Astronomie – Seite 4 – Siggi's Blog

Filterexperimente am M27

M27, Hantelnebel wie in unserem Sprachraum genannt wird, ist eines der großen Objekte am Sommersternhimmel. Daher habe ich ihn für weitergehende Experimente herangezogen:
Zunächst mal möglichst viele Einzelbilder zu sammeln in unterschiedlichen Nächten und mit einer Modifizierten und Unmodifizierten Kamera. Außerdem was herauskommt, wenn ich das Castell UHC Filter verwende und bei hellerem Mondlicht die Bilder mache.

Hier mal das vorläufige Ergebnis:

Unmodifizierte Kamera (E-M10 MarkII)

[FN, E-M10.II ISO800 16x4min] – hohe Auflösung auf AstroBin

Klarglasmodifizierte Kamera (E-PL6 + UVIRCut Filter)

[FN,E-PL6 78x4min ISO800] – hohe Auflösung auf AstroBin

Klarglasmodifizierte Kamera (E-PL6 + Castell UHC + UVIRCut Filter)

[FN, E-PL6mod ISO800 91x4min Castell UHC Filter+UVIR Cut] bei Halbmond+3 Tage – hohe Auflösung auf AstroBin

Beim ersten Bild mit einer „normalen“ unmodifizierten Kamera habe ich leider nur relativ wenige brauchbare Bilder erhalten (16×4 Minuten), aber letztlich war das Ergebnis gar nicht so schlecht. Auch die roten H-alpha Anteile werden durch den in den Olympus Kameras verbauten Filter nicht ganz blockiert und so kann man durch selektive Erhöhung der Farbsättigung doch einiges hervorholen.

Das zweite Bild war mit meiner klarglasmodifizierten Kamera. Hier konnte ich über 3 Nächte 78×4 Minuten Belichtung sammeln. Da jetzt auch alles an H-alpha (rotes Leuchten des Wasserstoffs) durchgelassen wird, ist hier mehr zu sehen.

Beim 3. Bild, dass sogar bei hellerem Mondlicht aber mit UHC-Filter gemacht wurde erreichte ich schon in Summe 5,1 Stunden Gesamtbelichtungszeit (91×4 Minuten). Durch diese langen Belichtungszeit, und das selektive Filtern auf das blaue Sauerstofflicht und rote Wasserstofflicht beginnen sich auch die schwächeren Ausläufer etwas abzuzeichnen. Das Bild ist zu meiner Überraschung auch relativ farbneutral geworden. Aber das schreibe ich meiner zwischenzeitlich schon besseren Kenntnisse der Bildbearbeitung in PixInsight zu.

Da andere Astrofotografen gerade auch erste Schritte in Richtung „Schmalbandfotografie“ machten, dachte ich mir: Es wäre praktisch, ein Filter zu haben, dass gleichzeitig nur H-alpha und O-III (Sauerstoff – blau) vereinigt. Dann könnte man das bei unsere „normalen“ Kameras beides gleichzeitig nutzen. Als ich mir die Filtercharakteristiken genauer ansah, fand ich heraus, dass genau mein Castell UHC Filter eine solche Charakteristik zeigte. Ich kaufte es ganz Anfang meine Astrophotokarriere (wie es viele glauben, dass Filter eine schnelle Lösung bei Lichtverschmutzung bringen). Bei den ersten Versuchen am Lagunennebel und meinen bescheidenen Möglichkeiten in der Bildbearbeitung brachte ich natürlich kein farbneutrales Bild zustande (fehlte doch der grüne Lichtanteil), weshalb ich es fortan nicht mehr verwendete. Auch ist es ein typische Filter für visuelle Anwendung, bei aufgehellten Himmel, wo es an solchen Objekten den Kontrast (daher UHC -ultra hight contrast) erhöht und sie sich besser abheben. Gut: Visuell sieht man da ja meist sowieso enttäuschend wenig….auch das Visuelle beobachten will gelernt sein, schnell mal rein sehen ist da nicht, selbst wenn es eines der hellsten Objekte ist.

Transmissionkurve des Castell – UHC

(1)
Unser sehen (und das der Fotoapparate) spielt sich im Frequenzbereich zwischen 400 – 650nm ab. Darüber hinaus sieht unser Auge schon etwas, aber halt nur wenig, und die Kameras habe einen Filter vor dem Sensor verbaut, der eher nur diesen Bereich durchlässt.

