Perché c'è una striscia nera nelle immagini di Plutone di Hubble?

Mentre leggevo i resoconti sul missone di New Horizons , ho notato una strana striscia verticale nera nelle immagini di Plutone.

Ecco un esempio: Fonte: Hubble scopre un Plutone orbitante della Quinta Luna (07.11.12). Credito: NASA; ESA; M. Showalter, Istituto SETI

Perché quella striscia nera è lì?

Quella fotografia è un composto di due immagini scattate con tempi di esposizione diversi .

Per essere corretti, dovremmo dire che l'esposizione delle due fotografie è diversa, cioè la foto esterna è stata creata assorbendo più luce. In questo caso possiamo supporre che il rapporto focale (derivato dall'apertura dell'obiettivo di Hubble) e la luminanza della scena (quanta luce viaggia nella direzione dell'obiettivo) sono identici per entrambe le fotografie, lasciando solo il tempo di esposizione libero variabile quando si tratta di determinare l' esposizione .

Ciò è necessario perché stiamo fotografando oggetti con luminosità molto diversa. Perché Plutone mostri un tempo di esposizione relativamente breve è necessario, ma le sue lune riflettono molta meno luce e avrebbero bisogno di un tempo di esposizione più lungo per essere visibili. Fintanto che il sensore è esposto, Plutone continuerebbe ad aumentare di luminosità fino a diventare sbiadito. Gli oggetti significativamente più luminosi diventano sovraesposti con conseguente perdita di dettagli e fedeltà, noti come punti salienti spenti nella fotografia. Nel nostro caso Plutone si trasformerebbe in un punto bianco solido rispetto all'immagine più dettagliata che è ora possibile. Puoi tracciare un parallelo con immagini a falsi colori rese dall'infrarosso: questo composito non è ciò che l'occhio umano vedrebbe se fosse in grado di captare questo livello di luce e di dettaglio.

In un'altra immagine di Hubble, la NASA ha spiegato il motivo per cui viene utilizzata l'imaging composito:

Questa è un'immagine composita perché una singola esposizione dello sfondo stellare, la cometa Siding Spring e Marte sarebbe problematica. Marte in realtà è 10.000 volte più luminoso della cometa, quindi non potrebbe essere adeguatamente esposto per mostrare i dettagli nel Pianeta Rosso. Anche la cometa e Marte si muovevano l'uno rispetto all'altro e non potevano essere ripresi simultaneamente in un'esposizione senza che uno degli oggetti fosse sfocato dal movimento. Hubble doveva essere programmato per seguire separatamente la cometa e Marte in due diverse osservazioni.

Fonte: Hubble vede la cometa accanto a Marte

Spesso sono necessari tempi di esposizione molto lunghi poiché una luce relativamente piccola si sta diffondendo da pianeti e stelle distanti. Come spiega il sito Web di Hubble per le sue immagini di Deep Fields :

Hubble ha fatto una serie di osservazioni molto profonde prese in parti molto scure del cielo. Come l'utilizzo di una lunga esposizione su una fotocamera digitale, questi scatti a lunga esposizione (fino a diverse settimane) rivelano dettagli molto deboli che normalmente non sono visibili in esposizioni più brevi.

Fonte: "Cosa sono i campi profondi di Hubble?", FAQ di Spacetelescope.org .

Wikipedia riassume un articolo di Robert E. Williams e del team HDF , "Il campo profondo di Hubble: osservazioni, riduzione dei dati e fotometria della galassia" come segue:

Tra il 18 e il 28 dicembre 1995, durante il quale Hubble orbitò attorno alla Terra circa 150 volte, furono acquisite 342 immagini dell'area bersaglio nei filtri scelti. I tempi di esposizione totali per ciascuna lunghezza d'onda sono stati 42,7 ore (300 nm), 33,5 ore (450 nm), 30,3 ore (606 nm) e 34,3 ore (814 nm), divisi in 342 singole esposizioni per prevenire danni significativi alle singole immagini da parte del cosmico raggi che provocano la comparsa di strisce luminose quando colpiscono i rivelatori CCD. Altre 10 orbite di Hubble sono state usate per fare brevi esposizioni di campi laterali per aiutare le osservazioni di follow-up di altri strumenti.

Fonte: Hubble Deep Field , Wikipedia, recuperato il 09-12-2014

Plutone stesso è così luminoso che Caronte non sarebbe visibile nell'immagine se fosse esposta in modo da mostrare le restanti lune. Allo stesso modo, le restanti lune sono così deboli da non essere visibili in un'immagine che risolve Caronte. Pertanto, la foto che vedi è un composto di due tecniche di elaborazione delle immagini: una progettata per mostrare Charon e una progettata per mostrare le restanti lune.

Sono abbastanza sicuro che la striscia sia lì perché le due sezioni dell'immagine hanno contrasti diversi. Plutone e Caronte sono così brillanti rispetto a Nix, Hydra, P4 e P5 che per avere un contrasto, potresti (a) non essere in grado di vedere i quattro più piccoli, o (b) lavare completamente l'immagine con la luce proveniente da i due più luminosi. Quindi sovrapponiamo semplicemente due immagini con diverse luminosità (o guadagni, immagino).

Senza la conoscenza di questa particolare immagine, sono abbastanza sicuro che sia a causa dell'uso di un Coronagraph . Uno di una serie di metodi diversi per bloccare o deviare o sfasare o in qualche modo eliminare la luce indesiderata riflessa da Plutone e Caronte che accecerebbe il rivelatore di luce dalla luce molto più debole riflessa dalle sue piccole lune.

Questo link sul coronagraph su Hubble è molto al di là di me, ma forse è utile a qualcuno: