f2. Marcas como Optolong están desarrollando filtros multibanda estrecha especiales para este tipo de equipos.
Los filtros multibanda estrecha son increíblemente efectivos reduciendo la contaminación lumínica, y de hecho es, posiblemente, la funcionalidad que muchos aficionados buscan en ellos. Al bloquear más del 99% del espectro electromagnético conseguimos reducir drásticamente la contaminación lumínica ambiente. Esto nos permite practicar astrofotografía incluso desde el interior de grandes ciudades.
Sin embargo no debemos descartar el uso de este tipo de filtros desde entornos oscuros, donde verdaderamente pueden marcar una diferencia, permitiendo conseguir la captura de una señal limpia en alta resolución y con una gran riqueza de detalles en banda estrecha.
Los filtros multibanda estrecha han abierto la puerta a muchos aficionados a la práctica de astrofotografía de banda estrecha con cámaras a color, un terreno que hasta hace solo unos pocos años era exclusivo de las cámaras monocromas. Por ejemplo, un filtro de banda estrecha dual band en H-Alfa y OIII combinado con una cámara a color permite que capturar en el canal R de la cámara la luz filtrada en H-Alfa, y en los canales G y B la luz filtrada en OIII. De esta manera podemos capturar en una fracción del tiempo que necesitaríamos con una cámara monocroma ambas bandas de luz y elaborar paletas de color en banda estrecha con cámaras a color.
Nebulosas de emisión y otros objetos del cielo profundo
Como ya te hemos ido anticipando en este artículo, la elección del filtro a utilizar variará en función del objeto astronómico que vayamos a fotografiar. De una forma muy básica podríamos dividir los objetos del cielo profundo en 3 grandes categorías: nebulosas de emisión, nebulosas de reflexión, nebulosas oscuras, galaxias y cúmulos de estrellas.
Nebulosas de emisión:
Este tipo de nebulosas es increíblemente abundante en el Universo. Las grandes nebulosas de emisión que podemos fotografiar en nuestras sesiones pertenecen a nuestra propia galaxia, la vía láctea. Pero es común también detectar este tipo de nebulosas en otras galaxias cercanas, como M31, la gran galaxia de Andrómeda, o M33, la galaxia del Triángulo.
Estas nebulosas se caracterizan por emitir luz propia, de ahí su nombre. Y esta emisión de luz se produce porque la radiación emitida por las estrellas circundantes ioniza los gases que las componen, principalmente hidrógeno y helio, aunque también es común encontrar otros gases como el Oxígeno III o el azufre, brillando por sí mismos.
Las nebulosas de emisión suelen brillar con intensos colores rojos y turquesas.
Nebulosas de reflexión:
Como su propio nombre indica estas nebulosas se caracterizan por reflejar la luz de las estrellas cercanas. Por este motivo la mayoría de nebulosas de reflexión que encontramos en el cielo profundo brillan en tonos azulados, ya que suelen ser los restos de las nebulosas originarias que formaron ciertos cúmulos de estrellas jóvenes y muy calientes que brillan en colores azules. El color azul de estas estrellas jóvenes se acaba reflejando en los restos de nebulosidad circundante.
Por lo tanto estas nebulosas no emiten su propio brillo, sino que solo lo reflejan.
El ejemplo más conocido de nebulosa de reflexión es la nebulosidad que envuelve al cúmulo M45, las Pléyades. Estos jirones de color azul suponen los restos de la nebulosa originaria de la que nacieron las estrellas del cúmulo.
Otro ejemplo muy conocido de nebulosas de reflexión es la nebulosa de la Cabeza de la Bruja, IC 2118, en la constelación de Orión, que se conforma como la nebulosa de reflexión con mayor tamaño aparente del cielo nocturno, y que en este caso refleja la potente luz de la estrella gigante azul Rigel.
Nebulosas oscuras:
Cuando hablamos de nebulosas oscuras hablamos exactamente de lo mismo que cuando hablamos de nebulosas de reflexión, pero en este caso no tenemos estrellas cercanas que iluminen la nebulosidad con su luz. De hecho es muy común encontrar nebulosas oscuras con algunas regiones de reflexión, como podría ser la nebulosa del tiburón, LDN 1235, en la constelación de Cefeo.
Galaxias:
Las galaxias son los objetos más lejanos que podemos fotografiar en nuestras sesiones de astrofotografía, ya que entre todos los objetos a los que podemos acceder con nuestros equipos de aficionado, son los únicos que se encuentran fuera de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea.
Cada una de las galaxias a las que podemos apuntar con nuestro equipo están formadas por sus propias estrellas, nebulosas de emisión, nebulosas oscuras y cúmulos de estrellas. Aunque nuestros equipos de aficionado no alcanzan a resolver estos detalles. Por lo tanto, cuando fotografiamos otras galaxias estamos recibiendo su luz en todo el espectro electromagnético.
Cúmulos de estrellas:
Dentro del grupo de cúmulos de estrellas podemos encontrar diferentes tipos de ellos, y algunos con características especiales, como el cúmulo de las Pléyades del cual ya te hemos hablado por combinar además una nebulosa de reflexión en su entorno. Así que en este grupo vamos a englobar los cúmulos de estrellas abiertos y los cúmulos globulares.
Estos objetos se caracterizan, normalmente, por encontrarse en un entorno libre de nebulosidad, y por incluir diferentes tipos de estrellas, con diferentes magnitudes y espectros de color. Por este motivo, podríamos decir que también los cúmulos de estrellas emiten su luz en todo el espectro electromagnético.
Prestando atención a esta información podremos decidir el filtro o filtros a utilizar en cada sesión de astrofotografía. Por ejemplo si vamos a fotografiar nebulosas de emisión podremos optar por filtros de banda estrecha con cámara monocroma, o filtros multibanda estrecha con cámara a color. Esto nos dará, además, la opción de desarrollar la sesión desde entornos contaminados lumínicamente.
Si por otro lado vamos a fotografiar nebulosas de reflexión, nebulosas oscuras, galaxias o cúmulos de estrellas, objetos que como hemos visto no emiten luz propia, o emiten luz en todo el espectro electromagnético, deberemos optar por un filtro amplio que solo bloquee la parte infrarroja y ultravioleta del espectro de luz, o por la ausencia de filtro. Y evidentemente deberemos desarrollar nuestra sesión de astrofotografía desde un entorno lo más oscuro posible.
Si no podemos desplazarnos hasta este tipo de entornos oscuros podremos optar por un filtro anti contaminación lumínica multibanda ancha, aunque debemos saber que estaremos sacrificando una parte importante de la luz recibida desde estos objetos.
Pero la realidad es que en muchos casos no podremos optar claramente por un tipo de filtro u otro, sino que nos encontraremos ante nebulosas combinadas, con regiones de emisión y regiones de reflexión o de nebulosidad oscura.
En estos caso podemos planificar nuestras sesiones para capturar una parte de la sesión en LRGB o con filtro de bloqueo UV-IR para capturar la mayor cantidad de información en luminancia, y destinar otra parte de la sesión, u otra noche diferente, a la captura en banda estrecha de las nebulosas de emisión, para finalmente, durante el procesado, combinar ambas señales en una sola imagen que nos muestre tanto los detalles naturales de las nebulosa de reflexión o nebulosas oscuros, como el potente brillo de las nebulosas de emisión.
Sin olvidarnos de la astrofotografía planetaria
La astrofotografía planetaria es una de las grandes olvidadas, pero también tiene mucho que decir en el mundo de los filtros astrofotográficos. Pero en el caso de la astrofotografía planetaria el uso de filtros es más limitado y centrado en el realce de ciertos detalles en las atmósferas planetarias.
Los filtros LRGB en astrofotografía planetaria no solo nos permiten la obtención de imágenes a color, sino que también nos permiten, en ciertas situaciones como son la astrofotografía lunar, discriminar por banda de color según el nivel de turbulencia atmosférica que tengamos, ya que la turbulencia atmosférica afecta de diferente manera en función de la longitud de onda capturada, siendo la banda roja la menos afectada con carácter general.
También es muy común el uso de filtros infrarrojos, que nos permiten ir un paso más allá a la hora de conseguir una imagen más estable y menos afectada por la turbulencia atmosférica, y además nos permiten capturar detalles de las capas más bajas de las atmósferas planetarias.
O el uso de filtros ultravioletas, de metano, etc. que sería de aplicación de forma específica a la hora de fotografiar ciertos planetas del Sistema Solar, como Venus, Júpiter o Saturno.
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