(2) + (5 + 6)
Das Leuchten der Gasnebel, allen voran das rot des angeregten Wasserstoffs (=H-alpha, H-α Linie) ist bei 656nm zu finden. Also schon oberhalb des Bereiches, wo die Filter der Kameras mehr oder weniger stark sperren. Bei den Filter der Olympus Kamera zu 2/3. Daher modifiziert man oft die Kameras, indem man diesen Filter ersetzt und so die Empfindlichkeit im Langwelligem Bereich zu erweitern.
Etwas über dem H-α (5) liegt dann noch S-II (Schwefel) (6).

(4)
Die Bande des angeregten (ionisierten) Sauerstoffs (O-III) liegt bei 501 nm liegt also im blauen sichtbaren Bereich.

(3)
Die (herkömmliche) Lichtverschmutzung liegt zum großen Teil in diesem Bereich: grün/orange der Quecksilber Hochdruck und Natrium Dampflampen. Die jetzt immer mehr einsetzten LED Beleuchtungen haben unterschiedliche Banden und es wird spannend wie es sich weiterentwickelt.

Noch etwas kann man der Durchlässigkeitskurve ansehen:
Für visuell Zwecke ist der Durchlass im IR unerheblich, aber an komplett offenen Kameras (wie meine klarglasmodifizierte Kamera) muss das ausgeblendet werden, weil Digitale Sensoren stark im Infraroten empfindlich sind. Ganz im Gegensatz zum Fotofilm, der besonders im UV Bereich empfindlich waren, deshalb die damals nötigen UV Filter (Skylight Filter), die den Violett stich am Himmel oder Schnee, vor allem in großen Höhen verhindern sollten, bei der jetzigen Digitalfotografie aber gänzlich unnötig sind.

Für die Beobachtung gibt es abgemilderte Formen als CLS, Neodym oder wie immer sie genannt werden. Sie lassen mehr Licht im grünen durch und versuchen speziell bei den Banden der Lichtverschmutzung zu schneiden. Da sie auch IR Durchlassen, gibt es davon auch spezielle mit dem Zusatz „CCD“.
Da sie mehr grünes Licht durchlassen, ist es da leichter einen stimmigen Weißabgleich zustande zu bringen.

Das bestechende am Castell UHC ist aber natürlich der relativ enge Bereich bei den wichtigen Emissionslinien der Gasnebel, sodass sie viel Störlicht, z.b. vom Mond auch elimieren. Dadurch kann man schon mal bei Mondlicht versuchen zu belichten.
Das ist der Vorteil der sogenannten Schmalbandfotografie. Hier macht man die Bilder dann durch entsprechende Filter, die nur mehr das Licht der bestimmten Gase durchlassen. Das sind dann die H-α, O-III, S-II oder exotischere wie H-ß etc.
Damit kann man dann wirklich bei hellem Mondlicht oder stark Lichtverschmutzen Bereichen ( z.b. Herwig – aus der Wiener Innenstadt heraus!) Fotografieren. Man kann mit einzelnen Banden auch seine normalen „RGB“ Bilder anreichern und so die schwachen Nebel besser zur Geltung zu bringen.

Mit Farbkameras hat man allerdings ein Problem: Es ist ja über den Sensoren (die ja an sich nur Helligkeitsempfindlich sind) Farbfilter angebracht. Meist als „Bayer Matrix“ Und zwar jeweils Rot/Grün/Grün/Blau, aus denen dann das eigentliche Farbbild errechnet wird. Das bedeutet erstens einmal, dass ein 16 MPixel Sensor an sich nur wie eine Auflösung eines 4 MPixel Sensors entspricht. Bei der Belichtung mit einer bestimmten Lichtwellenlänge wie z.b bei O-III oder H-α wird dann von 4 Pixel auch nur eines beleuchtet. Bei O-III das blaue, bei H-α das Rote.
Deshalb erreicht man schwarz/weiß Kameras, wo über den Sensoren diese Farbfilterchen fehlen eine wesentlich bessere Auflösung. Hat allerdings dann den Nachteil, dass man dann für „normale“ Farbbilder mindestens 3 verschiedene Belichtungen braucht. Einmal eben für jeder der 3 Farben: Rot/Grün/Blau. Solange man die nicht hat, kann man kein echtes Farbbild zusammensetzen.

