44 AGOSTO 2010

� di Daniele Gasparri

Navigando tra le decine di filtri ormai disponibili sul merca-to e le relative bande di trasmissione, mi sono posto la doman-da se fosse possibile accoppiare efficientemente, montandoli inserie, due filtri per ottenerne in modo totalmente gratuito un

terzo con caratteristiche diverse. Sulla carta questa operazioneè abbastanza facile: l’unione di due filtri produce infatti unanuova banda, risultante dalle zone “in comune” nella curva ditrasmissione dei due filtri considerati.

È però realmente possibile combinare efficacemente due fil-tri per ottenerne un terzo diverso? Ovvero: con l’offerta com-merciale attuale, è possibile comporre un terzo filtro dall’unio-ne di due e avere una banda realmente utilizzabile per le os-servazioni e la fotografia? Se la risposta fosse affermativa: qua-li sarebbero i risultati pratici di questa operazione?

� Una veloce classificazione dei filtriastronomici

Prima di tutto dobbiamo avere un quadro di base sulle pro-prietà dei filtri astronomici. Per i nostri scopi possiamo fare laseguente classificazione:1.Filtri a banda larga colorati, utili soprattutto nelle osserva-

zioni e nelle riprese dei pianeti. Di questa famiglia fanno par-te tutti i filtri colorati visuali della serie Wratten, più filtri in-frarossi e ultravioletti. Questi filtri si basano sulle naturaliproprietà di alcuni materiali nel selezionare determinate lun-ghezze d’onda. La loro banda passante, oltre ad essere am-pia, ha una forma piuttosto dolce.

2.Filtri interferenziali, di solito a bande multiple e larghe, uti-li per enfatizzare il contrasto degli strumenti, ridurre l’aber-

Ifiltri rappresentano un accessorio spesso indispen-sabile per le osservazioni e le riprese del cielo. Nondi rado l’aiuto di filtri, soprattutto a banda stretta,

è fondamentale nel rendere visibili dettagli altrimentiriservati a telescopi di diametro ben maggiore e sottocieli molto scuri. L’avvento e la diffusione di sensori CCD per le ripre-se del cielo profondo e in alta risoluzione ha dato unaspinta ulteriore all’utilizzo dei filtri in astronomia, or-mai indispensabili per l’appassionato impegnato inogni lavoro di fotografia astronomica.Per venire incontro alle richieste degli appassionatisempre più consapevoli ed esigenti, i produttori com-merciali hanno incrementato in modo esponenzialel’offerta, che ora può dirsi più che completa… e che,come vedremo in questo articolo, si presta a qualcheutile “manipolazione”.

Qualche piccolo “segreto”sui FILTRI ASTRONOMICI

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razione cromatica dei rifrattori o l’inquina-mento luminoso (UHC, contrast booster, ifiltri nebulari...). Questi filtri si basano sui principi dell’inter-ferenza tra i vari strati di cui sono compostiselezionando una o più bande spesso strettee con una forma piuttosto secca; essi sono trai più interessanti per i nostri scopi perché ac-coppiandoli ad un altro filtro possiamo sele-zionare la banda che più ci interessa. Di que-sta famiglia fanno parte anche i filtri IR oIR/UV cut e alcuni filtri colorati non traspa-renti nell’infrarosso, riconoscibili dalla for-ma “dura” e dall’andamento “frastagliato”della curva di trasmissione.

3.Filtri interferenziali a banda stretta, mol-to utili nelle osservazioni e soprattutto nelleriprese degli oggetti del profondo cielo. Ilprincipio di funzionamento è lo stesso degliinterferenziali a banda multipla o larga. Diquesta famiglia fanno parte tutti i filtri dedi-cati alle riprese o alle osservazioni di ogget-ti del cielo profondo, tra i quali: H-alfa, OIII,SII, Calcio, H-beta, oppure il Calcio K-linedella Baader per le osservazioni solari. Co-me si può capire, questi filtri non sono adat-ti ad essere combinati perché la loro bandapassante è unica e piuttosto stretta; diciamopiuttosto che rappresentano l’obiettivo chevogliamo raggiungere dall’opportuna com-binazione dei filtri dei primi due tipi.

