天体写真

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オリオン大星雲の天体写真

天体写真(てんたいしゃしん、英: astrophotograph)とは、天体惑星衛星恒星彗星星座星雲星団など)を撮影した写真のこと。天文写真と呼ばれることもある。

概要[編集]

固定撮影法による星景写真 (アメリカ ユタ州
肉眼と撮影との異差

一般に天体写真は被写体が暗いので、長時間露光を長くして撮影することが多い。この場合、宇宙に多い線に対し、人間の目は赤い光としてきわめて薄くしか捕らえられないが、フィルムCCDCMOSなどでは比較的にフラットな感度となる。従って、情報量が増えた分、天体写真と実際に目で見た星や星雲とは、色や形が違ったものとなる。

さらに露光時間を長くとることで、肉眼ではその瞬間が、点として知覚されるだけなのに対し、天体写真は地球の自転や天体の動きが線として蓄積的に現れる結果となる。地球の自転の影響を軽減する目的で赤道儀が発明され、さらにモーターの搭載によって地球の自転の影響を自動的に打ち消す、モータードライブ付き赤道儀も存在する。

ガイド撮影法による星野写真

撮影機を地上、または経緯台に固定して行う撮影スタイルを固定撮影、撮影機をモータードライブ付き赤道儀に搭載して行う撮影スタイルをガイド撮影と呼んで区別して、それぞれの写真を星景写真星野写真と分類する。固定撮影の際は、天体は地球の自転運動により見かけ上動く(日周運動)ため、長時間の露出をすると同心円状の光跡として写る。地上の風景を考え効果的に写せば優れた天体写真となる。また、月や動きの速い彗星の動きに合わせて望遠鏡を長時間追尾し撮影すると、対象でない天体は固定撮影のように軌跡が写る。

ガイド撮影の際には、記録する映像の倍率が大きくなればなるほど光量が減り、動きの誤差が拡大されるので、赤道儀は倍率に見合った頑丈さと精度が要求される。

補助機材の導入

天体写真はカメラ単体で撮影される場合と、集光力分解能を上げる目的で、望遠鏡などの機器を用いて拡大して撮影される場合がある。カメラ用のレンズの代わりに望遠鏡などの対物レンズを使った撮影方法を直焦撮影法、対物レンズと感光部の中間に接眼レンズを入れる撮影方法を拡大撮影法という。カメラの標準のレンズが取り外せないコンパクトカメラコンパクトデジカメ携帯電話など移動体端末の場合には、望遠鏡の接眼レンズまたはマルチモノピュラーに映った像をそのまま撮影する簡易撮影法(コリメート法)が採用される。

電子技術を用いた天体撮影[編集]

フィルム写真が主流であった時代には、天体写真は数時間にわたる膨大な時間がかかることもまれではなかった。フィルム写真は相反則不軌という現象があり、長時間露出をすると感度がかなり落ちる。それに対して、最近のデジタルカメラCCDイメージセンサを使用した天体写真は感度が低下する相反性不軌の問題がなく、比較的短期間に天体写真を撮ることができる。逆に、長時間露出をすると画像にノイズが乗るため、短時間に露出を切り上げ、画像を合成する方法が一般的になっている。冷却CCDカメラを使用すれば長時間露出してもノイズが載らない為、微光天体の撮影に使用される。また、銀塩式(フイルム)の場合、水素増感等の増感処理も用いられる。

CCDカメラの場合、35ミリフィルムに比べて撮像面積が狭く、小惑星や彗星、新星、超新星の探索に用いられるシュミットカメラ等の広視野の光学系を持つ望遠鏡の場合、有効視野を十分に利用できないので複数のCCDをモザイク状に配置する事で後で画像処理で合成する手法が用いられる。

ガイド撮影法に関しては、星雲や星団等の微光天体の撮影においてはガイド星を目印に赤道儀によるピリオディックモーション等によりずれないようにガイドする。10年くらい前からミード社等から販売されるCCDカメラで自動的にガイドする装置も普及しつつある。また、すばる望遠鏡やミードLX200シリーズのように経緯台でもイメージローテーターを使用して天体写真の撮影に用いられる。

また、ノイズができるだけ乗らないようにカメラやCCDを冷却する方法も模索されている。Hαをより写すことができるように、デジタルカメラのCCDの前に必ずついている赤外線フィルター(映像を人間が見たものと同じようなものにするために、赤外線をカットするフィルター)を、メーカー保証外になるにもかかわらず取る人やそれを代行する業者もある。

動画から補正された土星の映像

月や惑星の天体写真では、ビデオカメラなどで動画形式で保存して、そこから写真を作り上げる方法が確立されつつある。高倍率で月や惑星を見ると、大気のゆがみで映像はどうしても揺らぐ。この揺らぎのまま動画で記録し、コンピュータ上で処理することによって、ゆがみが少ない映像を選択したり、ゆがみを補正したりして、優れた天体写真を作ることができる。最終的には「熟練した人のスケッチ」に相当する映像処理を実現できるとも言われる。この手法の場合、後でコンピュータ処理をするため、高価で精密な赤道儀は必ずしも必要としない。安価な経緯台で惑星写真を撮る人もいる。

流星観測の場合はカメラのレンズの前に回転するプロペラのような回転シャッターを置くことによって断続する流星の飛跡から移動速度を記録する事ができる。

Hubble 01.jpg

天体写真は科学的な研究目的で撮影される場合と趣味で撮影される場合などがある。専門の「天体写真家」はあまり存在しない。例えば天文台などで天体写真を撮影する場合があるが、それはあくまでも研究の補助であり、撮影自体を仕事としている者はほとんどいない。天体写真を撮影する者の多くはアマチュア写真家である。

一般に現代の天文学は極めてお金を必要とし、その成果はアマチュアから手の届かないものとなっている。しかし、上記にあげた天体写真に関する最近の様々な技術の工夫はアマチュアの手によるものが多い。現在はフィルムカメラからデジタルカメラへの急速な移行期にあり、デジタルカメラも技術革新が激しい。天体写真の分野も現在数々の工夫が試みられ、また、天体写真を撮る機材や画像を処理するプログラムも高度化しており、天文雑誌に載る天体写真のレベルも昔に比べてかなり向上している。

また、一般の写真雑誌でも、殆どが固定撮影ではあるが天体写真を取り入れた写真が増加している。これも、デジタルカメラによって天体写真を撮ることが容易になってきたということが原因であると思われる。

画像処理[編集]

1980年代には増感処理やサバチェ効果等、写真的手法による画像処理が行われたが、1990年代に入り、パソコンが普及するとフィルムスキャナーで取り込んだ画像をフォトショップ等の画像処理ソフトで画像処置する手法が普及し始めた。やがて、CCDカメラで撮像した画像をそのまま電子媒体を介して画像処理する手法が定着する。インタラクティブアストロノミーではその手法が紹介された。

遠隔操作[編集]

1980年代から一部の愛好家の間で実験的に進められてきたが、1990年代以降、インターネットの普及により昼間でも地球の裏側の夜の地域の望遠鏡を遠隔操作してCCDカメラで画像を転送する試みが一部の公開天文台や愛好家の間で行われている。

代表的な天体写真家[編集]

関連項目[編集]

外部リンク[編集]