Lacerta ED-APO 72/432

Ende 2017 besorgte ich bei Teleskop-Austria (=Lacerta) den kleinen ED-APO mit Flattener.
Er soll die Lücke zwischen den Fotolinsen und dem 800mm Teleskop schliessen. Und natürlich auch etwas praktische Erfahrung mit „Linsenfernrohren“ ermöglichen.

Mittels mFT/2″ Adapter ist er leicht an die Kamera zu adaptieren. Als Tele kann man ihn natürlich auch einsetzen. Wie immer alles sehr massiv gebaut.

Hier beim ersten schnellen Versuch am Orion (30 Sek. ISO800 an unmod. mFT Kamera)

171229 Orion Nebel M42/M43 + Running Man

Da ich den Kleinen auch guiden will brauche ich eine sogenannte Spring Load kupplung. Auch das bietet Lacerta natürlich an. (kup2).
Am APO sind diverse Löcher mit kleinen M5 Kunststoffschrauben verblindet. sowohl am dicken als dünneren Ende. Da aber die Rundung dieser Schnellkupplung genau dem kleineren Durchmesser entspricht, reicht eine Schraube, um sie sicher zu fixieren. Im Baumarkt habe ich mir dazu eine Senkschraube mit M5/12mm besorgt. Da geht sich schön aus.

Kürzlich folgte das 2nd Light: Ein Kurzbelichter (nur 1 Minute bei ISO800) und ungeguidet auf AZ-EQ6 am Andromeda

Setup dazu

Brennweiten und Objektgrößen

Brennweiten vs Bildwinkel

Jeder kennt natürlich die Brennweite aus der Fotografie. Früher hatte man normalerweise eine „Sensorgröße“ nämlich den des Filmes: 35mm KB (Kleinbildformat). Mit Einführung der Digitalen Sensoren, die verschiedene Größen haben konnten war dann plötzlich sehen, dass z.b. ein Normalobjektiv (50mm KB) nicht mehr die selbe Objektivbrennweite bedurfte.
Ein kleinerer Sensor nimmt ja praktisch nur einen Ausschnitt aus dem Bild heraus, daher ist es wie mehr Brennweite.

Die heutigen „Vollformat“ KB Großen Sensoren gibt es natürlich noch, aber werden immer mehr ein Nischendasein fristen ;-). Olympus hat mit seinem Sensorformat FT ( 4/3 oder eben „Four Thirds„) einen offenen Standard geschaffen den auch Panasonic benützt. Dessen Sensor misst gerade mal 1/4 des KB Formates Daraus ergibt sich ein Faktor von 2, um Objektivbrennweiten zu vergleichen.
Ein 50mm (KB -Normalobjektivbrennweite) ist beim Olympus System dann mit einem 25mm erreicht.
Um Objektive besser vergleichen zu können wäre natürlich der Bildwinkel den sie abbilden das bessere Maß.

Hier ein paar Brennweiten/Bildwinkel (in Grad) von Objektiven am FT Sensor:

800mm: 1,55° 280mm: 4,42° 200mm: 6,2° 100mm: 12,35°
75mm: 16,4° 60mm: 20,44° 50mm: 24,4° 30mm: 39.65°
14mm: 75.38° 12mm: 84.06° 7mm: 114,18°

Umgekehrt: Um den Bildwinkel meines 800mm Teleskops an einem Kleinbild großen Sensors zu bekommen bräuchte es 1600mm Brennweite. Das ist schon recht unhandlich. Wer sich jetzt noch überlegt, dass es auch noch möglichst Lichtstark sein soll, was einfach Öffnungsweite betrifft nicht nur unhandlich, sondern auch groß und schwer. Wenn es dann auch noch um höchste Qualität geht, um vieles teurer. Wie bei den Fotolinsen: Lichtstärke (große Öffnung) bei extrem guter Abbildung wird extrem teuer.

