Доминирующими нетепловыми источниками шума являются фотонный шум и шум, вызванный космическими лучами, но это влияет только на изображения, сделанные профессиональными астрономами, такими как космический телескоп Хаббла. Все другие источники шума, которые также включают в себя дробовой шум из-за дискретного числа электронов темнового тока, в конечном итоге являются тепловыми по своей природе. В обычной астрофотографии шум фотонного выстрела всегда скрыт в тепловом шуме. Например. число фотонов от звезды десятой величины, попадающей в объектив с апертурой 50 мм, составляет около 2500 в секунду. Таким образом, даже 1-секундная экспозиция будет иметь только флуктуацию числа фотонов порядка sqrt (2500) = 50, поэтому относительная флуктуация составляет всего 2%.
Нам нужно рассмотреть звезду 15-й величины (в десять тысяч раз тусклее, чем самые слабые звезды, видимые невооруженным глазом), чтобы получить 20% -ое колебание из-за шума при 1-секундной экспозиции. Но, конечно, на такой картинке звезду нигде не видно, все, что вы видите, это шум чтения и выстрел, последний не вызван флуктуацией числа фотонов, а тепловыми флуктуациями темнового тока. Улучшая экспозицию, вы можете уменьшить эти эффекты теплового шума, чтобы сделать звезду видимой, но тогда шум от фотонных импульсов также уменьшится.
Предположим, что камера делает снимки, где в шуме преобладает шум фотонного выстрела. Откуда нам знать, что это действительно так? Критическое испытание - сделать несколько темных кадров. Эти кадры с темной рамкой должны содержать только горячие и застрявшие пиксели и, кроме того, почти не содержат шума. Таким образом, вычитание двух темных кадров должно дать почти полностью темные снимки.
Однако на камеру, охлажденную до абсолютного нуля, все равно будут воздействовать шум считывания и шум темнового тока, помимо шума фотонной съемки. Это тогда вызвано квантовыми флуктуациями, а не тепловыми флуктуациями. Любая электронная схема подвержена квантовым колебаниям при абсолютном нуле. Простейшим примером, демонстрирующим это, является схема LC , в такой схеме ток и напряжение колеблются с угловой частотой 1 / квт (LC). Затем, когда мы описываем эту систему в соответствии с квантово-механическим описанием, мы обнаруживаем, что, как и любая колебательная система, эта система имеет энергетические уровни, определяемые как (n + 1/2) омара омега. В основном состоянии система все еще обладает энергией из-за колебаний напряжения и тока в омега-ом 1/2 гбар.