Wissenswertes aus der Astronomie
Mit der Zeit hat sich
einiges an teilweise gut, teilweise wenig bekanntem Wissen über astronomische
Hilfsmittel und Verfahren angesammelt, das wir hier gerne in Form einer losen Sammlung
weitergeben möchten. Klicken Sie einfach auf den Link des Themas, das Sie
interessiert.
Vorsicht: Mitdenken ist
Pflicht, denn wir wollen verstehen, nicht auswendig lernen!
Wissenswertes über Okulare
finden Sie in der Rubrik „Hilfe zur Okularauswahl“, Informationen betreffend
Nebelfilter unter der Rubrik „Nebelfilter“.
Wissenswertes über:
Sternfeldaufnahmen und große
Deep-Sky-Objekte
Galaxien und Nebel
mittlerer bis kleiner Ausdehnung
Kugelsternhaufen und offene Haufen
Was
sehe ich mit welchem Teleskop?
Farbfilter
Farbfilter werden
eingesetzt, um vorwiegend bei Planeten- und Mondbeobachtung Kontraste zu
verstärken. Filter, die insbesondere das Blaue abschneiden
(Langpass-Gelbfilter) sind geeignet, um den (Blau-)Farbfehler von Refraktoren
zu minimieren. Man erhält eine Einfärbung des Bildes, aber die blauen Höfe
verschwinden, die Abbildungsqualität wird verbessert.
Eine weitere Anwendung ist
die Verwendung solcher Filter für die RGB-Fotografie, wobei die Farbkanäle
einzeln aufgenommen und später mit einem Luminiszensbild kombiniert werden.
Im Internet sind viele
Listen zu finden, die die Wirkung verschiedener Filter für die Planetenbeobachtung
beschreiben. Erstens kann sich das aber kein Mensch merken, und zweitens sind
es auch nur mehr oder weniger gut fundierte Empfehlungen. Mit wenigen einfachen
Überlegungen kann man sich aber die für seinen Zweck viel versprechenden Filter
auch selbst heraussuchen.
Eine gute
Kontrastverstärkung erreicht man immer dann, wenn die Farbe des
Beobachtungsobjektes der Filterfarbe entspricht (dann wird das Objekt heller im
Vergleich zum Rest) oder komplementär zu ihr ist, also im Farbkreis gegenüber
liegt (dann wird das Beobachtungsobjekt dunkler). Komplementärfarben sind gelb
und blau, rot und türkis, grün und purpur.
Ein Beispiel: Mars hat an
Farben eine rote Grundtönung sowie dunklere, grauere Gebiete und weiße Polkappen.
Helle und dunkle Gebiete wird man also mit Hilfe eines Rot- oder Orange-Filters
kontrastverstärken können, denn die rötlichen Gebiete werden durch den Filter
wenig gedämpft, die dunklen, braun-grauen Gebiete dagegen stärker. Bei den
Polkappen empfiehlt sich der komplementäre Filter, also türkis bis blau, denn
nun werden die roten Gebiete stark abgedunkelt, während die weißen Polkappen
weniger stark geschwächt werden. Ich weiß, oft findet man auch einen Rotfilter
für die Polkappen genannt. Da frage ich mich aber, wer nun von wem ohne
nachzudenken abgeschrieben hat – nachvollziehen kann ich diese Empfehlung
nicht. Ein Blaufilter ist auch gut für die hellen, bläulichen Wolken, die
manchmal in der Marsatmosphäre entstehen.
Je deutlicher die Eigenfarben
sind, um so kräftiger wird eine Kontrastanhebung ausfallen. Da die Farben meist
nicht sehr ausgeprägt sind, sind Farbfilter tatsächlich nur wichtig für die
Detailerkennung, es gibt kaum einen Fall, in dem ein Farbfilter einen
gewaltigen Effekt erzielt.
Generell kann man und sollte
man mit verschiedenen Filtern experimentieren, diese Grundüberlegung hilft aber
erst einmal bei der Auswahl der viel versprechenden Filter. Bei der Beurteilung
der Wirkung sollte man sich Zeit nehmen und auf einzelne Details, nicht auf die
Gesamterscheinung achten.
Ob eine helle, mittlere oder
dunkle Tönung gewählt werden sollte, hängt von der Helligkeit des Objektes und
der Austrittspupille ab. Je heller das Objekt, und je größer die
Austrittspupille (also je kleiner die Vergrößerung), desto dunkler sollte der
Filter sein.
Welches sind nun aber die
wichtigsten Filter, die man in seinem Köfferchen auf jeden Fall zur Verfügung
haben sollte?
- Ein Blaufilter, Wratten #80A oder #82A.
Hauptanwendung ist bei Jupiter und Saturn und, wie oben schon genannt, für
bestimmte Details auf Mars.
- Ein Grünfilter, Wratten #56. Für Jupiter und vor
allem als Mondfilter sehr geeignet.
- Orange oder Rotfilter, Wratten #21 oder 23A.
Mars, aber auch Jupiter und Saturn enthüllen deutlicher einige Details.
- Hellgelb, Wratten #8. Hauptsächlich für
Refraktorbesitzer, die sich an blauen Farbhöfen stören. Aber auch die
Nutzung an den Planeten kann von Vorteil sein.
Wer diese Filter nützlich
findet, wird dann sicher beizeiten das Sortiment erweitern.
Farbfehler
von Refraktoren
Weit bekannt ist, das
Refraktoren, insbesondere solche mit großem Öffnungsverhältnis, einen
merklichen Farbfehler (Farblängsfehler) aufweisen, der sich bei höheren
Vergrößerungen meist in der Form eines blauen Hofes um Sterne und Planeten
bemerkbar macht. Einen Ausweg stellen die farbkorrigierten, so genannten
Apochromaten dar, die jedoch preislich sehr hoch angesiedelt sind.
Weniger bekannt sind die
Zusammenhänge betreffend Öffnung und Öffnungsverhältnis von
Fraunhofer-Achromaten, ED-Refraktoren (Semi-Achromaten) und Apochromaten zu
deren Farbfehlern. Diese Lücke soll hier geschlossen werden.