Abschätzung der Bildwinkel

Zunächst mal wie kann man mit einfachen Mittel die Ausdehnung eines Objektes messen. Da gibt es verschieden Tricks mit der Hand am ausgestreckten Arm:
1° = Dicke des kleine Fingers 2° Daumenbreite 3 Finger: 5° Faust: 10° etc.

Einfach mal hier der Bilderlink auf Googel zum Thema

Wie große erscheinen uns jetzt die Objekte am Himmel ?

Mond und Sonne 0,5 Grad oder 30 Winkelminuten
1 Grad sind ja 60 Winkelminuten und 1 Winkelminute sind 60 Winkelsekunden (arc sec)
Bei ca. 2200mm Brennweite am Kleinbildsensor ist also Mond und Sonne formatfüllend. Bei FT Chipgröße sind das dann eben 1,1m. Bei mir mit dem 800mm Teleskop + einen 1,4x Telekonverter ist das nahezu erreicht. Ein 1,4x Telekonverter kostet eine Blende, also benötigt man doppelt soviel Belichtungszeit also ohne oder doppelte ISO.

Venus (wenn sie uns am nächsten ist) nimmt in etwas 1 Bogenminute ein, das entspricht auch in etwa das Auflösungsvermögen unserer Augen, Jupiter ist mit max. 47 Bogensekunden nicht sehr viel kleiner. Saturn mitsamt dem Ring auch in etwa. Saturn und Mars messen zwischen 25 bezw, 20 Bogensekunden, Neptun nur noch 2,3.

Albiro, der Kopfstern des Sternbild Schwan, ist wohl mit seiner Orangen und Blauen Komponente als einer der schönsten Doppelsternsysteme. Sie sind 0,5 min oder eben 30 Winkelsekunden voneinander entfernt. Also mit einem Teleobjektiv auch schon leicht zu trennen. Ebenso schön, aber nur mehr mit 10 Winkelsekunden Abstand ist Almach (Almaak) im Sternbild Andromeda leicht zu finden.
Neben dem hellen Stern Wega im Sternbild Leier findet man das Epsilon-Lyr system. Wer wirklich scharfe Augen hat, kann e1 und e2 trennen. Aber beide Sterne sind in sich auch noch Doppelsterne, und die sind nur ca. 2,5 Winkelsekunden voneinander getrennt. Nur in größeren Teleskopen kann man das trennen.

Im Winkelsekundenbereich liegt aber auch das, was unser Erdatmosphäre erlaubt. Bei mir laut den Seeingvorhersagen liegt es zwischen 1,5-3 Winkelsekunden. Wer mal den Mond bei großen Vergrößerungen betrachten konnte sieht das Flimmern.
Durch Auswahl der besten Bilder und stacken vieler Bilder kann man aber hier die Auflösung erhöhen.

Bei Teleobjektiven komme ich so auf ca 5-7 Winkel(Bogen) Sekunden beim Teleskop auf 0,6-0,8 Bogensekunden pro Pixel.

Die größten der nahen Sterne, die mit heutiger Technik aufgelöst werden können, Beteigeuze und Antares sind in etwa 0,04 Winkelsekunden groß.

Einige der bekannten Objekte am Himmel sind um vieles größer als uns der Mond am Himmel erscheint. Da ist oft der Einsatz einer guten Fotolinse schon ausreichend.
Bei Planeten benötigt man aber generell sehr hohe Brennweiten. Zum Glück sind sie aber recht hell. Aber Digitalkameras sind bei diesen Objekten sowieso nicht mehr optimal, weil man hier eher sehr viele Bilder, die nachher gemittelt werden benötigt. Das geht mit anderen günstigeren dafür ausgelegten Kameraköpfe besser. Und wir sprechen hier von 50-70 Bilder pro Sekunde und das ganze über eine Minute lang….

Das derzeitige Arbeitstier der ambitionierten Hobby Astrophotografen bildet noch immer der Kodak CAF8300 CCD Chip. Der wurde damals von Olympus in den Konsumer E-300 und E-500 DSLR Kameras verbaut. Er zeigt also das selbe Bildfeld wie unsere FT-Kameras.
Immer mehr kommen jetzt die CMOS Chips von Sony zum Einsatz. Der Panasonic CMOS Chip der in der E-M1 zum Einsatz kommt ist z.b. in den ZWO ASI1600 Kameras verbaut. Gekühlt sind diese Sensoren sehr gut, ungekühlt würde ich weder meine E-300 noch die E-M1 einsetzen wollen. Aber nur weil ich mit meinen anderen Kameras mit dem SONY CMOS bessere Alternativen habe….