Se escludiamo i classici filtri colorati, il cuiprezzo è di poche decine di euro, tutti gli altrihanno dei costi piuttosto importanti, anche su-periori al centinaio di euro.

Il principio alla base è semplice: se avete adisposizione due filtri, di cui magari uno inter-ferenziale, allora è possibile ottenere un terzofiltro utile ed efficiente per le osservazioni delcielo combinandoli insieme, piuttosto che af-frontare un nuovo acquisto.

� Filtro passa infrarosso

Il classico IR-pass dovrebbe rappresentareun “must” nel corredo di un dilettante impe-gnato nelle riprese in alta risoluzione degli og-getti del sistema solare. Fortunatamente è an-che il filtro più semplice da “assemblare” e ilprimo che ho utilizzato, ormai a partire dal lon-tano 2003.

Tutti i filtri colorati per le osservazioni vi-suali, i famosi Wratten, sono sviluppati per leosservazioni visuali e per questo motivo sonotrasparenti all’infrarosso, lunghezza d’onda ta-gliata naturalmente dal nostro occhio.

Da questa semplice analisi abbiamo già la ri-sposta: un filtro passa infrarosso si può co-struire accoppiando due filtri colorati le cuibande di trasmissione nel visibile non si inter-sechino.

In alto. Confronto tra la resa di un filtro IR-pass classico (Schott RG695) e uno as-semblato montando in serie un filtro Violetto (N.47) e uno Giallo (N.12), le cui cur-ve sono mostrate nel grafico in basso. La qualità ottica è molto buona e pratica-mente identica al filtro “standard”. Il contrasto è leggermente maggiore perchéquesto filtro lavora in modo ottimale oltre i 720 nm. Un IR-pass così assemblato sipone come un sostituto ideale ai classici IR-pass da 700-720 nm.

COME STIMARE LA BANDA RISULTANTE DALLA COMBINAZIONE DI DUE FILTRI

Quelle proposte in questo articolo sono le combinazioni che ho reputato più in-teressanti. Se disponete di filtri diversi rispetto a quelli citati e siete curiosi di

capire se ne potete ricavare in modo efficiente e gratuito un terzo, a questa pa-gina trovate le curve di trasmissione di quasi tutti i filtri attualmente in commer-cio: http://www.astroamateur.de/filter/hersteller.html.

Osservate bene le bande di trasmissione per capire quali sono le parti in comune:quelle determineranno la banda finale. È chiaro che è inutile provare a montarein serie due filtri di cui uno è a banda stretta perché nella migliore delle ipotesiotterrete la stessa banda, oppure un filtro completamente opaco.Una volta individuata una possibile banda interessante, potete scaricare dallastessa pagina la trasmissione dei filtri in formato testuale CSV. Importate i due fi-le in un qualsiasi foglio di calcolo (Excel, Gnumeric…) e moltiplicate le trasmis-sioni dei due filtri per una stessa lunghezza d’onda: ne ricaverete la trasmissionerisultante, dalla quale potrete costruirne il grafico. È in questo modo che si sonoottenute le bande risultanti del filtri proposti in questo articolo.

Se volete avere a disposizione misurazioni indipendenti, questa pagina web èun’altra preziosa fonte di informazioni:http://astrosurf.com/buil/filters/curves.htm

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Le combinazioni possono essere moltepli-ci: Viola N.47 e Giallo N.12 o Arancio N.21o Rosso N.25, Blu scuro e Rosso, oppureVerde e Rosso. Se possedete due di questifiltri per le osservazioni visuali (costo mas-simo 25 euro l’uno) dalla loro unione otter-rete un efficientissimo filtro passa infraros-so con banda passante che inizia dopo i 700nm e raggiunge un picco superiore all’80%a 720-730 nm.

I risultati sono eccellenti. Ho utilizzatopersonalmente un IR-pass costituito da unviola (N.47) e un giallo (N.12) per anni, sianelle riprese del profondo cielo che, soprat-tutto, in alta risoluzione planetaria e non honotato alcun decadimento della qualità del-l’immagine rispetto ai classici filtri IR-pass.Un confronto con un filtro “standard”, unoSchott RG695, non ha messo in luce alcunadifferenza qualitativa nelle immagini (vedia pag. ??? la foto di Marte), tanto che ho po-tuto usare questo “sandwich” di filtri ancheper applicazioni fotometriche di alta preci-sione.

È indispensabile, naturalmente, che i fil-tri utilizzati siano trasparenti nell’infraros-so, per questo motivo sono da escludere ifiltri colorati interferenziali per le tricromieCCD (dal costo peraltro molto superiore ri-spetto ai classici filtri colorati).

� Filtro per le osservazionisolari nella lunghezza d’ondadel calcio

Spinto dalla positiva esperienza nell’as-semblare un filtro IR-pass, mi sono messoalla ricerca di altre possibili combinazioni equesto filtro per le osservazioni solari centrato sulle lunghezzed’onda H e K del calcio (393-396 nm) è stato il secondo tenta-tivo. Montando in serie un filtro Baader UHC e un violettoN.47 si ottiene una banda risultante con larghezza di soli 4,5nm, piccata sulla lunghezza d’onda di 396,5 nm, proprio a ca-vallo delle righe di nostro interesse. In alternativa si può usareun UHC della Astronomik che produce una maggiore traspa-renza in UV, sebbene con una banda leg-germente più larga.

L’efficienza del filtro è del tutto simile aquella del blasonato e molto più costosoBaader Calcio K-Line. Come tutte le osser-vazioni solari, anche in questo caso è ne-cessario un apposito filtro in astrosolar dainserire prima dell’obiettivo del telescopio.

I risultati possono essere molto interessan-ti, sebbene lontani da quelli prodotti da un te-lescopio solare specializzato in questo tipo diriprese (ma sulla stessa linea del Baader K-line che ha una banda molto simile).

Una precisazione è comunque d’obbligo.Questa combinazione, lavorando ai limitidella sensibilità dell’occhio umano, trova lasua massima utilità nelle riprese fotografi-

che; in queste condizioni le strutture fotosferiche del Sole so-no molto più facili da evidenziare rispetto alle osservazioni inluce visibile. Particolarmente evidenti, anche con un piccolo te-lescopio da 80 mm, risultano la granulazione solare e le faco-lae, zone brillanti attorno alle macchie solari. Un confronto conun’immagine ripresa nel visibile mostra il notevole incremen-to dei dettagli rilevabili con questa combinazione.

In alto. A sinistra, l’efficienza dell’accoppiata Baader UHC e Violetto N.47 (curve inbasso) nelle osservazioni solari confrontata con un’immagine nel visibile (a destra) ri-presa nelle medesime condizioni. Il filtro così assemblato aumenta il contrasto di det-tagli fotosferici quali granulazione e facolae. Da consigliare solamente per le riprese.

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� Filtro H-alfa per osservazioni e ripresedelle nebulose a emissione

Per le osservazioni e soprattutto la ripresa degli oggetti delprofondo cielo le combinazioni sono ancora più vantaggiose esorprendenti. Combinando un filtro rosso scuro della Baader,venduto anche con il nome di Schott RG630, e un IR/UV cut,della stessa casa o di altre marche (l’importante che sia ancheUV cut), si ottiene un filtro centrato sulla lunghezza d’onda H-alfa dell’idrogeno (656,3 nm), con una bandapassante di circa 35 nm e una trasmissione dipicco pari a circa l’85%.

Le proprietà di questo filtro (larghezza e for-ma della banda e picco di trasmissione) sonosorprendentemente simili al filtro H-alfa abanda media venduto dalla stessa Baader (chesia effettivamente lo stesso?), il cui acquisto,se si dispone di queste due combinazioni, di-venta superfluo.

Se si desidera ottenere un restringimentodella banda si può usare un filtro AstronomikUHC al posto del rosso scuro della Baader eottenere così un H-alfa con una banda di 20nm.

