На астрофотографиях часто можно увидеть лучи на звездах. Почему они появляются? Разбираемся.
Лучи на звездах - это артефакты оптической системы. Чаще всего они возникают из-за растяжек/опор вторичного зеркала. Например, на фото выше на ярких звездах видно шесть основных лучей. Теперь посмотрите на картинку ниже. Вторичное зеркало телескопа имени Джеймса Уэбба размещено на трех опорах. Именно они дают такую дифракционную картину.
Фактически, это дефект оптической системы, вызваный конструктивными особенностями телескопа. Некоторым нравятся лучи, некоторым нет. Мне кажется, это зависит от конкретной композиции в кадре - иногда лучи добавляют некоторую эстетику и кадр воспринимается лучше.
Народными любимцами являются телескопы системы Ньютона. Они имеют лучшее соотношение цена/апертура. Но в этой конструкции тоже есть зеркало, изменяющее направление оптической оси (диагональное зеркало). Зеркало нужно как-то крепить и для этого используются растяжки.
Свет испытывает дифракцию на каждом препятствии в оптическом тракте. На снимке это выражается в лучах на звездах. Если растяжки/опоры три, то на звездах будет шесть лучей. Часто ставят четыре взаимно перпендикулярных растяжки. Такие телескопы дают четыре ярких луча. Лучи могут давать любые препятствия. Например, сильно торчащая трубка фокусера или какой-нибудь винт в корпусе телескопа. Или лепестки диафрагмы на объективе, которые образуют не идеально круглое отверстие. Лучи могут давать даже далекие от телескопа препятствия. Например, натянутая бельевая веревка, случайно попавшая в кадр при съемке.
Есть несколько конструктивных способов решения проблем с лучами. Один из вариантов - крепление вторичного зеркала не на растяжках, а на корректирующую линзу (такое часто можно встретить у телескопов системы Максутова-Кассегрена). На фото ниже у телескопа вторичное зеркало напылено на корректирующую линзу изнутри. Нет растяжек - нет лучей.
Если в конструкции нет передней корректирующей линзы, то с лучами борются изменением формы растяжек, как на картинке ниже. Надо отметить, что дифрация на таких растяжках, конечно же, будет, но вся энергия уйдет не в строгие лучи, а размажется под разными углами. Из-за чего звезды в кадре будут окружены пухлыми ореолами.
Рефракторы лишены такого дефекта -звезды выглядят ровными и без лучей. Хотя, некачественная оптика, пережатая оптика или оптика с царапинами может давать подобные эффекты и на рефракторах.
А что делать, если у вас рефрактор и хочется, чтобы на звездах были красивые лучи? Нужно поставить растяжки перед объективом. Обычная натянутая нить или леска дадут такой эффект. Тут главное точность размешения нитей. Если перекрестие нитей будет смещено от центра или они будут пересекаться не под 90 градусов, то лучи будут двоиться, что не очень красиво.
Ради эксперимента сделал на свой рефрактор кольцо с натянутыми нитями. Кольцо надевается на бленду телескопа. Шкала нужна для того, чтобы запомнить угол поворота кольца. Иначе, если снимать за несколько сессий, можно получить лучи под разными углами.
Кольцо на телескопе. Обратите внимание на риску (черточка тонким маркером) на бленде напротив значения 200 на шкале. Вот по этой риске можно повторно точно выставить угол перекрестия.
Получился такой ээфект:
Обратите внимание на то, что все лучи на самых ярких звездах имеют радужную окраску. Так будет всегда на любом телескопе с растяжками. Дифракция света зависит от его длины волны. Монохромный свет (например, через узкополосный фильтр) сделает лучи в виде пунктирных линий - чередование максимумов и минимумов. При полном спектре максимумы для разных длин волн будут расположены на лучах в разных участках, что и создает такую радугу.
Изменением толщины нитей можно регулировать толщину лучей. Когда в кадре кроме россыпи звезд ничего нет, то лучи добавляют живости картинке. Для примера ниже кадр с того же рефрактора без крестовины из нитей.
Темного вам неба!