Meteoriten

An sich am nächtlichen Himmel gar nicht so selten. aber man sieht sie halt nur, wenn man gerade hinschaut.
Es gibt immer wieder Zeiten, wo eine Häufung auftritt, am bekanntesten wohl die Perseiden im August.
Ich hatte aber jetzt mal das Glück, dass einer in meinem Bildfeld verglühte, als ich die Dreiecksgalaxie ablichtete:

(60% Auflösung auf Astrobin)

Ein Ausschnitt aus dem Bild zeigt den Core der Plasmawolke. Deutlich sieht man wie Teile in Richtung der Erde abfallen

Perseiden 2020

200812_737F_II_P_DBE_sAC_ArcSin_MStr_MTsmDecsm_decDL_TGVr.jpg

(66% Auflösung auf Astrobin)

Beobachtungsnacht 14.8.2017

Der Sommer ist ja immer problematisch: Kurze Nächte, hohe Temperaturen (= stark erhöhtes Rauschen des Fotosensors) und wenn es dann doch abkühlt baldige Wolkenbildung und Tau. Nach diesem teilweise sehr kaltem Winter und der Trockeheit sind wenigstens Gelsen (Stechmücken) kein Problem…

An diesem Tag war es jedenfalls fast ideal. Mit 22 Grad um 22:00 zwar warm aber ein Nordwind machte mich zuversichtlich dass die Luftfeuchte länger unterhalb der kritischen 92% blieb. Wolken waren auch nur im Süden und in Horizontnähe zu sehen. Der Aufgang des 1/4 Mondes war kurz vor Mitternacht angesagt.

Ich befragte die INCA Karte die in etwa die aktuellen Werte der vergangenen Stunden zeigt und von der ZAMG zur Verfügung gestellt wird: Hier kann man dann in etwa abschätzen, wie es in der unmittelbaren Zukunft aussieht:

MetoBlue stellt u.a. lokalisierbare Karten zur Verfügung, die speziell auf Astronomische Beobachtungen ausgelegt sind. Da sah es auch nicht schlecht aus:

Was Temperaturen und Feuchte betrifft stimmt es oft nicht. Aber ich habe ja eine Wetterstation im Garten die dass anzeigt, wenn man es nicht sowieso merkt wie es steht…..

Als ich den Polarstern gerade schon erkennen konnte begann ich mit dem Aufbau. Heute sollte es mit dem Teleskop M27 (Hantelnebel) mit dem Teleskop und der modifizierten Kamera werden. Zusätzlich dann eine kleine unmodifizierte Kamera mit dem Olympus FT7-14/4 Ultraweitwinkel.
Da sowohl Teleskop wie auch Fotolinse F/4 haben, ist huckepack und gleichzeitiges Auslösen bei gleichen Belichtungseinstellungen ja ideal.
Mit dem Ultraweitwinke bekomme ich sicher ein Übersichtsbild über die Milchstraße im Zenit. Nicht zu viele Sterne, als dass man sich darin verliert aber dennoch viel mehr, als man mit dem Auge sehen kann.

Gegen 22:00 ist noch nicht ganz so dunkel, aber ein erstes Testbild zeigt mir dass es losgehen könnte, wenn nicht wieder Wolkenfelder vom Süden hereingezogen wären. Gerade beim Ultraweitwinkel zu vergessen. Glücklicherweise lösen sie sich bald auf. Die visuelle Grenzgröße von 3-4 (am kleinen Wagen abzulesen) ist nicht gut, was darauf hindeutet dass es einfach nicht wirklich klar ist. Mit SQM gegen 20,5 ist es dann aber schon mal besser, als andere im Umland von Wien.

Da Andromeda auch schon vernünftig hoch steht und dieser Teil des Himmels frei bleibt die nächste Zeit stelle ich noch schnell den Star Adventurer mit dem Samyang 135/2 hinaus. Das ist ja innerhalb 5 Minuten betriebsbereit.

