銀塩写真が広く使われていた当時、感度は使うフィルムによって決まっていました。今みたいに高度な画像処理ができるわけではありませんから、暗く淡い天体を狙うには基本的には感度の高さでカバーするしかなく*1、超高感度の「フジカラーSuperHG1600」や「コニカカラーGX3200」がもてはやされたりしたものです。
このころからの流れもあり、デジカメで天体写真を撮る際、感度をISO1600や3200にセットして撮っている人も多いと思います。
デジカメの「感度」とは？
しかしデジカメの場合、カメラが変わらない限り撮像素子は一緒ですので「ここで言う『感度』とは何ぞや？」という話になります。
実は、銀塩フィルム的な意味での「デジカメの『感度』」……すなわち「1のシグナルを発生させるのに必要な光の量はどのくらいか」はカメラの「感度設定」によらず一定です。デジカメで「感度を上げる」という操作は、極論すれば「光が撮像素子に当たることで発生したシグナルを事後に増幅しているだけ」にすぎません。
つまり、10単位の光が当たった時に1単位の強さのシグナルを発生する撮像素子があったとして、「感度設定」を倍にすればこのシグナルが2に、3倍にすれば3になる、といった具合です。感度設定を倍にしたからといって、決して撮像素子の特性が「5単位の光が当たった時に1単位の強さのシグナルを発生する」ようになるわけではないのです。
このように、感度設定を上げるということはシグナルを増幅しているだけですから、感度設定を上げれば上げるほど、わずかの光でシグナル強度が早々に上限に達してしまうことになります*2。
また、感度設定を上げた場合、原理的にはシグナル以外に各種のノイズも増幅されてしまいますが、デジカメでは内部処理によってノイズ成分をより分け、これが目立たなくなるような処理を行います。しかしこの処理によって、微光星や淡い散光星雲などのごく弱いシグナルは、ノイズ成分と誤認されて除去されたりしがちです。つまり、感度設定を上げて撮影を行うと、表現できる明暗の幅（ダイナミックレンジ。写真用語でいうラチチュード）が一般に狭くなる傾向にあります。
また上の例の場合、1単位の光が当たったからといって0.1のシグナルが発生するわけではない（シグナルが発生するにはある程度以上の光エネルギーが必要）ので、感度設定をいくら上げても写らないものは写りません（ゼロを何倍してもゼロはゼロのまま）。
短時間露出の1枚撮り、JPEGの「撮って出し」で暗い対象を写したいのであれば感度設定を上げることに意味はありますが、後処理を前提とした天体写真では、必ずしも高感度設定がいいとは限らないと思われます。
実験
理屈としては以上の通りですが、実際にはどうなのか、ちょっと実験してみました。
被写体はM16。感度をISO100〜1600まで振り、トータルの露出時間が同じになるようにコマごとの露出時間と撮影枚数を設定しています。撮影後の画像はそれぞれの条件に合わせたダークを引いたのち、加算平均コンポジットしています。それ以外の調整は一切行っていません。
そうして得られた結果がこちら。
一目瞭然ですね。低い感度設定で1枚当たりの露出時間を伸ばしたものの方が、トータルの露出時間が同じでも明らかにいい写りです。これは上で書いたとおり「感度設定を上げても『撮像素子の感度』が上がるわけではない」、「写らないものは写らない」ということを端的に示している結果かと思います。
一応念のため、レベル補正などを加えてなるべく同程度に星雲が浮き出るようにしてみましたが、高感度で撮った方は画像がかなり荒れていて、やはり低感度で撮ったものには及びません。
今回は検証していませんがダイナミックレンジのことも含めて考えると、光害のひどい街なかでは感度設定を低めに抑えた方が白飛びしにくく、1コマあたりの露出時間も伸ばせる（＝撮像素子に当てる光を増やせる）ので画質的には有利と思われます。