Der Farblängsfehler hängt
erst einmal nur von der Brennweite ab. Typische Werte von 1/2000 (Achromat),
1/8000 (Semi-APO) bzw. 1/20000 (Vollapo) werden genannt (Siehe z.B. SuW10/2005
und 12/2005, Artikel von Volker Witt). Die Werte bedeuten hierbei, dass das
sekundäre Spektrum, also die Brennweitendifferenz grob im sichtbaren Bereich,
um den entsprechenden Bruchteil der Nennbrennweite schwankt. Wie verträgt sich
diese Aussage nun mit oben genannten Tatsache, dass Öffnungsverhältnis und auch
Öffnungsdurchmesser eine entscheidende Rolle für die Farbreinheit spielen?
Im wesentlichen sind es zwei
Dinge, die hier mit hineinspielen:
Das Öffnungsverhältnis gibt
natürlich an, in welchem Winkel sich die Strahlen vom Brennpunkt aus aufweiten,
d.h. bei einem lichtstarken Objektiv führt ein gleicher Farblängsfehler, also
gleiche Defokussierung in mm, zu einem größeren Sternbild als bei einem
lichtschwachen Objektiv. Das ist noch einfach. Damit erklärt sich allerdings
nur die Abhängigkeit vom Öffnungsverhältnis, aber ein 50/500 Refraktor ist
farbreiner als ein 100/1000 Refraktor. Es fehlt also noch etwas.
Für das Verständnis des Einflusses
der Öffnung selbst muss man etwas weiter ausholen. Je größer die Öffnung, desto
höher das Auflösungsvermögen und desto kleiner das Beugungsscheibchen.
Prozentual gesehen wird damit ein gleicher Farblängsfehler bei einem Objektiv
größerer Öffnung das Beugungsscheibchen stärker verschmieren als ein kleineres
Objektiv. Das kann man berechnen, indem man den Durchmesser des
Beugungsscheibchens in µm berechnet und dazu die entsprechende Aufweitung durch
den Farbfehler addiert.
Was liegt nun näher, als das
Verstandene in eine Excel-Tabelle zu packen und damit verschiedene Achromaten,
Semi-APO´s und Vollapo´s auf ihre Farbfehler hin zu vergleichen?
Die Ergebnisse sind eine
Betrachtung wert. Erster Eindruck: erschreckend. So ist die Vergrößerung des
Beugungsscheibchens bei einem als recht farbrein geltenden 50/500
achromatischen Refraktor noch ein glatter Faktor 2 bezogen auf das
Nennauflösungsvermögen. Kann das stimmen? Anscheinend schon, denn vergleicht
man das Ergebnis für einen 100/1000 Achromaten mit dem Spot-Size Diagramm aus
dem oben genannten Artikel, dann ist dies in Übereinstimmung. Falsch ist aber
der Schluss, das Auflösungsvermögen unseres kleinen Refraktors sei nun um den
Faktor 2 reduziert. Es ist vielmehr die Frage, wie viel Licht noch in das
zentrale Beugungsscheibchen fällt. Solange dies noch ein sehr hoher Prozentsatz
ist, wird es zwar einen schwachen, farbigen Lichthof der berechneten Ausdehnung
geben, aber das Auflösungsvermögen muss noch nicht deutlich sinken. Aus der
Erfahrung heraus mag man daher sagen können, dass ein Faktor zwei bei dieser
Berechnung zwar nicht perfekt, aber noch akzeptabel für die visuelle
Beobachtung auch bis zur Grenzvergrößerung ist.
Zweite Feststellung: Während
ein Achromat 150/1200 alles andere als farbrein ist, entspricht das gleiche
Gerät als ED Semi-Apo nahezu dem kleinen 50/500 Refraktor (was die Farbreinheit
betrifft), und als Vollapo würde so ein 150mm-Gerät sogar noch bei einer
Brennweite von 600mm (wieder nur unter dem Gesichtspunkt der Farbreinheit) mithalten
können. Vergleiche kann man nun viele anstellen, die Excel-Berechnungstabelle
kann man sich hier herunterladen:
ApoCalc Download: rechter
Mausklick, dann „Ziel speichern unter...“
Wichtig ist: Verschiedene
Geräte werden durch diese Berechnung des Farblängsfehlers relativ zueinander
vergleichbar. Absolut ist eine andere Sache...
Gerne eingesetzt werden die
kleinen, lichtstarken Refraktoren ja auch in der Astrofotografie. Da stellt
sich die Frage: Reicht ein Semi-APO oder muss es ein Vollapo sein? Natürlich
ist diese Frage nicht generell zu beantworten, sondern hängt von Öffnung und
Brennweite des Instrumentes ab. Wenn ich fokal fotografiere, dann sollte im
Idealfall alles Licht eines Sternes auf ein Pixel meines CCD-Chips fallen. Da
ein Pixel meist ca. 8µm Durchmesser hat, braucht man nun nur die berechneten
Spot-Sizes hiermit zu vergleichen. Ergebnis für einige Geräte (80/600mm,
100/700): Der Achromat verteilt das Sternenlicht auf knapp 4 Pixel in einer
Linie, also 16 in der Fläche, der ED auf 1,9 (linear), und ein Vollapo schafft
es fast ideal: etwa 1,5 Pixel. Zu größeren Öffnungen und größeren Brennweiten
hin wird der Vorteil des Vollapos übrigens immer deutlicher. Kleinere
Brennweiten sind, obwohl wegen des größeren Öffnungsverhältnisses zunächst
überraschend, weniger kritisch. Dies liegt einfach daran, dass das
Auflösungsvermögen des Instrumentes bei kleinerem Abbildungsmaßstab nicht voll
genutzt wird (der Durchmesser des Beugungsscheibchens wird kleiner als die
Pixelgröße).
Die ganze Betrachtung
bezieht sich natürlich nur auf den Farblängsfehler. Die anderen Bildfehler
bleiben bei dieser Betrachtung völlig außen vor. Sicher kann man sagen, dass
ein Vollapo meist sorgfältiger designed und gefertigt wird als ein Achromat,
aber der eigentliche Zweck ist eben die Erzielung der Farbreinheit, die hier
völlig losgelöst von allem anderen rein theoretisch betrachtet wurde.
Okularrechner
Okularrechner gibt es viele im
Internet. Unser Rechner ist nichts besonderes, aber darf hier natürlich nicht
fehlen. Berechnet werden aus den Angaben zu Teleskop und Okular die
Vergrößerung, die Austrittspupille und das wahre Gesichtsfeld.
Okularrechner Download: rechter Mausklick, dann
„Ziel speichern unter...“
Wenn Sie unseren Rechner
verwenden, dann benutzen Sie bei der Eingabe des scheinbaren Gesichtsfeldes
bitte die von uns gemessenen Ergebnisse. Zum einen wird so vermieden, dass
übertriebene Angaben der Hersteller zu falschen Ergebnissen führen, zum anderen
wird bei extremen Weitwinkel-Okularen, die meist deutlich verzeichnen, dadurch
die Verzeichnung herausgerechnet.
Astrofotografie
Hier kann keine komplette
Anleitung zur Astrofotografie gegeben werden, das würde den Rahmen sprengen. Da
aber oft die Frage gestellt wird: „Ich möchte meine Beobachtungsobjekte
fotografieren – wie mache ich das?“ folgt hier eine kurze Beschreibung der
Anforderungen für die verschiedenen Arten der Astrofotografie. Wir ordnen dabei
nach den Objekten der Begierde, die jeweils sehr unterschiedliche
Vorgehensweisen erfordern. Bei langbelichteten Aufnahmen gilt generell: Je
dunkler der Himmel, desto besser das Ergebnis!
Mond- und Planetenfotografie
Bei der Planetenfotografie
lassen sich schon mit relativ einfachen Mitteln sehr gute Ergebnisse erzielen.
Das bestmögliche Aufnahmeinstrument ist tatsächlich eine einfache,
unmodifizierte Webcam.
Als Instrumentarium sollte zur
Verfügung stehen:
Ein Teleskop ab ca. 100mm
Öffnung, möglichst mit motorisierter Nachführung (es gibt aber auch
Dobson-Besitzer, die Planetenfotografie betreiben).
Eine Brennweitenverlängerung
(Barlow), die Brennweiten im Bereich 3 bis 15m erzeugt.
Eine Webcam (Objektiv
abgeschraubt) mit Adapter zum Anschluss an den Okularauszug.
Ein Computer mit
Webcam-Software und Astro-Freeware wie Giotto oder K3CCDTools.
Eventuell IR/UV-Sperrfilter,
besonders bei Refraktoren, um Unschärfen durch fernes Blau und fernes Rot zu
verhindern.
Vorgehen:
Planet mittels Okular per
Auge aufsuchen, Okular gegen Webcam + Barlow + ev. Filter tauschen, Planet
unter Beobachtung des Bildschirms scharf stellen (fummelig) und die
Belichtungszeit so wählen, dass Oberflächenstrukturen nicht überstrahlen.
Übliche Belichtungszeiten liegen in der Größenordnung von 1/25s, eventuell ist
die Verstärkung so nachzuregeln, dass man auf diese Größenordnung kommt. Nach
der Scharfstellung kann eine Aufnahmesequenz (AVI) gestartet werden. Die Bilderzahl
kann von wenigen hundert bis zu mehreren tausend liegen.
Nach Ende der Aufnahme
müssen diese „Rohbilder“ zu einem Endbild bearbeitet werden. Mittels der
Astro-Freeware können die Bilder nach Qualität sortiert, punktgenau überlagert
und summiert werden, das Ergebnis wird dann geschärft und kontrastverstärkt,
bis der optimale Bildeindruck entsteht. Dabei ist viel Gefühls- und
Geschmackssache, Übung macht den Meister. Die Ergebnisse sind, verglichen mit
Aufnahmen von Großteleskopen vor 30 Jahren, oft überaus beeindruckend.
Alternative ist die
Okularprojektion, wobei das Okular im Teleskop verbleibt und das Objektiv an
der Webcam ebenfalls montiert bleibt. Ein entsprechender Adapter muss dann zur
Verfügung stehen.
Planetenaufnahmen mittels
Okularprojektion und Digitalkamera sind auch möglich. Hier werden jedoch nur
Einzelbilder erzeugt, die Ergebnisse reichen von der Qualität her meist nicht
an die Webcam-Summenbilder heran.
Limitierender Faktor für die
Qualität der Aufnahmen ist oftmals das „Seeing“, d.h. die Luftunruhe. Es lohnt
sich, an verschiedenen Tagen immer wieder einmal zu probieren, um einmal unter
optimalen Bedingungen das letzte aus dem Aufbau herausholen zu können.
Bei der Mondfotografie ist
die Verwendung auch kürzerer Brennweiten möglich. Die Anzahl der Bilder sollte
hier eher kleiner ausfallen, denn der Mond ist meist Format füllend, und die
Luftunruhe über das gesamte Bildfeld kann bei Verwendung von mehr Aufnahmen
leicht zu einer abnehmenden statt zunehmenden Schärfe führen.
Sternfeldaufnahmen und große Deep-Sky-Objekte
Hierunter sind
langbelichtete Aufnahmen mit Brennweiten zwischen 20 und etwa 500mm zu
verstehen, die mittels einer Kamera mit Objektiv parallel zum Teleskop erstellt
werden.
Instrumentarium:
Ein Teleskop, Größe ist
nebensächlich, parallaktisch montiert, möglichst mit motorisierter Nachführung.
Ein beleuchtetes
Fadenkreuzokular zur Nachführungskontrolle, alternativ „Auto-Guiding“ mittels
Webcam oder einer kleinen Astro-CCD-Kamera.
Eine Kamera, möglichst
Spiegelreflex, CCD vorteilhaft. Die Verschlusszeit „bulb“ bzw. beliebig lange
muss wählbar sein, automatische Belichtung ist zu deaktivieren.
Drahtauslöser/Fernauslöser
vorteilhaft.
Eine Montagemöglichkeit der
Kamera an das Teleskop, um diese parallel zum Teleskop mitführen zu können.
Ein Computer mit
Astro-Freeware zur Bildbearbeitung (z.B. Gimp).
Möglicherweise verschiedene
Filter.
Vorgehen:
Kamera mit dem gewünschten
Objektiv am Teleskop montieren. Die Lichtstärke des Objektivs sollte möglichst
hoch sein, um die Belichtungszeiten nicht zu lang werden zu lassen
(lichtstärker als F/5 empfehlenswert). Teleskop bzw. Kamera auf den gewünschten
Bildausschnitt einstellen. Jetzt am Teleskop einen geeigneten Leitstern suchen
und entweder per Fadenkreuzokular oder Auto-Guiding nachführen. Bei Brennweiten
bis ca. 300mm ist die motorische Nachführung der Montierung möglicherweise
geeignet, um ohne Korrekturen zu belichten, das hängt aber sehr von der
Montierung ab.
Kameraeinstellungen:
Bei CCD: Empfindlichkeit 800
oder 1600ASA, Belichtung manuell wählbar, Blende üblicherweise voll geöffnet
(leichtes Abblenden kann zu verbesserter Bildqualität bei allerdings
verlängerter Belichtungszeit führen).
Bei chemischer Fotografie:
Nutzen Sie einen hochempfindlichen Film, möglichst mit niedrigem
Schwarzschildt-Effekt. Ihr Fotohändler kann sicher weitere Auskünfte und eine
Empfehlung geben. Belichtung und Blende wie oben.
Lösen Sie die Kamera aus,
möglichst mit Draht- oder Fernauslöser. Ein Auslösen direkt an der Kamera kann
durch die Erschütterung bei hellen Sternen unschöne Zitterunschärfen
hervorrufen. Achten Sie während der Belichtung darauf, dass im Teleskop Ihr
Leitstern immer in der Mitte des Fadenkreuzes bleibt, entweder durch manuelle
Nachführung oder durch motorische Feinkorrektur. Die Anforderung an die
Nachführgenauigkeit steigt mit der Brennweite an.
Machen Sie zunächst eine
Reihe von Testaufnahmen mit verschiedenen Belichtungszeiten, um die optimale
Belichtungszeit zu ermitteln. Der Himmelshintergrund sollte leicht aufgehellt
sein. Prüfen Sie die erreichte Grenzgröße bei Sternen und ermitteln dadurch die
Belichtungszeit für die benutzte Blende. Aus dieser Testreihe lassen sich für
andere Blenden dann die Belichtungszeiten errechnen. Ein Faktor 2 in der Blende
(z.B. von 2 auf 4) führt zu einem Faktor 4 in der Belichtungszeit, es gibt also
eine quadratische Abhängigkeit. Vermutlich werden Sie bei Blende 2 irgendwo
zwischen 15s und 5 Minuten landen, sehr abhängig von Ihrem Standort.
Bei CCD-Aufnahmen empfiehlt
es sich, ca. 5 Aufnahmen hintereinander auszuführen. Mittels Bildbearbeitung
können Sie auch hier die Bilder anschließend überlagern und das Rauschen
hierdurch verkleinern. Ebenfalls empfiehlt sich die Erstellung so genannter
„Darkframes“. Das Objektiv wird hierbei abgedeckt, so dass kein Licht in die
Kamera fällt. Mit gleichen Einstellungen und gleicher Belichtungszeit wird nun
eine Dunkelaufnahme gemacht. Dabei werden einzelne, helle Pixel sowie ein
Grundrauschen auf dem Bild sichtbar. Dies kann in der späteren Bildbearbeitung
von der eigentlichen Aufnahme abgezogen werden und führt zu einer
Qualitätsverbesserung.
Filter, wie z.B. UHC- oder
CLS-Filter, können gut, vor allem bei Gasnebeln, eingesetzt werden, um die
Hintergrundhelligkeit zu vermindern und damit längere Belichtungszeiten und
mehr Kontrast zu ermöglichen. Bedenken Sie aber gegebenenfalls auftretende
Farbverfälschungen. Auch Aufnahmen mit Schmalbandfiltern oder nach dem
LRGB-Verfahren unter Einsatz verschiedener Farbfilter sind möglich, erfordern
aber schon größere Erfahrung.
Galaxien und Nebel mittlerer bis kleiner Ausdehnung
Für Galaxien und Nebel, die
nicht gerade zu den größten am Himmel zählen, muss man zur langbrennweitigen,
d.h. fokalen Fotografie meist im Bereich 500 bis 2000mm Brennweite greifen. Die
Ansprüche an den Fotografen und auch das Equipment sind hier wohl die höchsten
im Bereich der Astrofotografie.
Instrumentarium:
Ein Teleskop, parallaktisch
montiert, mit motorisierter Nachführung. Die Öffnung beginnt bei etwa 80mm und
ist nach oben offen, die Lichtstärke sollte möglichst nicht schwächer als F/6
sein.
Ein Leitrohr mit
beleuchtetem Fadenkreuzokular zur Nachführungskontrolle, alternativ ein
Off-axis Guider. Noch besser ist „Auto-Guiding“ mittels Webcam oder einer
kleinen Astro-CCD-Kamera, wobei dieses Guiding wieder über ein separates
Leitrohr oder einen Off-Axis-Guider erfolgen kann.
Eine Kamera, entweder Spiegelreflex,
wobei CCD vorteilhaft ist, oder eine spezielle Astro-CCD-Kamera, die einen
kleinen Nachführchip für das Auto-Guiding bereits beinhalten kann. Im letzten
Fall entfällt die Notwendigkeit von Leitrohr oder Off-axis Guider.
Drahtauslöser/Fernauslöser
(bei Spiegelreflex) vorteilhaft.
Adapter zum Anschluss der
Kamera an das Teleskop.
Ein Computer mit
Astro-Freeware zur Bildbearbeitung (z.B. Gimp). Gegebenenfalls Autoguider- und
CCD-Kamera-Software.
Möglicherweise verschiedene
Filter und Filterrad.
Vorgehen:
Das Vorgehen ist weitgehend
identisch zum Verfahren der Sternfeldaufnahmen, nur dass hier das Teleskop als
Objektiv benutzt wird und die Kamera ohne Objektiv an den Okularauszug
angeschlossen werden muss. Allerdings sind aufgrund der höheren Brennweite die
Ansprüche an die Nachführgenauigkeit sehr viel höher. Eine Korrektur der
Nachführung per Taster an der motorisierten Montierung ist nur bis etwa 1000mm
Brennweite gut möglich, darüber ist Autoguiding, das die Montierung auch
unterstützen muss, sehr zu empfehlen.
