Hidrógeno Alfa: El Regreso

Esto es lo que pasa cuando se tiene un lector que es Doctor Ingeniero especializado en comunicaciones ópticas:

Oye, que el filtro infrarrojo (longitud de onda > rojo) filtre el rojo es un poco raro

El comentario de Chetoo está justificado, y voy a explicar el asunto del filtro de corte infrarrojo con un poco más de detalle.

En primer lugar, el sensor de las Canon EOS digitales no es CCD como yo había escrito, es CMOS, pero dado que ambos tipos de sensores están basados en un substrato de silicio que se excita por el efecto fotoeléctrico, ambos tienen una sensibilidad bastante buena al infrarrojo:


Cada pixel de un sensor CMOS consiste en un fotodiodo que reacciona a la luz incidente, con circuitería adyacente para realizar las funciones de reset, amplificación, lectura y descarga de la célula. Delante de la matriz de pixels hay una capa de polímero tintado de colores para diferenciar los canales rojo, azul y verde. Un patrón típico para esta capa es por ejemplo el filtro de Bayer:



El filtro de Bayer hace que los píxeles azules sólo reciban luz en la banda azul, los verdes en la banda del verde, y los rojos en la banda del rojo. También se puede ver que por cada cuatro píxeles, hay dos verdes, uno azul y uno rojo.

(Una explicación bastante extensa sobre los sensores CMOS se puede en http://www.fen-net.de/walter.preiss/e/slomoinf.html. De esa página he sacado algunos de los gráficos que estoy utilizando).

Ahora bien, esta es la sensibilidad en frecuencia del ojo humano:

Un detalle: la línea de 656 nanometros cae en la parte más lejana del espectro rojo, y está muy atenuada en comparación con la longitud de onda de mayor sensibilidad del ojo, alrededor de los 530 nanometros (verde).

En comparación, esta es la sensibilidad en frecuencia del sensor CMOS de una Canon EOS 350D:

En el gráfico están representadas por separado las sensibilidades de los píxeles azules, verdes y rojos. Como se puede observar, el sensor tiene todavía una sensibilidad buena en la banda de infrarrojo. No sólo eso, sino que además, hay picos de sensibilidad infrarroja en los píxeles azules y verdes. Esto es debido a que el filtro de Bayer que he mencionado más arriba es transparente al infrarrojo, así es que la luz infrarroja que el sensor es capaz de recibir se cuela en los píxeles azules y verdes, y es representada en las fotografías.

Como uno se puede imaginar, esto desmonta por completo el equilibrio de color en las imágenes, produciendo un viraje al magenta. El problema de la contaminación infrarroja de fotografías en color está explicado con más detalle aquí.

Como ejemplo, aquí hay una foto hecha con una cámara sin modificar:


Y aquí la misma foto quitando el filtro infrarrojo:


Esta es la sensibilidad en frecuencia de la misma Canon EOS 350D con el filtro infrarrojo aplicado:

A modo de conclusión: hay que añadirle un filtro de corte infrarrojo al sensor de la cámara para que tenga la misma sensibilidad en frecuencia que el ojo humano.

Volviendo al tema de la línea alfa del hidrógeno, se puede ver que los 656 nanometros caen en una zona del espectro de luz visible en la que el ojo humano no tiene mucha sensibilidad. Muchos objetos astronómicos emiten luz en esta longitud de onda que el filtro infrarrojo de la cámara va a atenuar, de forma que el objeto no sólo se verá más apagado, sino que además se verá con menos detalle. Cambiando el filtro infrarrojo de fábrica por uno adaptado para usos astronómicos se recupera esta longitud de onda.

En un inciso, añadiré que la mayoría de las fotografías astronómicas no son de los objetos tal y como se verían a simple vista, sino con colores falsos. Para propósitos científicos, la mayoría de las fotografías astronómicas son en blanco y negro, con filtros sensibles a determinadas bandas de interés (por ejemplo, la banda de emisión del oxígeno, o del azufre).
Para consumo público, se le asigna un color a cada una de las bandas, y las diferentes tomas se combinan para crear fotografías como esta.

He encontrado varias páginas describiendo el proceso para cambiar uno mismo el filtro infrarrojo de la cámara (y de esas páginas he sacado varios de los gráficos que he empleado en este post):

http://www.astrosurf.com/~buil/350d/350d.htm

http://ghonis2.ho8.com/rebelmodnew.html

Yo no me atrevería a manipular mi cámara, pero si alguno tiene interés...