Cum fotografiem Galaxia Volburei (Whirlpool Galaxy - M 51) din constelația Câinii de Vânătoare

Galaxia Volburei (M 51) este una dintre cele mai spectaculoase galaxii pe care astrofotografii amatori o pot fotografia. Am fost fascinat de această galaxie de prima oară când am văzut imagini ale acesteia și mi-am dorit mereu s-o fotografiez. De fapt, Galaxia Volburei are indicativul M51a în catalogul Messier sau NGC 5194, iar lânga ea se află o altă galaxie mai mică M51b (sau NGC 5195), care seamănă cu o coadă. Așadar vorbim despre 2 galaxii, cea mare (M 51a) atrăgând-o gravitațional pe cea mică (M 51b). Însă ele fac parte din aceeași structură cosmică reprezentativă din punct de vedere astrofotgrafic, numită simplu M51.

În nucleul galaxiei Volburei există o gaură neagră masivă apărută în timp ca urmare a proceselor garvitaționale intense dintre cele 2 galaxii.

Galaxia Volburei M 51a (galaxia mare) este o galaxie de tip spiralat și a fost descoperită în 1773 de Charles Messier. Opt ani mai târziu, în 1781, Pierre Méchain descoperă cea de-a doua galaxie M 51b (NGC 5195) completând imaginea de ansamblu. M 51b este o galaxie lenticulară puternic distorsionată de "sora" sa mai mare.

Deși galaxia Volburei este doar galaxia mare (M 51a), din punct de vedere astrofotografic când spunem că fotografiem Galaxia Volburei ne referim la întreaga pereche de galaxii: M 51a + M 51b, denumită simplu M51.

Trebuie să recunosc că forma acestei galaxii îmi aduce mereu aminte de o celebră imagine din biserica Chora din Istanbul, unde, la sfârșitul vremurilor, îngerul strânge sulul timpului reprezentat sub forma unui melc cosmic spiralat.

Galaxia Volburei (M 51) se află oficial în constelația Câinilor de Vânătoare (Canes Venatici - o constelație despre care mulți astrofotografi începători probabil nici nu au auzit), însă vizual putem spune că se află în Carul Mare (Ursa Mare). Așa cum se vede și-n poza alăturată, galaxia M 51 se află foarte aproape de steaua Alkaid din vârful Carului. Ca o regulă aproximativă putem spune că se află pe o axă imaginară perpendiculară pe linia care unește primele 2 stele din Car (Alkaid și Mizar), în punctul Alkaid, la o distanță de aproximativ jumătate din linia Alkaid-Mizar.

Am fotografiat Galaxia Volburei, pentru prima dată, în anul 2021 pe 3 august. În acea vară am început să mă ocup de astrofotografie și tot atunci am aflat despre această galaxie. Neavând experiență cu identificarea si fotografierea galaxiilor, în primul rând, mi-a fost extrem de greu s-o găsesc pe cer și apoi s-o încadrez, luând diverse repere din Carul Mare. Folosind un SkyGuider Pro și necunoscând modalități mai avansate de poziționare a teleobiectivului către o țintă anume, cum ar fi algoritmii de Plate-Solving, totul era făcut manual. Dura chiar mai mult de 1 ora căutarea, focalizarea și încadrarea corectă a galaxiei, stând într-o poziție destul de incomodă pentru a vedea pe ecranul aparatului Canon 7D cadrele rezultate. Faptul că într-un final, într-o imagine făcută la 600 mm a apărut silueta difuză și spiralată a lui M 51 a fost un moment de tipul "UAU"!

Nu există o perioadă optimă pentru a fotografia Galaxia Volburei - M 51. Fiind situată în zona Carului Mare, constelație care apare pe cer în tot cursul anului, M 51 se poate fotografia atât în sezonul galaxiilor (februarie-mai), cât și în cursul verii sau în toamnă. Iar iarna sunt alte ținte mult mai atractive ...

Mai jos este lista tuturor încercărilor mele de a fotografia galaxia Volburei (M 51), până la data scrierii articolului:

1. Galaxia Volburei (Whirlpool Galaxi - M 51) fotografiată cu DSLR nemodificat - 3 august 2021: a fost suficient faptul că a apărut silueta galaxiei
   - Canon 7D (nemodificat), câteva cadre la ISO 1600 și 3200, Sigma 150-600 Contemporary la 600mm, f/9.0, 1 singur cadru tip DarkFrame. Am avut foarte puțin timp până când galaxia a dispărut după acoperișul unei case. Imaginea făcută din zona Vâlcea, cer Bortle 4. Fără ghidare.
   - Prelucrare în Starry Sky Stacker (program de suprapunere imagini pt. Mac) și Photoshop.
   - Imaginea rezultată are o calitate extrem de slabă, însă mi s-a părut incredibil că a apărut silueta galaxiei.


2. Galaxia Volburei (Whirlpool Galaxi - M 51) fotografiată tot cu DSLR nemodificat - 4 august 2021: am avut mai multe cadre de 2 minute fiecare, 19 LightFrames acceptabile și 15 cu stele ovale, 10 Bias și 3 Dark. Timp integrare: puțin peste 1 ora.
   - Canon 7D (nemodificat), ISO 2500, Sigma 150-600 la 600mm, f/8.0. Imaginea făcută din zona Vâlcea, cer Bortle 4. Fără ghidare.
   - Prelucrare în Starry Sky Stacker (program de suprapunere imagini pt. Mac) și Photoshop.
   - Imaginea rezultată este tot slabă, dar am început să extrag mai mult semnal și să experimentez coloristic ... deși culorile rezultate nu erau cele corecte.