Der Einsatz von Filtern
nimmt hier an Bedeutung zu. Gemessen an dem schon betriebenen Aufwand für
Teleskop, Montierung, Kamera und weiterem Zubehör fällt eine Anschaffung der
Filter und eines Filterrades nicht mehr sehr ins Gewicht. Die Montage von
Filtern an einem Kameraobjektiv ist zudem nicht unproblematisch, während für
Teleskope entsprechendes Zubehör gut erhältlich ist. Neben der LRGB-Fotografie
mit Rot-, Grün-, und Blaufiltern sowie einem Luminiszenskanal gewinnt auch die
(Falsch-)Farbenfotografie mittels Schmalbandfiltern immer mehr an Bedeutung.
Letztere lässt insbesondere bei Linien-Emissionstrahlern die sehr effektive
Unterdrückung von Umgebungslicht zu und führt, richtig gehandhabt und mit Sinn
für Bildbearbeitung, zu phantastischen Ergebnissen. Die Belichtungszeiten
können so in den Bereich von Stunden erhöht werden, mit entsprechendem
Kontrastgewinn.
Astro-CCD Kameras haben
gegenüber den digitalen Spiegelreflex den Vorteil, dass Sie zum einen generell
etwas empfindlicher sind und weniger Rauschen aufweisen, und zum anderen
besonders im fernen Rot, in dem viele Gasnebel intensiv leuchten, noch eine
hohe Empfindlichkeit haben. Bei einer digitalen Spiegelreflex müsste hierzu der
Infrarot-Sperrfilter entfernt werden. Das ist zwar machbar, aber die Kamera
wird damit unbrauchbar für den täglichen Gebrauch – alle Aufnahmen werden sehr
rotstichig. Leider sind entsprechende Astro-CCD Kameras immer noch sehr teuer.
Kugelsternhaufen, offene Haufen
Bei Kugelsternhaufen und
offenen Haufen besteht nicht zwingend die Notwendigkeit sehr lange zu
belichten. Für unsere Ausrüstung bedeutet dies, dass sich neue Alternativen
auftun.
Instrumentarium:
Entweder wie vor – das ist
der Königsweg. Oder folgendes:
Ein Teleskop, parallaktisch
montiert, mit motorisierter Nachführung. Die Öffnung beginnt bei etwa 80mm und
ist nach oben offen, die Lichtstärke sollte möglichst nicht schwächer als F/6
sein.
Eine für Langzeitbelichtung
modifizierte Webcam.
Adapter zum fokalen Anschluss
der Webcam ohne Objektiv an das Teleskop.
Ein Computer mit
Webcam-Software und Astro-Freeware wie Giotto oder K3CCDTools.
Eventuell IR/UV-Sperrfilter,
besonders bei Refraktoren, um Unschärfen durch fernes Blau und fernes Rot zu
verhindern.
Vorgehen:
Im Falle des Königsweges ist
das Vorgehen wie bei Galaxien auch, lediglich die Belichtungszeiten fallen in
der Regel kürzer aus (einige Minuten), sowie der Einsatz von Filtern wird
weniger wichtig und beschränkt sich auf das LRGB-Verfahren.
Bei Nutzung einer Webcam
muss diese zunächst dazu gebracht werden Langzeitbelichtungen zuzulassen. Dazu
muss man die Kamera öffnen und ein wenig zusätzliche Elektronik einbringen. Das
Verfahren ist gut bekannt, man findet im Internet gute, bebilderte Anleitungen
zu diesem Thema. Die Modifikation ist nach ihrem Erfinder, Steven Chambers,
„SC1“ benannt. Sucht man nach diesem Stichwort, dann wird man schnell fündig.
Hat man diese Hürde
genommen, dann kann man mit einer solchen Kamera gut 5 bis 30s belichten, ehe
das interne Rauschen der Belichtungszeit ein Ende setzt. Für unsere Sternhaufen
ist das ausreichend, denn wir können sehr einfach auch hier nun wieder hunderte
Bilder erzeugen und mit den genannten Programmen überlagern, das
Signal-zu-Rausch-Verhältnis also drastisch verbessern. Darkframes, wie sie
schon unter den Sternfeldaufnahmen empfohlen wurden, sind hier auf jeden Fall
anzufertigen.
Durch die recht kurze
Belichtungszeit für jede Einzelaufnahme muss man keine Nachführkorrekturen
vornehmen, sofern die Montierung nicht sehr schlecht ist. Einzelne, nicht
perfekt nachgeführte Aufnahmen lassen sich gut aussortieren.
Da der Chip einer Webcam
sehr klein ist, müssen eventuell Mosaike aus mehreren Summenbildern angefertigt
werden, um das Objekt komplett zu erfassen. Das erfordert natürlich mehr
Aufwand, aber die Freude, mit sehr geringen Mitteln etwas Beeindruckendes
erreicht zu haben macht das meist wett.
Es gibt noch weitere
Ausbaustufen der Webcams, insbesondere das Anbringen einer Peltier-Kühlung zur
Reduzierung des Rauschens. Damit können die Belichtungszeiten dann weiter
gesteigert werden und auch lichtschwächere Objekte gelangen in den Bereich des
möglichen.
Kleine planetarische Nebel
Die kleinen planetarischen
Nebel sind hier deshalb herausgehoben worden, weil die modifizierten Webcams
hier ihre Stärken voll ausspielen können. Sie reichen zwar nicht an die
Astro-CCD Kameras heran, können die digitalen Spiegelreflexkameras hier aber
hinter sich lassen.
Instrumentarium:
Wie unter Kugelsternhaufen
und offene Haufen
Vorgehen:
Das Vorgehen ist ebenfalls
wie im vorigen Kapitel beschrieben, das Ergebnis im Vergleich zu den digitalen
Spiegelreflex-Kameras aber aus folgenden Gründen besser:
Die planetarischen Nebel
haben mit wenigen Ausnahmen Ausdehnungen von wenigen Bogensekunden bis zu
wenigen Bogenminuten. Damit passen sie komplett auf den Chip einer Webcam, ein
größerer Chip ist also kein Vorteil mehr. Weiterhin ist die Pixelgröße von
Webcams etwas geringer als die von Digitalkameras, wodurch bei gleicher
Brennweite eine etwas höhere Auflösung erzielt wird. Zum dritten ist die
Flächenhelligkeit der planetarischen Nebel recht hoch, so dass wir mit relativ
kurz belichteten Aufnahmen auskommen.
