Por que há uma faixa preta nas imagens do Hubble de Plutão?

Ao ler relatórios sobre o misson New Horizons , notei uma faixa vertical e preta estranha nas imagens de Plutão.

Aqui está um exemplo: Fonte: Hubble descobre uma quinta lua orbitando Plutão (07.11.12). Crédito: NASA; ESA; M. Showalter, Instituto SETI

Por que essa faixa preta está aí?

Essa fotografia é composta de duas imagens tiradas com diferentes tempos de exposição .

Para estar correto, teríamos que dizer que a exposição das duas fotografias é diferente, ou seja, a foto externa foi criada absorvendo mais luz. Nesse caso, podemos assumir que a taxa de foco (derivada da abertura da lente do Hubble) e a luminância da cena (quanta luz viaja na direção da lente) são idênticas para as duas fotografias, o que deixa apenas o tempo de exposição livre variável quando se trata de determinar a exposição .

Isso é necessário porque estamos fotografando objetos com brilho muito diferente. Para Plutão aparecer, é necessário um tempo de exposição relativamente curto, mas suas luas refletem muito menos luz e precisariam de um tempo de exposição mais longo para serem visíveis. Enquanto o sensor estiver exposto, Plutão continuará aumentando o brilho a ponto de ficar desbotado. Os objetos que são significativamente mais brilhantes ficam superexpostos, resultando em perda de detalhes e fidelidade, conhecidos como destaques na fotografia. No nosso caso, Plutão se tornaria um ponto branco sólido comparado à imagem mais detalhada que agora é possível. Você pode traçar um paralelo com imagens de cores falsas renderizadas no infravermelho: esse composto não é o que o olho humano veria se fosse capaz de captar esse nível de luz e detalhes.

Em outra imagem do Hubble, a NASA explicou o motivo pelo qual a imagem composta é usada:

Esta é uma imagem composta porque uma única exposição do fundo estelar, cometa Siding Spring e Marte seria problemática. Marte, na verdade, é 10.000 vezes mais brilhante que o cometa, portanto não pode ser exposto adequadamente para mostrar detalhes no Planeta Vermelho. O cometa e Marte também estavam se movendo um em relação ao outro e não podiam ser fotografados simultaneamente em uma exposição sem que um dos objetos estivesse com o movimento desfocado. O Hubble teve que ser programado para rastrear o cometa e Marte separadamente em duas observações diferentes.

Fonte: Hubble vê o cometa próximo a Marte

Muitas vezes, são necessários tempos de exposição muito longos, pois relativamente pouca luz vem de planetas e estrelas distantes. Como o site do Hubble explica por suas imagens de Deep Fields :

O Hubble fez uma série de observações muito profundas feitas em partes muito escuras do céu. Como usar uma longa exposição em uma câmera digital, essas fotos de longa exposição (até várias semanas) revelam detalhes muito fracos que normalmente não são visíveis em exposições mais curtas.

Fonte: "Quais são os campos profundos do Hubble?", Spacetelescope.org FAQ .

A Wikipedia resume um artigo de Robert E. Williams e da equipe do HDF , "O Campo Profundo do Hubble: Observações, Redução de Dados e Fotometria de Galáxia" da seguinte forma:

Entre 18 e 28 de dezembro de 1995 - período em que o Hubble orbitou a Terra cerca de 150 vezes - foram obtidas 342 imagens da área alvo nos filtros escolhidos. Os tempos totais de exposição em cada comprimento de onda foram 42,7 horas (300 nm), 33,5 horas (450 nm), 30,3 horas (606 nm) e 34,3 horas (814 nm), divididos em 342 exposições individuais para evitar danos significativos às imagens individuais por cósmica. raios, que fazem com que listras brilhantes apareçam quando atingem os detectores CCD. Outras 10 órbitas do Hubble foram usadas para fazer exposições curtas dos campos de flanqueamento para ajudar nas observações de acompanhamento de outros instrumentos.

Fonte: Hubble Deep Field , Wikipedia, recuperado em 2014-12-09

Plutão em si tão brilhante que Caronte não seria visível na imagem se fosse exposta de maneira a mostrar as luas restantes. Da mesma forma, as luas restantes são tão fracas que não são visíveis em uma imagem que resolve Charon. Assim, a foto que você vê é um composto de duas técnicas de processamento de imagem: uma projetada para mostrar Charon e outra projetada para mostrar as luas restantes.

Tenho certeza de que a faixa está lá porque as duas seções da imagem têm contrastes diferentes. Plutão e Charon são tão brilhantes em relação a Nix, Hydra, P4 e P5 que, para ter um contraste, você (a) não seria capaz de ver os quatro menores ou (b) lavava totalmente a imagem com a luz de os dois mais brilhantes. Então, simplesmente sobrepomos duas imagens com diferentes brilhos (ou ganhos, eu acho).

Sem o conhecimento dessa imagem em particular, tenho certeza de que é por causa do uso de um Coronagraph . Um de um conjunto de métodos diferentes para bloquear ou desviar ou mudar de fase ou de alguma outra maneira se livrar da luz indesejada refletida por Plutão e Charon, que cegaria o detector de luz da luz muito mais fraca refletida por suas pequenas luas.

Esse link sobre o coronagraph no Hubble está muito além de mim, mas talvez seja útil para alguém: