Astrophotography의 기초에 대해 저도 복습할겸 답변 남겨봅니다.

혹시 초심자 분들도 보실 수 있으니 최대한 쉽게 써볼게요.

기본적으로 별, 은하, 반사성운과 같은 천체는 꽤나 넓은 대역의 빛이 나옵니다(emit).

이때 빛의 Peak에 따라서 색이 결정되며, 이러한 peak은 온도와 관련이 있습니다.

반면, 일반적으로 발광성운(emission nebulae)이나 행성상성운(planetary nebulae)는 좁은 대역의 빛을 주로 냅니다.

별들이 막 탄생하는 곳에서는 아주 뜨겁고 어린 별들이 (특히 자외선 영역에서) 밝게 빛나며 높은 에너지를 방출합니다.

따라서 주변의 gas와 dust를 예쁘게 빛내곤 합니다. 대표적으론 오리온 성운이나 장미 성운이 있죠.

M27 아령성운과 같은 행성상성운이나, M1 게성운 같은 초신성 잔해에서는 별의 죽음 과정에서 생긴 폭발로 인해

아주 높은 에너지를 방출합니다. 이렇게 높은 에너지의 빛은 원자 안의 전자에게 영향을 주게 됩니당.

어릴 때 과학시간에 배웠듯 원자안의 전자의 준위가 변하면 그에 상응하는 빛이 나오게 되는데요,

각 궤도가 가지는 에너지 준위는 항상 일정하므로 그 차이 또한 항상 같은 값을 가지게 되죠.

아래 그림은 우주에서 가장 흔한 원소인 수소에서, 가장 흔하게 나오는 빛 두가지 입니다.

따라서 이런 애들을 관측할 때는 좁은 대역만 통과시켜주는 협대역(narrow-band) 필터가 유용하게 쓰이게 됩니다.

해당 성운에서 오는 빛을 받아들임과 동시에 다른 빛들을 차단하여 보다 깨끗한 이미지를 얻을 수 있읍니다.

즉 광해가 심하거나, 달이 너무 밝을 때에 유용합니다. 또한 성운에서 각 대역에 따른 구조(structure)를 강조시킬 수 있게 됩니다.

다른 대역대에서 오는 noise가 사라지므로 해당 대역을 내뿜는 성운에 대해서는 보다 자세하게 볼 수 있으며,

반면 다른 별에서 오는 빛은 대부분 차단되므로 사진에서 별은 훨씬 적게 찍히게 됩니다.

(따라서 일반적인 LRGB 필터로 다시 찍은 후 별들 쪽만 다시 합성하곤 합니다)

일반적으로는 Hα(Hydrogen Alpha), Hβ(Hydrogen Beta), O3(Oxygen Ⅲ), S2(Sulfur Ⅱ), N1(Nitrogen Ⅰ) 등이 주로 쓰입니다.

발광성운에는 구성 원소의 비율 및 온도에 따른 에너지때문에, 보통 Hα 대역의 빛이 가장 강하며, 그담으로는 O3 대역이 강하다고 합니다.

따라서 대부분의 성운 사진은 빨갛거나(Hα), 초록/파랑색인(O3) 것이죠.

아래 초승달 성운(NGC 6888)사진에서 왼쪽은 일반적인 RRGB 필터로 찍은 사진이며,

오른쪽은 Hα 필터로 빨간색, O3필터로 초록, 파랑색을 표현한 사진입니다. 조금 다른 느낌이죠? 별 들도 잘 안보이구요.

필터에 대해 알아보면,

가장 많이 사용되는 Hα는 발광성운이나 초신성 잔해 이외에도, 다른 은하 내의 '전리수소영역'을 관측하는 데도 쓰일 수 있읍니다.

Hβ의 경우는 Hα와 성운 내에서 방출되는 소스가 비슷하여 비슷한 구조(형태)를 보여주지만,

만약 사용한다면 더 색이 다채로워지고 contrast가 좋아집니다. 또한 암흑성운을 찍을 때도 유용하다고 합니다.

O3는 행성상성운을 자세히 찍고 싶을 때 특히 유용하며, 발광성운이나 초신성 잔해 중 다른 별들로 인해 가려진 부분을 보는데 유용합니다.

S2는 성운 내에서 구성 비율 자체는 아주 적지만, 빛이 방사되는 양은 강하기 때문에 종종 사용됩니다.

비슷한 빨간색인 Hα와는 또다른 디테일을 관측할 수 있죠.

N1의 경우는 초신성 잔해를 찍을 때만 가끔 사용한다고 합니다.

아래 그림을 보시면 해당 필터를 통해 어떤 색을 만들 수 있을지 알 수 있읍니다.

보통은 여러 필터를 동시에 쓴 후, 이를 컴터로 보정하여 다채로운 색을 표현하는데요,

일반적으로 허블이 주로 쓰는 Hubble palette(Hα->초록, O3->파랑, S2->빨강)을 사용하여 각 대역에 예쁜 색을 입히게 됩니다.

보통 S2 대역 신호가 상대적으로 약하다보니 적절히 보정을 해주지 않으면 너무 초록 파랑색이 된다고 합니다.

아래 사진은 이처럼 Hubble palette로 보정한 대표적인 녀석들입니당.

즉 한줄요약하면, 발광성운, 행성상성운, 초신성 잔해를 찍을 때 주로 협대역 필터를 사용합니다!

주 참고: https://www.atik-cameras.com/news/beginners-guide-to-narrow-band-imaging/

https://agenaastro.com/guide-to-imaging-filters.html

http://www.aicccd.com/archive/aic2007/Goldman-AIC2007Talk2.pdf (훨씬 더 자세한 내용)