Zusammen genommen lassen
sich bei diesen Objekten mit recht geringem Aufwand sehr schöne Ergebnisse
erzielen.
Maßstäbe
in Astrofotos
Astrofotografie in
Amateurkreisen dient meist nur dem Zweck, die Schönheiten des Himmels
festzuhalten und durch das Sammeln von Licht auch das sichtbar zu machen, was
dem Auge direkt verborgen bleibt. Trotzdem ist es für den Betrachter solcher
Fotos wichtig, eine Idee von der Größe der aufgenommenen Objekte zu bekommen.
Dazu muss man für die Bilder eine Ermittlung des Abbildungsmaßstabes durchführen
und diesen dann in das Foto hineinnehmen.
Die Ermittlung des Maßstabes
ist nicht kompliziert, trotzdem sieht man kaum Amateuraufnahmen, die diese
Angabe beinhalten – schade, denn oft hat man bei nicht gut bekannten Objekten keinen
Eindruck von deren Größe am Himmel.
Ich gebe es zu: Lange habe
auch ich mir nicht die Mühe gemacht, den Maßstab zu ermitteln und in das Foto
einzublenden. Das hat sich nun aber geändert.
Das Vorgehen ist recht
einfach: Auf einem Foto sind zwei Sterne zu identifizieren und deren Positionen
mit Hilfe von Himmelskarten, z.B. dem frei erhältlichen Programm Cartes du
Ciel, zu bestimmen (R.A. und Deklination). Der Abstand der beiden Sterne muss
nun in Bogensekunden ermittelt werden, was etwas Rechnerei bedeutet. Auf der
anderen Seite werden im Foto die beiden Positionen der Sterne in Pixel (x und
y) bestimmt, das geht einfach z.B. mit Gimp oder Paint. Nun berechnet man deren
Abstand in Pixeln und erhält dann durch Division den Maßstab in Bogensekunden
pro Pixel oder umgekehrt die Anzahl der Pixel pro Bogenminute. Damit kann nun ein
Maßstab in das Foto eingetragen werden. Die Berechnung kann man per Excel
durchführen, das entsprechende Tool stelle ich hier gerne zur Verfügung:
Maßstabsberechnung Download: rechter Mausklick, dann „Ziel
speichern unter...“
Ist die Größe der Pixel des
Aufnahmegerätes bekannt, dann kann man nun auch die Brennweite des Systems
genau bestimmen. Das ist insbesondere wichtig, wenn man mit Barlow-Linsen
arbeitet, deren Verlängerungsfaktor vom Abstand des Sensors zur Linse abhängt.
Aber auch ohne Barlow sind die Ergebnisse durchaus interessant, so musste ich
z.B. lernen, dass mein F/5 Newton statt der angegebenen 1000mm Brennweite in
Wahrheit 1049mm hat.
Ein Beispiel soll das alles
verdeutlichen:
Eine Aufnahme von M13 mit
eingeblendetem 5 Bogenminuten-Maßstab. Die Brennweite bei diesem mit
Barlow-Element gemachten Foto betrug 2680mm.
Was sehe ich
mit welchem Teleskop?
Ohne hier auf die kleineren
Leistungsunterschiede zwischen verschiedenen Teleskoptypen einzugehen, geben
wir einen Überblick über das, was man mit verschieden großen Teleskopen sehen
kann. Voraussetzung für die Erkennbarkeit bei Nebeln, Sternhaufen und Galaxien
ist immer ein guter, dunkler Himmel. Unter exzellenten Bedingungen wird man
eher etwas mehr erkennen, unter Großstadtbedingungen und auch bei Mondlicht
dagegen kann es sogar sein, dass man die Objekte überhaupt nicht findet. Sofern
möglich, sollte man sich mit seinem Teleskop in eine dunkle Umgebung begeben –
es hilft ungemein.
Weiter wichtig insbesondere
für die Planetenbeobachtung ist folgendes:
Das Instrument muss gut der
Umgebungstemperatur angepasst sein. Je nach Gerät und Temperaturdifferenz sind
hierfür ca. 30 Minuten bis 2 Stunden notwendig. Vorher ist die Abbildungsqualität
deutlich gemindert. Bei höherer Vergrößerung wird man die Planeten- oder
Mondoberfläche nie ganz ruhig, sondern immer „wabernd“ sehen. Das ist auf die
Luftunruhe in der Atmosphäre zurückzuführen. Diese Luftunruhe, auch „Seeing“
genannt, kann von Tag zu Tag sehr unterschiedlich sein. Eine klare Nacht ist
daher noch kein Garant für eine gute Möglichkeit zur Planetenbeobachtung, auch
die Luftunruhe muss mitspielen.
70mm (Lidl etc.)
Die Zahl der erreichbaren
Objekte ist noch recht übersichtlich. Jupiter zeigt seine Wolkenbänder als
dunkle Striche sowie die Galileischen Monde, Saturn offenbart seinen Ring und
den großen Mond Titan, Venus die Phasen. Mars ist meist zu klein für Details.
Der Mond wird eine Krater übersäte Fläche. Der Ringnebel in der Leier ist noch
fast punktförmig, ohne Struktur. Kugelsternhaufen sind nebelige Flecke mit
höherer Helligkeit zum Zentrum. Wenige Galaxien sind als schwache, strukturlose
Nebelflecke auffindbar.
100mm (4Zoll)
Insgesamt sind deutlich mehr
Deep-Sky-Objekte zu finden. Jupiters großer roter Fleck und bei Saturn die
Cassini-Teilung können womöglich aufgefunden werden. Mars bietet erste dunkle
Strukturen, je nach Mars-Jahreszeit wird die leuchtend weiße Polkappe sichtbar.
Der Ringnebel in der Leier zeigt zum Zentrum hin eine Verdunkelung.
Kugelsternhaufen werden in den Randbereichen in einzelne Sterne aufgelöst.
Deutlich mehr Galaxien können aufgefunden werden, bleiben aber weitgehend
strukturlos.
