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:

 

Farbfilter

Farbfehler von Refraktoren

Okularrechner

Astrofotografie

            Mond- und Planetenfotografie

Sternfeldaufnahmen und große Deep-Sky-Objekte

Galaxien und Nebel mittlerer bis kleiner Ausdehnung

Kugelsternhaufen und offene Haufen

Kleine planetarische Nebel

Maßstäbe in Astrofotos

Was sehe ich mit welchem Teleskop?

Teleskopauswahl

 

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?

 

  1. Ein Blaufilter, Wratten #80A oder #82A. Hauptanwendung ist bei Jupiter und Saturn und, wie oben schon genannt, für bestimmte Details auf Mars.
  2. Ein Grünfilter, Wratten #56. Für Jupiter und vor allem als Mondfilter sehr geeignet.
  3. Orange oder Rotfilter, Wratten #21 oder 23A. Mars, aber auch Jupiter und Saturn enthüllen deutlicher einige Details.
  4. 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.

 

 

 

 

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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.

 

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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.

 

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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.

 

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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.

 

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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.

 

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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.

 

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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.

 

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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.

 

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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.

 

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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...

 

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