Het heelal bekijken door een kleurrijke bril

Studenten leren hoe ze een kleurenfoto van een open cluster kunnen maken

Op de oude sterrenwacht in Leiden staan maar liefst vier historische telescopen. Deze worden door een enthousiast team van vrijwilligers onderhouden. Een nieuwere optische telescoop is aan de collectie toegevoegd en wordt gebruikt voor onderwijsdoeleinden.

Deze maand is het mijn voorrecht om voorlichting te geven over het gebruik van deze optische telescopen. Dus wanneer het weer het toelaat, laten we de bachelorstudenten zien hoe ze een telescoop moeten bedienen. Daarnaast leren ze hoe ze de historische '10-duims' telescoop kunnen richten met niets anders dan hun ogen en een okulair.

De meeste avonden volgen enkel zeer algemene en eenvoudige waarnemingsprocedures. We nemen flat fields met behulp van de lucht gedurende schemering, nemen bias en dark fields terwijl we de opening van de telescoop afdekken, en schakelen daarna over op de wetenschappelijke waarnemingen.

Misschien is het voor jou al bekend, maar zeker niet voor iedereen: professionele telescopen beschikken niet over een kleurencamera. De kleurrijke foto's van sterrenstelsels en stervende sterren (nevels) worden gemaakt door het op elkaar stapelen van meerdere zwart-witbeelden die met behulp van verschillende kleurenfilters worden gemaakt. Eenvoudig gezegd hebben telescopen een paar brillen die tijdens de waarnemingen op en af kunnen worden gezet. Er zijn twee belangrijke redenen waarom astronomen liever zwart-wit (B&W) dan kleurencamera's gebruiken. Ten eerste zijn bij kleurencamera's de filters direct op de individuele pixels geplakt. Je kunt de filters dus niet zomaar verwisselen. Dit betekent dat je kleurenfoto alleen een specifieke set kleuren bevat. Een standaard kleurencamera heeft twee groene, een rode en een blauwe pixel voor elke combinatie van vier pixels. Dit brengt me bij de tweede reden. Stel dat we een astronomische waarneming doen met de kleurencamera die ik zojuist heb beschreven. Als ik alleen geïnteresseerd zou zijn in het groene beeld, zou ik slechts de helft van het licht overhouden dat de opening van de telescoop bereikt/ Dit omdat slechts twee van de vier pixels de fotonen opvangen met energieën in het groene deel van het spectrum. Wanneer wij een zwart/wit-camera met groenfilter hebben, kunnen wij gebruik maken van alle pixels en verliezen wij dus geen licht. Vandaar dat we liever een zwart/wit-camera hebben met meerdere gekleurde brillenglazen.

Oké, terug naar Leiden: het hoofddoel van elke waarneemavond is het fotograferen van M37, een open sterrenhoop in het sterrenbeeld Auriga. Net als elk ander astronomisch object ziet M37 door verschillende kleurenfilters er anders uit. Niet alleen de vorm, maar ook de intensiteit van het licht dat de telescoop bereikt, zal onderling verschillen. Om die reden moeten we voor elk kleurenfilter een optimale sluitertijd bepalen. Maar hoe lang moeten we de camera eigenlijk belichten om deze zwakke open sterrenhoop in beeld te brengen? Ik zal je een hint geven: mensen kunnen de sterrenhoop niet met blote ogen zien.

Onze ogen hebben een relatief kleine opening en kunnen in korte tijd slechts een beperkt aantal fotonen opvangen. De duur van één enkele bewuste opname met onze ogen wordt geschat op ongeveer 200 tot 400 milliseconden. Als ik je vertel dat we dus ongeveer 800 ogen zouden moeten combineren om in de buurt te komen van het aantal fotonen dat we nodig hebben om de sterrenhoop te kunnen zien. Dit aantal ogen is ongeveer gelijk aan een sluitertijd van drie tot vijf minuten voor de camera van de telescoop. Geen wonder dat we de open sterrenhoop aan de hemel niet kunnen zien.

In mei leer ik de studenten hoe ze een zonnetelescoop moeten gebruiken. Stay tuned!