Warum ist in den Hubble-Bildern von Pluto ein schwarzer Streifen?

Während ich Berichte über die Mission New Horizons las , bemerkte ich einen merkwürdigen vertikalen schwarzen Streifen in den Bildern von Pluto.

Hier ist ein Beispiel: Quelle: Hubble entdeckt einen fünften Mond, der den Pluto umkreist (07.11.12). Bildnachweis: NASA; ESA; M. Showalter, SETI Institut

Warum ist dieser schwarze Streifen dort?

Dieses Foto besteht aus zwei Bildern, die mit unterschiedlichen Belichtungszeiten aufgenommen wurden .

Um richtig zu sein, müssen wir sagen, dass die Belichtung der beiden Fotos unterschiedlich ist, dh das äußere Foto wurde durch Absorption von mehr Licht erstellt. In diesem Fall können wir davon ausgehen, dass das Brennweitenverhältnis (abgeleitet von Hubbles Objektivapertur) und die Luminanz der Szene (wie viel Licht in Objektivrichtung läuft) für beide Fotos identisch sind, sodass nur die Belichtungszeit frei bleibt variabel, wenn es um die Bestimmung der Exposition geht .

Dies ist notwendig, weil wir Objekte mit sehr unterschiedlicher Helligkeit fotografieren. Damit sich Pluto zeigt, ist eine relativ kurze Belichtungszeit erforderlich, aber seine Monde reflektieren viel weniger Licht und würden eine längere Belichtungszeit benötigen, um sichtbar zu werden. Solange der Sensor freiliegt, wird die Helligkeit von Pluto so lange erhöht, bis er ausgewaschen ist. Deutlich hellere Objekte werden überbelichtet, was zu Detail- und Wiedergabetreueverlusten führt, die in der Fotografie als ausgeblendete Glanzlichter bezeichnet werden . In unserem Fall würde sich Pluto im Vergleich zu dem detaillierteren Bild, das jetzt möglich ist, in einen weißen Punkt verwandeln. Sie können eine Parallele mit Falschfarbenbildern zeichnen, die aus Infrarot gerendert wurden: Dieses Komposit ist nicht das, was das menschliche Auge sehen würde, wenn es in der Lage wäre, diese Licht- und Detailebene aufzunehmen.

In einem anderen Hubble-Bild erklärte die NASA den Grund für die Verwendung von Composite Imaging:

Dies ist ein zusammengesetztes Bild, da eine einmalige Belichtung des Sternenhintergrunds, des Kometen Siding Spring und des Mars problematisch wäre. Der Mars ist tatsächlich 10.000-mal heller als der Komet, so dass er auf dem Roten Planeten nicht richtig belichtet werden kann, um Details zu zeigen. Der Komet und der Mars bewegten sich auch in Bezug zueinander und konnten nicht gleichzeitig in einer Belichtung abgebildet werden, ohne dass eines der Objekte Bewegungsunschärfe aufwies. Hubble musste so programmiert werden, dass er den Kometen und den Mars in zwei verschiedenen Beobachtungen getrennt verfolgt.

Quelle: Hubble sieht Kometen neben dem Mars

Oft sind sehr lange Belichtungszeiten erforderlich, da von fernen Planeten und Sternen relativ wenig Licht einfällt. Wie die Hubble-Website für ihre Deep Fields- Bilder erklärt:

Hubble hat eine Reihe sehr tiefer Beobachtungen an sehr dunklen Stellen des Himmels gemacht. Ähnlich wie bei einer Langzeitbelichtung mit einer Digitalkamera zeigen diese Langzeitbelichtungsaufnahmen (bis zu mehreren Wochen) sehr schwache Details, die bei kürzeren Belichtungszeiten normalerweise nicht sichtbar sind.

Quelle: "Was sind die Hubble Deep Fields?", Spacetelescope.org FAQ .

Wikipedia fasst einen Artikel von Robert E. Williams und dem HDF-Team "The Hubble Deep Field: Beobachtungen, Datenreduktion und Galaxienphotometrie" wie folgt zusammen:

Zwischen dem 18. und 28. Dezember 1995 - während dieser Zeit umkreiste Hubble die Erde ungefähr 150 Mal - wurden 342 Bilder des Zielbereichs in den ausgewählten Filtern aufgenommen. Die Gesamtbelichtungszeiten bei jeder Wellenlänge betrugen 42,7 Stunden (300 nm), 33,5 Stunden (450 nm), 30,3 Stunden (606 nm) und 34,3 Stunden (814 nm), unterteilt in 342 Einzelbelichtungen, um eine signifikante Schädigung einzelner Bilder durch den Kosmos zu verhindern Strahlen, die beim Auftreffen auf CCD-Detektoren helle Streifen verursachen. Weitere 10 Hubble-Umlaufbahnen wurden verwendet, um flankierende Felder kurzzeitig freizulegen, um Follow-up-Beobachtungen mit anderen Instrumenten zu erleichtern.

Quelle: Hubble Deep Field , Wikipedia, abgerufen am 09.12.2014

Pluto selbst ist so hell, dass Charon auf dem Bild nicht sichtbar wäre, wenn er so belichtet wäre, dass die verbleibenden Monde sichtbar wären. Ebenso sind die verbleibenden Monde so schwach, dass sie in einem Bild, das Charon auflöst, nicht sichtbar sind. So ist das Foto, das Sie sehen, eine Zusammenstellung von zwei Bildverarbeitungstechniken: eine zur Präsentation von Charon und eine zur Präsentation der restlichen Monde.

Ich bin mir ziemlich sicher, dass der Streifen vorhanden ist, da die beiden Bildbereiche unterschiedliche Kontraste aufweisen. Pluto und Charon sind im Vergleich zu Nix, Hydra, P4 und P5 so hell, dass Sie, um einen Kontrast zu erzielen, entweder (a) die kleineren vier nicht sehen können oder (b) das Bild mit dem Licht von ganz auswaschen die helleren zwei. Wir überlagern also einfach zwei Bilder mit unterschiedlichen Helligkeiten (oder Gewinnen, denke ich).

Ohne Kenntnis dieses speziellen Bildes bin ich mir ziemlich sicher, dass es an der Verwendung eines Coronagraph liegt . Eine von mehreren Methoden zum Blockieren, Umleiten oder Verschieben von Phasen oder auf andere Weise zum Entfernen von unerwünschtem Licht, das von Pluto und Charon reflektiert wird, wodurch der Lichtdetektor vor dem viel schwächeren Licht, das von seinen winzigen Monden reflektiert wird, geblendet wird.

Dieser Link zum Koronagraph über Hubble ist mir ein Rätsel, aber vielleicht ist er für jemanden hilfreich: