Cámaras Digitales

En la astrofotografía moderna, prácticamente solo se utilizan cámaras digitales. Estás mediante el efecto fotoeléctrico detectan fotones de luz y los transforman en información digital que se traduce en una imagen o fotografía.

Las cámaras que usualmente utilizamos en nuestros teléfonos móviles, cámaras fotográficas e incluso las cámaras que se utilizan en astrofotografía se dedican a captar y “acumular” luz del pequeño segmento del espectro electromagnético visible (en algunos casos, un poco más que solo el visible).

El ojo humano es capaz de ver entre los “350 y 750 nanómetros” (de frecuencia), o sea vemos solo un segmento comprendido entre el ultravioleta y el infrarrojo (no inclusives) de este espectro. El espectro electromagnético en su totalidad va desde los rayos cósmicos (segmento muy energético del espectro cercano a los rayos gamma y rayos x), hasta frecuencias extremadamente bajas (segmento con muy poca energía del espectro que está cerca de las ondas de radio). Algunas cámaras de uso aficionado pueden incluso llegar a parte del espectro infrarrojo y ultravioleta. 

A continuación, se visualiza un gráfico donde en su parte superior se extrae y hace un “zoom para visualizar bien” el pequeño segmento que es capaz de ver el ojo humano, y en su parte inferior nos grafica el espectro electromagnético total, donde se ubica lo que nuestros ojos ven.

Breve Historia de la cámara digital

En los laboratorios Bell “Willard Boyle” y “George E. Smith” inventaron el CCD o Charge-Coupled Device (Dispositivo de Carga Acoplada), quienes en 2009 recibieron el premio Nobel por el invento. El primer artículo astronómico sobre el uso de la CCD fue el titulado “Astronomical imaging applications for CCDs”, en 1976. Y la sustitución final de la fotografía en los observatorios profesionales fue en los 80 y empezó a prevalecer en la astrofotografía aficionada desde los 90.

La sensibilidad de un “CCD típico” puede llegar hasta a un 70%, comparada con la sensibilidad típica de las películas fotográficas, en torno al 2%. Actualmente, por ejemplo, las cámaras dedicadas para astronomía de la marca ZWO llegan a una eficiencia cuántica (o “QE” que corresponde a cuántos de los fotones recibidos por el sensor serán convertidos en electrones y en información) de hasta el 91%.

¿Cómo funciona la cámara?, y sus parámetros principales

La cámara inicia una exposición a la luz durante un tiempo definido por el usuario. Los fotones que llegan al sensor (a veces atravesando algún filtro) se convierten en electrones basándose en el efecto fotoeléctrico. La Eficiencia Cuántica o “QE” indica el porcentaje de fotones que logran ser convertidos en electrones. La Ganancia es un parámetro (cuyo factor proporcional es propio de cada cámara) que indica en cuántos electrones se convertirá un fotón. La llamada ganancia unitaria de una cámara es cuando un fotón se convierte en un electrón en una cámara en particular. El Full Well es la capacidad por píxel de almacenamiento de un cierto número máximo de electrones.  Posteriormente el C+A transforma y amplifica los electrones en voltaje. Este voltaje es convertido en información mediante el ADC, el cual tiene una capacidad en Bits (de 8 a 16) que define la cantidad de pasos máximos de rango que puede haber entre “nula exposición u oscuridad” y “saturado o máxima luminosidad”, a estos pasos también se le denomina “ADU” en los histogramas u otros usos.