Квалитетот на астрофотографските кадри зависи од низа фактори кои се надвор од директната контрола на човекот, главно состојбата на Земјината атмосфера. За успешно фотографирање на објекти од длабоката вселена, разбирањето на овие параметри е од суштинско значење.
Оваа објава е резиме од истражувањето спроведено од Христијан Петрески и Јаков Хаџи-Јорданов. Целта на трудот е емпириски да ги валидира теоретските астрономски принципи преку прецизна статистичка анализа на реални астрофотографски податоци.
За сите читатели кои сакаат детално да се задлабочат во математичките модели, статистичките тестови и параметрите, на крајот од овој текст е поставен линк до целосната семинарска работа.
Кога атмосферата е најголем проблем?
Еден од главните параметри во анализата е FWHM (Full Width at Half Maximum), кој практично покажува колку изгледа „широка“ ѕвездата на фотографијата. Колку е поголема оваа вредност, толку ѕвездата е помалку остра, односно атмосферското „треперење“ и другите влијанија се поизразени.
За да се испита ова, на 25 април 2026 година биле направени 28 кадри од објектот SH2-174 во текот на околу три часа. Користено било прецизно усеверување, водење и автофокусер за да се намалат влијанијата што не потекнуваат од атмосферата. Секој кадар траел шест минути.
Резултатите покажуваат многу јасна поврзаност: колку повисоко се наоѓа објектот над хоризонтот, толку ѕвездите стануваат помали и поостри. Статистичката анализа дала Pearson-ов коефициент на корелација од -0,8896, што претставува исклучително силна негативна корелација.
Физичката причина е воздушната маса. Кога објектот е близу хоризонтот, неговата светлина поминува низ поголем слој од атмосферата. Тоа значи повеќе турбуленција и поголема деградација на сликата. Кога објектот е високо на небото, светлината поминува низ помал и постабилен слој од атмосферата. Практично кажано: најдобро е објектот да се фотографира кога е високо на небото, особено околу неговиот премин преку меридијанот.
Поостра слика значи и повеќе ѕвезди
Во анализата се споредени FWHM и бројот на ѕвезди што ги препознава софтверот во секој кадар. Резултатот е многу јасен: кога FWHM расте, бројот на детектирани ѕвезди значително опаѓа. При добри услови и FWHM околу 6, во кадарот биле детектирани околу 800 ѕвезди. При FWHM поголем од 10, бројот паѓа на помалку од 300.
Причината е едноставна. Кога светлината од ѕвездата е концентрирана на помала површина од сензорот, таа полесно го надминува позадинскиот шум и софтверот може да ја препознае. Кога ѕвездата е „разлеана“ на повеќе пиксели, нејзиниот сигнал станува потежок за детекција.
Статистички, и тука е добиена многу силна врска: Spearman-овиот коефициент изнесува -0,8643, со што е потврдена значајна негативна поврзаност помеѓу FWHM и бројот на детектирани ѕвезди.
Што се случува кога собираме повеќе кадри?
Вториот дел од анализата се занимава со шумот. На 18 април 2026 година, кај село Радибуш, бил фотографиран објектот LBN 406. Секој поединечен кадар траел пет минути, а шумот бил мерен преку стандардната усреднета девијација во RGB каналите врз истиот дел од небото, без ѕвезди и маглина. Потоа се испитувало како шумот се менува кога се сложуваат 1, 2, 4, 8, 16, 32 и 64 кадри.
Тука е добиен резултат што можеби е најинтересен за практичната астрофотографија. Теоријата предвидува дека шумот се намалува со квадратниот корен од бројот на кадри: шум ∝ 1/√N. Практично, тоа значи дека за значително намалување на шумот треба да додадеме сè повеќе кадри. Двапати повеќе кадри не значат двапати помал шум, туку подобрувањето се одвива според закон на квадратен корен.
И експериментот многу добро го потврдува тоа. Од регресионата анализа е добиен наклон од -0,4917, што е многу блиску до теоретската вредност од -0,5. Дополнително, моделот има R² = 0,9857, што покажува исклучително добро совпаѓање со измерените податоци. Статистички, не е пронајдена значајна разлика меѓу измерената и теоретската вредност.
Што значи ова за астрофотографот?
Резултатите покажуваат дека квалитетот на астрофотографијата покрај опремата зависи и од атмосферските услови и вкупното време на интеграција. Снимањето кога објектот е повисоко над хоризонтот, заедно со добар фокус и стабилна атмосфера, овозможува поостри кадри и детекција на повеќе слаби ѕвезди, додека сложувањето на поголем број кадри е клучно за намалување на шумот.
Целата статистичка анализа, заедно со методологијата, тестовите и графиците, е достапна на следниот линк: https://drive.google.com/file/d/1FiaWTmHdTJTV7D_6hQfMvLNl0BWy34qC/view?usp=sharing
Текст: Христијан Петрески