3. 15 martie 2022: Am înlocuit Canon 7D cu o cameră astro color ZWO ASI 533 MC-PRO răcită la -20C, 44 x LightFrames (90 sec), 20 x FlatFrames, 100 x BiasFrames. Total: 55 minute.
   - Sigma 150-600 la 600mm, f/6.3. Imaginea făcută din zona Otopeni, cer Bortle 7.
   - Ghidaj prin PHD2 (pe laptop).
   - Prelucrare în Pixinsight și Photoshop.
   - Imaginea rezultată s-a îmbunătățit, cadrul master rezultat prin suprapunerea pozelor este mult mai puțin zgomotos ca masterul de la RAW-urile trase cu Canon 7D. Culorile sunt puțin mai corecte, însă timpul de integrare a fost foarte mic (sub 1 oră), iar Luna era aproape plină. Am folosit filtru anti-poluare luminoasă Optolong L-Pro.
   - Problema principală a constituit-o ghidajul slab cauzat de o echilibrare eronată pe axa de declinație: practic, camera+teleobiectivul "atârnau" mult în față, către vârful obiectivului. Din acest motiv stelele nu au ieșit rotunde. În plus optica a avut anumite probleme generând stele cu colțuri.


4. 19 aprilie 2022: Galaxia Volburei (Whirlpool Galaxi - M 51) fotografiată cu camera astro color ZWO ASI 533 MC-PRO, Gain 101, 31 x LightFrames (3 min) + 50 x LightFrames (2 min), 20 x FlatFrames, 100 x BiasFrames. Total: 3 ore si 13 minute.
   - Sigma 150-600 la 600mm, f/8.0. Imaginea este făcută din zona Vâlcea, cer Bortle 4.
   - Ghidaj prin Asiair Plus.
   - Prelucrare în Pixinsight și Photoshop.
   - Imaginea rezultată este mulțumitoare. Am folosit filtru anti-poluare luminoasă Optolong L-Pro.
   - Ghidajul s-a îmbunătățit odată cu o mai precisă echilibrare pe declinație.

În concluzie, galaxia Volburei (M51) se poate fotografia chiar și cu un DSLR clasic, nemodificat astro. Ar fi indicat un timp de integrare cât mai lung. Deși focala de 600 mm este prea mică, ea permite totuși captura detaliilor principale. Ideal ar fi o focală de peste 800 mm, poate chiar 1000-1200 mm, deci discutăm deja de a trece de la teleobiectiv la un telescop, eventual cu o apertură cât mai largă.
O cameră astro color, cum este ASI 533 MC-PRO, este suficient de bună pentru o astfel de țintă de bandă largă. M 51 se poate fotografia și cu o cameră mono cu filtre L R G B, iar uneori se poate folosi un filtru Ha (hidrogen-alfa) care să ofere un cadru suplimentar care la final să fie suprapus peste varianta L R G B cu scopul de a evidenția anumite zone roșii din cadrul galaxiei.

Aparatura utilizată:

• Montura (star-tracker) iOptron Sky Guider Pro cu iPolar (aliniere polară folosind laptopul)
• Camera ZWO ASI 533 MC-PRO sau Canon 7D (nemodificat)
• Obiectiv Sigma 150-600 f5.6-6.3 Contemporary la focala de 600mm
• Filtru Optolong L-Pro de 1.5"
• ASIAIR+ sau ghidare prin PHD2 și laptop
• Cameră de ghidare ASI 120 MM
• Trepied Manfroto CX PRO3
• Telecomandă declanșare - pt. Canon 7D
• 2 baterii dedicate: Baterie Omegon Pro Powerbank 96k LiFePO4 307Wh 12V + Celestron Powertank Lithium Pro LiFePO4 159Wh

Primul pas este încărcarea cadrelor (Light, Flat, Bias etc.) în Pixinsight Script >> Batch Processing >> WeightedBatchPrepocessing pentru a suprapune cadrele, urmând ca programul să exporte un singur cadru final cu care vom lucra. Prefer varianta aceasta mai simplă, fără prea multe setări, deși sunt multe alte variante de suprapunere (inclusiv în PIXINSIGHT) mai avansate. Sunt numeroase alte soft-uri: DeepSkyStacker (cel mai utilizat software pt. Windows), SIRIL (Windows, Linux și Mac) sau Starry Sky Stacker (Mac).

Mai jos se poate vedea cum arată un singur cadru neprelucrat (.FIT) în cazul camerei ASI 533 MC-PRO și cum arată un cadru (.RAW) în cazul unui Canon 7D, dacă utilizăm Pixinsight. De asemenea se poate observa fișierul final rezultat după suprapunerea tuturor imaginilor (master-frame) de la care se începe prelucrarea, atât pentru Canon 7D, cât și pentru ASI 533 MC-PRO:

Apoi se execută în Pixinsight mai multe procese:
- Primul pas este eliminarea backgroundului verde și corectarea pe cât posibil a gradientului: se poate experimenta cu BackgroundNeutralization sau AutomaticBackgroundExtractor; iar în cazul unui gradient foarte complex se poate utiliza DynamicBackgroundExtractor
- ColorCalibration
- SCNR
- eliminare zgomot (EZ Denoise)
- împărțirea imaginii în 2: imaginea fără stele (se elimină toate stelele din fotografie) și imaginea cu stele (o imagine în care apar exclusiv stelele) folosind STARNET2. Ulterior se lucrează separat cu cele 2 imagini, în felul acesta prelucrările efectuate asupra zonelor cu nebulozitate nu afectaza stelele.

Retușurile finale pentru culori le-am executat în Photoshop, apoi, la sfârșit am reimportat în Pixinsight imaginile modificate în Photoshop și am generat imaginea finală suprapunând poza în care apar doar stelele peste poza în care stelele lipsesc

Cu siguranță merită refotografiată această galaxie cu un telescop la o focală de peste 1000mm și o montură cu Go-To!