150mm (6Zoll)
Jetzt sind praktisch alle
Messier-Objekte zugänglich. Schattenspiele der Monde auf Jupiter werden
beobachtbar, die Cassini-Teilung bei Saturn wird leicht erkennbar, ebenso
Wolkenbänder. Beim Vergleich mit Marskarten kann nun die Orientierung dieses
Planeten zugeordnet werden. Viele kleine planetarische Nebel können jetzt so
hoch vergrößert werden, dass sie flächig wirken. Kugelsternhaufen werden
langsam beeindruckend, die hellsten fast bis in das Zentrum in Einzelsterne
aufgelöst. Die Anzahl der auffindbaren Galaxien steigt weiter, bei den helleren
können erste Strukturen erkannt werden.
200mm (8Zoll)
Nochmals ein großer Schritt
voran. Jupiters Bänder zeigen Einzelheiten. Die Cassini-Teilung wird ein
messerscharfer, sofort auffälliger Schnitt, weitere Saturnmonde (Japetus, Rhea,
Dione etc.) werden sichtbar. Bei Mars können einzelne Gebiete einer Marskarte
zugeordnet werden. Viele Nebel zeigen deutliche Strukturen, der Ringnebel in
der Leier wird ein gut erkennbarer Torus. Bei Kugelsternhaufen sind vielfach
bis ins Zentrum hinein Einzelsterne zu erkennen. Galaxien zeigen deutlich ihre
Form, Spiralarme bleiben aber schwer erkennbar.
300mm und aufwärts (12Zoll
+)
Wer über ein solches
Teleskop verfügt oder es sich anschaffen möchte, der benötigt keine derartige
Liste mehr.
Teleskopauswahl
Die Auswahl des richtigen
Teleskops ist kein einfaches Unterfangen. Die verschiedenen Teleskoptypen wie
Newton, Schmidt-Cassegrain, Fraunhofer-Achromaten, Apochromaten und auch
weniger gebräuchliche Typen wie Schiefspiegler oder katadioptrische Newtons
haben alle ihre Vor- und Nachteile und damit ihre Daseinsberechtigung. Auch die
verschiedenen Montierungen (Gabel, deutsche Montierung, Dobson-Montierung,
GoTo-Funktion oder nicht) sind nicht einfach in gut und schlecht zu
unterteilen.
Um etwas Ordnung in die
Sache zu bringen, empfiehlt es sich zunächst genau darüber nachzudenken, was
man mit dem Teleskop machen möchte. Nach diesen „Anwendungstypen“ sortiert kann
man dann gewisse generelle Empfehlungen geben.
Der visuelle Beobachter
Sie interessieren sich nicht
für die Astrofotografie, sondern möchten nur die Schönheiten des Himmels mit
dem Auge bewundern. Hier gilt zunächst einmal: je mehr Öffnung das Teleskop
aufweist, desto mehr Objekte kommen in den Bereich des machbaren und desto beeindruckender
ist das Seh-Erlebnis.
Das eine Extrem ist hier ein
Newton auf einer Dobson-Montierung. Hier bekommen Sie eindeutig für Ihr Geld
die größtmögliche Öffnung. Dafür haben Sie keine einfache Nachführmöglichkeit,
Sie müssen das Teleskop alle paar Sekunden oder spätestens nach einer Minute
(je nach Vergrößerung) anfassen und bewegen, um die Erddrehung auszugleichen.
Sie müssen lernen, sich am Himmel zu orientieren, die Objekte erst einmal
finden und das Teleskop zur richtigen Stelle ausrichten. Dafür ist das Erlebnis
„Astronomie pur“, ohne großen technischen Aufwand und mit direktem Kontakt zur
Natur. Auch Einsteiger, sofern sie den Umgang mit Sternkarten kennen oder
willens sind, das zu lernen, können ohne allzu große Investition mit 20cm
Öffnung beginnen. Das Öffnungsverhältnis sollte F/5 nicht unterschreiten, F/6
ist besser. Ansonsten wird die Okularausstattung für eine gute
Abbildungsleistung sehr teuer, und auch bei der Planetenbeobachtung ist mit
größeren Öffnungsverhältnissen ein gewisser Verlust an Abbildungsleistung nicht
mehr zu vermeiden.
Die etwas teurere
Alternative ist der Newton auf einer parallaktischen Montierung. Diese sollte
stabil genug sein, um nicht bei jeder Berührung des Teleskops ein mehrere
Sekunden langes Schwingen auszulösen. Entweder hat man nun zumindest die
Rektaszensionsachse motorisiert, oder man kann über einen Handtrieb die
Nachführung gut per Hand regeln.
Noch einmal teurer ist der
Newton auf einer GoTo-Montierung. Dafür verbringt man nun weitaus mehr Zeit mit
der Beobachtung und weniger mit dem Aufsuchen von Objekten.
Wer auf Kompaktheit großen
Wert legt, der wird einen Schmidt-Cassegrain bevorzugen, für diese Kompaktheit
aber tiefer in die Tasche greifen müssen.
Optisch sind alle diese
Geräte, sofern nicht ein „Montagsspiegel“ verbaut wurde, bei gleicher Öffnung
einigermaßen vergleichbar. Ein F/6 bis F/8 Newton wird einem gleich großen
Schmidt-Cassegrain eher etwas überlegen sein, ein F/4 Newton eher unterlegen.
Die Alternative
Fraunhofer-Refraktor ist, bei Öffnungen oberhalb etwa 120mm, deutlich teurer
und aufgrund des Farbfehlers, vor allem bei kurzbauenden Refraktoren, kein
Gerät, dass ich hier empfehlen würde. Kleine Refraktoren mit 70 oder 80mm
Öffnung können als Einsteigergeräte allerdings recht gut sein, problematisch
ist nur, dass viele Anfänger zu viel von einem solchen Gerät erwarten und es
nach kurzer Zeit nur in der Ecke steht. Ein Vorteil von Refraktoren ist die
Justageunempfindlichkeit. Bei den Newtons ist die Kollimierung, also das
korrekte Ausrichten des Haupt- und Fangspiegels, öfter notwendig und will
gelernt sein. Wenn auch Erdbeobachtung vorgesehen ist, kann man mit der
Verwendung eines Amici-Prismas an Refraktoren als weiteren Vorteil ein
aufrechtes und seitenrichtiges Bild erzeugen. Mit stark verringertem bzw. fast
ohne Farbfehler sind ED-Refraktoren oder Apochromaten, wobei letztere aufgrund
ihres hohen Preises allerdings Liebhabern und Perfektionisten vorbehalten sind.
