¿Por qué hay una franja negra en las imágenes de Plutón del Hubble?

Mientras leía informes sobre la misión de New Horizons , noté una extraña franja negra vertical en las imágenes de Plutón.

Aquí hay un ejemplo: Fuente: Hubble descubre una quinta luna que orbita a Plutón (07.11.12). Crédito: NASA; ESA; M. Showalter, Instituto SETI

¿Por qué está esa raya negra allí?

Esa fotografía es un compuesto de dos imágenes tomadas con diferentes tiempos de exposición .

Para ser correctos, tendríamos que decir que la exposición de las dos fotografías es diferente, es decir, la foto exterior se creó absorbiendo más luz. En este caso, podemos suponer que la relación focal (derivada de la apertura de la lente del Hubble) y la luminancia de la escena (cuánta luz viaja en la dirección de la lente) son idénticas para ambas fotografías, lo que deja solo el tiempo de exposición libre variable a la hora de determinar la exposición .

Esto es necesario porque estamos fotografiando objetos con un brillo muy diferente. Para que Plutón aparezca, se requiere un tiempo de exposición relativamente corto, pero sus lunas reflejan mucha menos luz y necesitarían un tiempo de exposición más largo para ser visible. Mientras el sensor esté expuesto, Plutón continuará aumentando su brillo hasta el punto de que se desvanezca. Los objetos que son significativamente más brillantes se sobreexponen, lo que resulta en una pérdida de detalles y fidelidad, conocidos como reflejos reventados en la fotografía. En nuestro caso, Plutón se convertiría en un punto blanco sólido en comparación con la imagen más detallada que ahora es posible. Puede dibujar un paralelo con imágenes en falso color generadas por infrarrojos: este compuesto no es lo que el ojo humano vería si fuera capaz de captar este nivel de luz y detalle.

En otra imagen del Hubble, la NASA explicó la razón por la cual se utilizan imágenes compuestas:

Esta es una imagen compuesta porque una sola exposición del fondo estelar, el cometa Siding Spring y Marte sería problemático. Marte en realidad es 10,000 veces más brillante que el cometa, por lo que no podría exponerse adecuadamente para mostrar detalles en el Planeta Rojo. El cometa y Marte también se movían uno con respecto al otro y no se podían visualizar simultáneamente en una sola exposición sin que uno de los objetos se moviera borroso. Hubble tuvo que ser programado para rastrear el cometa y Marte por separado en dos observaciones diferentes.

Fuente: Hubble ve el cometa al lado de Marte

Los tiempos de exposición muy largos son a menudo necesarios ya que relativamente poca luz viene de planetas y estrellas distantes. Como explica el sitio web del Hubble para sus imágenes de Deep Fields :

Hubble ha realizado una serie de observaciones muy profundas tomadas en partes muy oscuras del cielo. Al igual que con una exposición prolongada en una cámara digital, estas tomas de exposición prolongada (hasta varias semanas) revelan detalles muy débiles que normalmente no son visibles en exposiciones más cortas.

Fuente: "¿Qué son los Campos Profundos del Hubble?", Preguntas frecuentes de Spacetelescope.org .

Wikipedia resume un artículo de Robert E. Williams y el equipo de HDF , "El campo profundo del Hubble: observaciones, reducción de datos y fotometría de galaxias" de la siguiente manera:

Entre el 18 y el 28 de diciembre de 1995, tiempo durante el cual el Hubble orbitó la Tierra alrededor de 150 veces, se tomaron 342 imágenes del área objetivo en los filtros elegidos. Los tiempos de exposición totales en cada longitud de onda fueron 42,7 horas (300 nm), 33,5 horas (450 nm), 30,3 horas (606 nm) y 34,3 horas (814 nm), divididas en 342 exposiciones individuales para evitar daños significativos a las imágenes individuales por cósmica rayos, que hacen que aparezcan rayas brillantes cuando golpean detectores CCD. Se utilizaron otras 10 órbitas de Hubble para hacer exposiciones cortas de campos flanqueantes para ayudar a las observaciones de seguimiento de otros instrumentos.

Fuente: Hubble Deep Field , Wikipedia, consultado el 09/12/2014

Plutón en sí es tan brillante que Charon no sería visible en la imagen si estuviera expuesta de una manera que muestre las lunas restantes. Del mismo modo, las lunas restantes son tan débiles como para no ser visibles en una imagen que resuelve a Charon. Por lo tanto, la foto que ves es un compuesto de dos técnicas de procesamiento de imágenes: una diseñada para mostrar a Charon y otra diseñada para mostrar las lunas restantes.

Estoy bastante seguro de que la franja está allí porque las dos secciones de la imagen tienen contrastes diferentes. Plutón y Caronte son tan brillantes en relación con Nix, Hydra, P4 y P5 que, para tener un contraste, (a) no podrás ver los cuatro más pequeños, o (b) eliminarás totalmente la imagen con la luz de Los dos más brillantes. Entonces, simplemente superponemos dos imágenes con diferentes brillos (o ganancias, supongo).

Sin el conocimiento de esta imagen en particular, estoy bastante seguro de que se debe al uso de un coronagrama . Uno de los diferentes métodos para bloquear o desviar o cambiar de fase o de alguna otra forma eliminar la luz no deseada reflejada por Plutón y Caronte, que cegaría el detector de luz de la luz mucho más débil reflejada por sus pequeñas lunas.

Este enlace sobre el coronógrafo en el Hubble está mucho más allá de mí, pero tal vez sea útil para alguien: