用于高速天文图像采集的Andor Marana sCMOS相机测试

”我们只需要传统相机曝光时间的一小部分，就可以捕捉到具有高对比度和精细细节的传统图像。对于幸运成像来说，甚至更短的曝光是可能的，也是必要的，但毫无疑问，这可以用Andor Marana sCMOS完成。”

天文学家把他们的天文台安装在遥远的地方，在那里，我们可以在非常黑暗的天空中探索宇宙中最微弱的物体。剩下的问题是地球的大气层，它限制了分辨率。随着时间的推移，空气湍流增加，曝光时间越长，图像变得越模糊。只有最大的望远镜才使用精密仪器自适应光学通过高速重塑主镜或副镜来校正波前。

缓解这个问题的另一个方法是“幸运成像＂.这个过程包括用尽可能短的曝光时间拍摄多张照片。最清晰的图像是唯一被利用的，它们通常只占所有被拍摄的图像的百分之几。然后将它们堆叠起来，最终图像中只保留了真实的细节，而最终图像具有望远镜的理论分辨率。“深空天体”，比如星系和星云，直到最近才被大型望远镜用这种方法捕捉到。对于较小的望远镜来说，幸运成像通常只适用于非常明亮的物体，如月球和行星。

得益于创新的传感器和相机电子的结合Marana 4.2 b - 6 sCMOS来自Andor的传感器与较小的孔径专业光学，如PlaneWave CDK12.5，应该使终端用户能够执行深空幸运成像所需的短曝光。我们在加那利群岛的拉帕尔马，这个天文观测的最佳地点之一，通过评估这种新的相机技术的能力，看看有什么可能。在海拔900米的地方阿多斯校园明星当世界上最大的望远镜被放置在2400米高的拉帕尔马火山顶部时，天空也有类似的黑暗。

设置

图1．用于实验的设备是10微米GM 2000 HPS安装，平面波cdk12,5 f/8高端望远镜与熔融石英镜面,Andor Marana 4.2B-6 sCMOS．

结果

有两个晚上的天气条件允许我们测试设置。我们的第一个目标是M57，天王星上的环状星云，因为它是每个天体摄影师都知道如何捕捉的对象，典型的/必需的曝光时间约10分钟，这取决于系统设置。相机有两种模式:对于M57，我们使用了180Mhz的12位低噪声模式，这款相机非常敏感，应该在短曝光时间内提供良好的对比度。令人惊讶的是，我们的第一次尝试用3分钟的曝光时间导致了如图2所示的过饱和图像。一幅曝光时间仅为1秒的图像显示了采用传统叠加方法进行进一步处理的M57，如图3所示。

另一个测试对象是一个较暗的星云，称为“大象象鼻”IC 396，如图4所示。它是嵌入在星云中的黑暗尘埃云，只在光谱的H-alpha线发出光。因此，它通常需要H-alpha滤镜和半小时的曝光时间才能清晰可见。我们的设置拍摄了这个物体，没有滤镜，只有3分钟的曝光时间，对比度很好。为此，必须使用310MHZ的HDR模式，以提供16位的高动态图像。

图4。IC 396，“大象的鼻子”在3分钟的曝光时间没有过滤器拍摄。为此，必须使用310MHZ的HDR模式，以提供16位的高动态图像。

此外，我们在图5中清晰地看到了Neowise彗星，这是我们访问拉帕尔马时天空中过去十年中最美丽的彗星之一。很多Neowise的照片都是使用了消费相机和广角镜头的短曝光时间拍摄的，但我们认为拍摄一张其核心的高分辨率照片可能是有意义的。这是一个挑战，因为彗星相对恒星移动得非常快。底座能够自动跟踪，所以在曝光过程中，星星就变成了痕迹。并不是每一张照片都是有用的，因此，星迹显示了一些黑暗的间隙。

图5．Neowise彗星通过12秒的曝光时间和17张照片的叠加来增加对比度，显示了来自彗星核心的气体流向彗尾扩张。

结论

我们演示了这种相机的能力，即使是在这种焦距相当长的小型望远镜上，也能实现幸运成像。我们只需要传统相机曝光时间的一小部分，就可以捕捉到具有高对比度和精细细节的传统图像。对于幸运成像来说，甚至更短的曝光也是可能的，但毫无疑问，这可以用Andor Marana 4.2B-6 sCMOS完成。

作者

项目经理Michael RischBaader天文馆GmbH是一家．

鲁本·努涅斯，欧洲董事总经理，PlaneWave仪器公司．

天文摄影家

Chistoph Kaltseis,CEDIC．