Dafür erreicht man mit diesen Geräten die beste Leistung pro Öffnung.
Abzuraten ist von Newtons
mit Kugelspiegel oder von katadioptrischen Newtons. Die Abbildungsleistung ist,
verglichen mit normalen Newtons, schlechter, und ein katadioptrischer Newton
ist zudem schwierig ordentlich justierbar.
Der Astrofotograf
Wir sprechen hier nur von
denjenigen, die Astrofotografie mit dem Teleskop selbst als Optik betreiben
möchten. Für die Astrofotografie mit kleineren Brennweiten geht es ja nicht um
das Teleskop selbst, siehe hierzu bitte Astrofotografie.
Nach wie vor, ob nun
chemische Fotografie oder CCD, ist die Belichtungszeit ein wichtiger Faktor bei
der Astrofotografie. Um die Zeiten nicht zu lang werden zu lassen, sind
Öffnungsverhältnisse im Bereich F/4 bis F/6,5 anzustreben. Damit entfallen die
Fraunhofer-Refraktoren nahezu völlig, da sie bei solchen Öffnungsverhältnissen
zu starke Farbfehler aufweisen. Newtons bieten sich an, haben aber im
Randbereich bei F/5 und noch wesentlich stärker bei F/4 fokal erhebliche
Bildfehler, vor allem Vignettierung und Koma. Ein zusätzlicher Koma-Korrektor
ist bei F/5 anzuraten, bei F/4 Pflicht. Schmidt-Cassegrains sind von sich aus
mit den üblichen Öffnungsverhältnissen von F/10 nicht geeignet, jedoch kann man
mittels Fokalreduzierern die Lichtstärke deutlich steigern. Dieses Zubehör ist
bei Deep-Sky-Fotografie bis auf wenige Ausnahmen unbedingt erforderlich. Weiter
sind kleine ED-Refraktoren oder Apochromaten mit Öffnungsverhältnissen von F/5
oder F/6 zusammen mit CCD-Technik zu Erstaunlichem in der Lage. Sofern die
Objekte nicht zu klein sind, können diese kleinen Geräte in der Hand eines
guten Astrofotografen Bilder abliefern, die man noch vor wenigen Jahren nur von
Großteleskopen kannte.
Sofern keine
Off-axis-Nachführung geplant ist (Zubehör, off-axis-guider), muss noch ein
Leitrohr parallel zur Verfügung stehen. Dies kann z.B. ein günstiger kleiner
Refraktor sein.
Großes Augenmerk ist bei der
Astrofotografie auf die Montierung zu richten. Sie muss stabiler als für die
visuelle Beobachtung sein, sie muss über eine Motorisierung, möglichst mit PEC
(Periodic Error Correction, Ausgleich des periodischen Schneckenfehlers)
verfügen, und der Lauf muss sehr sauber sein. Schrittmotoren im
Mikroschrittbetrieb sind die richtige Wahl. Ab einer Brennweite von etwa einem
Meter ist die Verwendung eines Autoguiders vorzusehen, da man per Hand nicht
mehr gut genug korrigieren kann (Ausnahmen in Form von Zeitgenossen mit
besonders ruhigen Händchen bestätigen die Regel). Azimutale Montierungen sind
nicht geeignet, sie führen bei langbelichteten Aufnahmen zu Bildfeldrotation.
Eine parallaktische Aufstellung mit einfacher Ausrichtungsmethode zum
Himmelspol (beleuchteter Polsucher) ist Pflicht.
Der visuelle Beobachter, der
Astrofotografie betreibt
Der klassische Typ, der eben
alles möchte. Die Schnittmenge zwischen den beiden vorigen Varianten ist klein,
aber nicht null. In Frage kommen hier solide parallaktisch montierte Newtons
bei etwa F/5 oder Schmidt-Cassegrains mit Fokalreduzierer. Ein kleiner
ED-Refraktor oder APO lässt sich als Leitrohr oder als Aufnahmegerät bei
ausreichend dimensionierter Montierung noch zusätzlich anbringen.
Auf was sollte man sonst
achten?
Sofern es sich nicht um ein
wirkliches kleines Einsteigergerät handelt, sollte man auf folgende
Ausstattungsmerkmale achten:
Ein Sucher der Größe 8x50mm,
30 oder gar nur 24mm Öffnung für einen Sucher sind zu wenig.
Alternativ ein Telrad-Sucher
Möglichst von Anfang an
einen guten Okularauszug der Größe 2“, um schöne Übersichtsokulare verwenden zu
können
Sofern man nicht nur den
optischen Tubus, sondern auch eine Montierung erwirbt:
Klare Angaben zur Stabilität
der Montierung, sie muss ausreichend dimensioniert sein
Bei motorischer Nachführung
möglichst Angaben zum periodischen Schneckenfehler
Sehr schwierig ist die
Beurteilung der optischen Qualität der Elemente eines Teleskopes. Man kann, bei
den besseren Geräten, Nachweise in Form von Interferogrammen oder ähnlichem
bekommen. Auch günstige Geräte, insbesondere Newtons, können aber sehr gute
Optiken enthalten. Leider weiß man meist erst nach dem Kauf, was man hier
bekommen hat. Bei günstigen Angeboten wird oft an der mechanischen Ausführung
gespart. Wer Wert auf eine saubere und hochwertige Verarbeitung legt, der
sollte nicht zu den preisgünstigsten Alternativen greifen.
Außer den
Ausstattungsmerkmalen ist auch noch die Transportabilität zu bedenken.
Beobachtungen sind ungleich beeindruckender, wenn sie statt unter
Großstadthimmel unter dunklem Landhimmel vorgenommen werden. Wer also eine
helle Umgebung hat, der sollte gelegentliche Ausfahrten ins Auge fassen, um
sein Gerät auch voll nutzen zu können. Daher sollte das Ganze schnell auf- und
abzubauen sein und in das vorhandene Auto passen. Bis zu 8 Zoll Öffnung ist das
in der Regel kein Problem, darüber wird es, je nach Teleskoptyp, eng. Es gibt
aber auch Leute, die mit 60cm Dobsons durch die Gegend reisen...