Andromeda'nın işlenmemiş hali: gökyüzü fotoğrafında neler silinir?

Andromeda Gökadası gerçekte nasıl görünüyor? Kees Scherer'in 27 Eylül'de NASA'nın Günün Astronomi Fotoğrafı olarak seçilen "önce ve sonra" karşılaştırması, bu soruya beklenmedik bir yerden yaklaşıyor. "Önce" karesi, Samanyolu'nun en yakın büyük komşusunun, Dünya'nın kalabalık gökyüzünden ve kusurları olan sıradan bir dijital kamerayla uzun pozlamada nasıl göründüğünü olduğu gibi gösteriyor. "Sonra" karesi ise bu kusurlar ayıklandıktan sonraki hali. Karşılaştırma, astrofotoğrafçılığın "sahte" olduğu yönündeki yaygın kanıya da bir yanıt niteliğinde.

223 poz, yaklaşık 18,5 saat

Görüntü, 2019'da Portekiz'de bir bahçe gözlemevinden çekilen ve her biri 300 saniye süren 223 ayrı pozun üst üste bindirilmesiyle elde edildi. Bu, toplamda 18 buçuk saati aşan bir pozlama süresi demek. Andromeda gibi sönük bir gökadanın soluk dış bölgelerini ortaya çıkarmak için bu kadar uzun süre ışık toplamak gerekiyor; tek bir kısa pozda gökadanın yalnızca parlak merkezi seçilebiliyor.

Ham bindirmede kusurlar açıkça görülüyor: birbirine paralel uzanan parlak uçak izleri, uzun ve kesintisiz uydu çizgileri, kozmik ışınların algılayıcıya çarparak bıraktığı kısa çizikler ve kameranın bozuk pikselleri. Bunların hiçbiri Andromeda'ya ait değil; hepsi Dünya'dan, yörüngedeki araçlardan ya da kameranın kendisinden kaynaklanıyor.

Photoshop değil, istatistik

Görüntünün adı esprili biçimde "Photoshop öncesi" olsa da kusurlar aslında Photoshop'la silinmedi. Bunun yerine gökbilim fotoğrafçılığı için geliştirilmiş Astro Pixel Processor, DeepSkyStacker ve PixInsight gibi bir dizi yazılımla büyük ölçüde azaltıldı.

Bu yazılımların temel mantığı istatistiğe dayanıyor. Aynı gökyüzü bölgesinin yüzlerce pozu hizalanıp üst üste konduğunda, gökadanın her pikseli tüm karelerde aşağı yukarı aynı parlaklıkta görünür. Bir uydu ya da uçak izi ise yalnızca bir iki karede bulunur. Yazılım her piksel için bütün karelerdeki değerleri karşılaştırıp diğerlerinden belirgin biçimde ayrılan aykırı değerleri dışarıda bırakabiliyor. Böylece gerçek ışık korunurken geçici izler ayıklanıyor. Pek çok pozun birleştirilmesi ayrıca görüntüdeki rastgele gürültüyü de azaltarak sönük ayrıntıların ortaya çıkmasını sağlıyor. Rastgele gürültü, birleştirilen kare sayısının kareköküyle orantılı olarak bastırıldığından, 223 pozluk bir bindirme tek bir poza kıyasla yaklaşık 15 kat daha temiz bir sinyal-gürültü oranı sunuyor.

Gökbilim fotoğrafçıları bunun yanında, kameranın kendi kusurlarını düzeltmek için ek kalibrasyon kareleri de çeker. Örneğin objektif kapalıyken çekilen "karanlık kareler" algılayıcının ısıl gürültüsünü ve sıcak pikselleri, düzgün aydınlatılmış bir yüzeyden alınan "düz alan kareleri" ise toz lekelerini ve kenarlardaki kararmayı düzeltmek için kullanılır.

Gökyüzü giderek kalabalıklaşıyor

Karşılaştırmadaki uydu izleri, gökbilimciler için giderek büyüyen bir sorunu da görünür kılıyor. Son yıllarda alçak Dünya yörüngesine binlerce iletişim uydusu fırlatıldı ve bu sayı artmaya devam ediyor. Güneş ışığını yansıtan bu uydular, uzun pozlamalı fotoğraflarda ve bilimsel gözlemlerde çizgiler bırakıyor. Amatörler bu izleri istatistiksel yöntemlerle büyük ölçüde temizleyebilse de, geniş alanları tarayan profesyonel gözlemevleri için uydu izleri veri kaybı anlamına gelebiliyor.

Andromeda: en yakın büyük komşu

Görüntünün öznesi Andromeda Gökadası, ya da M31, yaklaşık 2,5 milyon ışık yılı uzaklıkta ve Samanyolu'na tür ve boyut bakımından benzeyen en yakın gökada. Yerel Grup'un en büyük üyesi olan Andromeda, gökyüzünde de şaşırtıcı derecede büyük bir alan kaplıyor: uzun fotoğraflarda yaklaşık 3 dereceye, yani altı dolunayın yan yana dizilmiş haline yakın bir genişliğe ulaşıyor. Gözümüz ise yalnızca parlak merkezini seçebildiği için bu büyüklüğü fark etmiyoruz. Uzun pozlamalı bindirmelerin gücü de burada ortaya çıkıyor: gökadanın sönük dış kolları ve çevresindeki uydu gökadalar ancak saatlerce toplanan ışıkla belirginleşiyor. Karanlık bir gökyüzünde çıplak gözle bulanık bir leke olarak görülebilen Andromeda, bu yüzden amatör gökbilimcilerin en sevdiği hedeflerden biri.

Neden önemli?

Scherer'in karşılaştırması, gökyüzü fotoğraflarının nasıl üretildiğini şeffaf biçimde gösteriyor. İşlemenin amacı, gökadayla hiçbir ilgisi olmayan dijital bir hayal yaratmak değil; tam tersine, Dünya'dan kaynaklanan ve uzak gökadayla ilgisi bulunmayan izleri en aza indirerek M31'in gerçek görünümüne olabildiğince yaklaşmak. Yani iyi bir astrofotoğraf, eklenen değil çıkarılanlar sayesinde gerçeğe daha yakın.

Kısaca

• Görüntü, 2019'da Portekiz'de 300 saniyelik 223 pozun bindirilmesiyle elde edildi.
• Ham karede uçak ve uydu izleri, kozmik ışın çizikleri ve bozuk pikseller var.
• Kusurlar Photoshop'la değil, gökbilim yazılımlarının istatistiksel yöntemleriyle azaltıldı.
• Andromeda yaklaşık 2,5 milyon ışık yılı uzakta; gökyüzünde altı dolunay genişliğinde.