Sebbene si tratti di una banda ancora piutto-sto larga rispetto ai filtri normalmente utiliz-zati per le riprese CCD, questo filtro può co-stituire un’ottima palestra per le prime ripresea banda stretta ed essere molto efficiente perquei dispositivi poco sensibili a questa lun-ghezza d’onda, come le reflex digitali o lewebcam.

I risultati sugli oggetti celesti sono molto in-coraggianti e da cieli scuri offrono immaginimolto simili ai filtri a banda più stretta, evi-denziando molto bene le nebulose ad emissio-ne e alcune parti di nebulose planetarie o restidi supernovae, soprattutto gli aloni esterni.

� Filtro OIII

Questa è una delle combinazioni più sor-prendenti, perché mai mi sarei aspettato di po-ter costruire un efficientissimo filtro OIII, ven-duto sul mercato spesso a qualche centinaio di

euro, con la semplice unione di un filtro interferenziale Blu del-la Custom Scientific e un Baader giallo (Schott GG 495) dalprezzo di poche decine di euro.

Il filtro risultante ha una larghezza di banda di soli 12 nm euna trasmissione di picco superiore al 60%, non moltissimo,ma sufficiente a incrementare in modo evidente i dettagli dibrillanti nebulose planetarie (vedi l’immagine di M57 in alto adestra) ed effettuare riprese in banda piuttosto stretta con ognidispositivo digitale.

A destra, confronto tra unaripresa della nebulosa delgranchio (M1) ottenuta nel vi-sibile e una con un filtro H-al-fa costruito montando in se-rie un filtro rosso scuro el'IR/UV cut della Baader (vedicurva nel grafico a sinistra).Sono evidenti tutti i dettaglitipici di queste lunghezzed'onda, come i filamenti diidrogeno. Questo filtro puòsostituire perfettamente il fil-tro Baader H-alfa con bandadi 35 nm.

A destra, ripresa di M57 ottenuta con il filtro OIII derivato dalla combinazione di unCustom Scientific blu ed un filtro giallo N.12. Con il filtro giallo della Baader i risul-tati sono ancora migliori; nonostante ciò, sono evidenti i tipici dettagli visibili a que-sta lunghezza d'onda.

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48 AGOSTO 2010

� Filtro SII (zolfo ionizzato unavolta)

La serie di filtri a banda stretta di solito utilizzatinelle tricromie si completa con questo filtro centra-to a ridosso della linea di emissione dello zolfo io-nizzato una volta. Unendo in serie un filtro IR-passdella Baader (detto anche Mars filter) e un IR/UVcut della stessa casa è possibile avere una banda ri-sultante piccata alla lunghezza d’onda di 679 nm(vedi grafico a destra ???) con una banda passantedi 20 nm, eccellente per le riprese a questa lun-ghezza d’onda; e senza dover affrontare una spesapiuttosto impegnativa per un filtro peraltro utilizza-to solamente in circostanze particolari.

� La prova sul campo

Fino a questo momento la teoria ha fornito risultati interes-santi e inaspettati; ma siamo sicuri che nella pratica la combi-nazione di due filtri sia altrettanto vantaggiosa? Sicuramente aquesto punto dell’articolo si saranno sollevate domande e per-plessità, soprattutto da parte dei “puristi” dell’immagine. Cer-co di prevederne alcune:• Unire due filtri insieme, soprattutto se di tipo economico co-

me i Wratten, non porta a un certo decadimento della qualitàdell’immagine?

• La banda risultante è effettivamente quella stimata?• Quali e quante sono le differenze con un filtro appositamen-

te costruito?

Il miglior modo per rispondere a queste domande è attraver-so delle prove pratiche e qualche ricerca sul web.

Le prove da me condotte sono piuttosto positive. I filtri perl’imaging degli oggetti del sistema solare, contrariamente aquanto si possa pensare, non degradano l’immagine e si com-portano in tutto e per tutto come dei filtri “standard”, eccettoper una minore trasparenza del filtro del calcio che si può peròcompensare con l’uso dell’astrosolar fotografico al posto diquello visuale.

Per quanto riguarda i filtri a banda stretta per il profondo cie-lo, durante le prove pratiche eseguite con una camera CCDmolto sensibile (ST-7XME), non ho notato alcun riflesso inde-siderato attorno a sorgenti brillanti, punto davvero interessantese si pensa che certi filtri appositamente progettati (in partico-lare l’H-alfa) presentano questo spiacevole effetto. Eventualidifetti dell’immagine, come la vignettatura, sono gli stessi ri-spetto ai filtri appositamente progettati, visto che a determi-narla sono spesso le dimensioni ridotte del barilotto rispetto alsensore utilizzato.

La puntiformità delle stelle resta ottima e, d’altra parte, nonpoteva essere altrimenti visto che l’esame per l’alta risoluzio-ne è stato superato a pieni voti.

L’unico reale svantaggio rispetto ai classici filtri interferen-ziali è una minore trasmissione della luce, con una caduta chepuò raggiungere al massimo il 20%. Nelle osservazioni visua-li (ad esempio attraverso il filtro OIII) questo si traduce in unaperdita di circa 0,2 magnitudini, percettibile ma non dannosacome si potrebbe pensare; nelle riprese questo comporta un al-lungamento del tempo di posa del 20% al massimo per ottene-re la stessa saturazione rispetto ad un filtro con una trasmissio-ne dell’80-85%.

I filtri a banda stretta che abbiamo assemblato devono sod-disfare anche un altro punto. Le trasmissioni misurate devonoessere le stesse per ogni esemplare entro una tolleranza di po-chi nanometri, ed è qui che una ricerca nel web ha dato i risul-tati sperati, confermati dai dettagli visibili nelle immagini: lostandard qualitativo è piuttosto stabile quanto a banda passan-te. La conferma di ciò deriva da misurazioni eseguite da più os-servatori indipendenti, incrociate con i dati forniti dalle stessecase produttrici. I risultati mostrano una stabilità di banda dipochi nanometri per i classici filtri colorati Wratten e miglioredi 2 nm per tutti quelli basati sui principi dell’interferenza (in-terferenziali). Questo significa che a meno di grossolani, quan-to rari, difetti di produzione, le bande che abbiamo ricavato(che si riferiscono a misurazioni reali) sono praticamente lestesse per ogni esemplare.

� Conclusione

Il principio alla base dello sviluppo di questo articolo e deifiltri proposti è piuttosto semplice, forse addirittura banale pergli osservatori un po’ più navigati, eppure grazie all’ottima qua-lità dei filtri attualmente in commercio rappresenta una solu-zione sicuramente vantaggiosa per chi già dispone di alcuni fil-tri adatti alla “combinazione”. È chiaro che le prestazioni di al-cune combinazioni non possono essere equiparate a quelle difiltri già nati allo scopo, in particolare per quanto riguarda i fil-tri a banda stretta, ma è altrettanto evidente, e spero di averlosufficientemente dimostrato, che se si hanno a disposizione fil-tri adatti a essere combinati allora è utile fare almeno un tenta-tivo prima di proiettarci verso un nuovo e dispendioso acqui-sto: provare non ha costi e spesso i risultati possono essere sor-prendenti.

Alcuni filtri proposti, addirittura, possono sostituire in totoquelli “standard”, e questo è particolarmente indicato per il fil-tro passa infrarosso, quello per le osservazioni solari nel calcioe per l’H-alfa a banda media: questi filtri non hanno nulla dainvidiare (trasparenza, qualità, banda passante) alle versioni“standard” di pari banda passante. �

Daniele Gasparri, classe 1983, studia astronomiaall’università di Bologna. Ha ricevuto il suo primo li-bro scientifico a 7 anni e il primo telescopio a 10 eda allora non ha mai smesso di guardare il cielo. Ap-passionato di sport, di fotografia astronomica e ditutta la scienza in genere, spera di diventare un

astronomo professionista per occuparsi di popolazioni stellari epianeti extrasolari: www. danielegasparri.com

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