Eine Testbelichtung vor einiger Zeit zeigt mir, das Bildfeld passt wunderbar. Mit F2 geht sich bequem 1 Minuten Belichtungszeit bei ISO800 aus. Da brauch ich nicht mal einen Sequenzer oder die Belichtungssteuerung des Star Adventurers bemühen (womit ich mich noch nicht mal befassen musste).

Letztlich kam es aber wie so oft: Kurz vor Mitternacht, beim Mondaufgang war der Himmel zu, sodass ich nach Abwarten, was ich nutzte um Darkframes zu machen, dann eine halbe Stunde später abbrach. Es klarte dann zwar nochmals gegen 1:00 auf, aber da war ich dann schon fast im Bett. Nächstes mal muss ich halt nachlegen.

Hier noch ein sehr schnelles Ergebnis was die 3 Kameras abgeliefert haben. Ich habe nur die Bilder zusammengerechnet, automatische Farbkorrektur und Kontrastkorrektur. Das ganze so wie es ist verkleinert:

Die Sommermilchstraße um das Sommerdreieck mit 7mm (14mm KB) Rohbild nach zusammenrechnen der 22 Bilder mit jeweils ISO800 und 4 Minuten Belichtungszeit

Der Hantelnebel (M27) durch den 200/800 „Newton ohne Namen“. Rohbild nach zusammenrechnen von 21 Bildern mit je ISO800 und 4 Minuten Belichtungszeit

170814 M27 / Hantelnebel - Rohbild nach stacken

Und hier die Andromeda Galaxie mit dem Samyang 135/2 als Rohbild nach stacken. 44×1 Minute belichtet ISO800, F/2 nachgeführt mit dem StarAdventurer.

Als Anfänger wäre ich vor 3 Jahren froh gewesen, ein solches Bild final in der Hand zu haben. Heute ist das nur ein Ausgangspunkt für eine ausgefeiltere Bildbearbeitung. Deutlich sieht man z.B. den Helligkeitsgradienten am Himmel und die Farben werden dann noch verstärkt. Um nur das Augenscheinlichste zu erwähnen.

Wer sich jetzt noch fragt, wo denn die vielen Spuren sind, die durchs Bild fliegende Flugzeuge und Satelliten hinterlassen:
Die werden beim Stacken herausgerechnet, was dann so aussieht:

Beim Stacken (zusammenrechnen der einzelnen Bilder) wendet man Algoritmen an, die alles was offensichtliche Ausreißer sind, aus dem Endergebnis verwerfen.
Das geht oft recht gut, aber wenn es nicht funktioniert, fehlen vielleicht wesentliche Teile des Objekts. Daher tut man gut daran, das zu kontrollieren was weggeworfen wird. Gegeben falls muss man dann die Parameter nachjustieren.

Star Adventurer

Wer mit Fotolinsen und fixem Stativ versucht, dem Nachthimmel seine Geheimnisse zu entlocken stellt bald fest: Ohne Nachführung bekommt man, außer in Ausnahmefällen (extremes und lichtstarkes Weitwinkelobjektiv bei hoher ISO) nicht genügend Licht auf den Sensor, ohne dass die Sterne sichtbar am Bild wandert.
Die Sterne wandern, an den Polen am langsamsten am Himmelsäquator am schnellsten. Zu Analogfilmzeiten gab es eine Faustregel: bei Normalobjektiv (Bildwinkel einer 50mm Optik am Kleinbildformat also bei Olympus FT ein 25mm) kann man 20 Sekunden lang belichten, ohne dass Sterne am Film deutlich wanderten. Nun, ein Film ist gegenüber heutigen Auflösungen extrem „grobkörnig“. Bei den winzigen Pixel der FT Sensoren (3,8 – gar nur 3,3 µm) sieht man natürlich bereits kleinste Bewegung.
Nach der alten Regel würde das der Formel max.Bel,Zeit=500/FT Brennweite entsprechen. Vielfach kann man 250/FT Brennweite lesen, was suggeriert, dass man mit dem 7mm Weitwinkel 35 Sekunden belichten könnte. Nunja, selbst bei etwas unkritischen Betrachten der Bilder in hoher Vergrößerung wird man bei 20 Sekunden sehen, dass die Sterne zu Eiern werden. 120/FT Brennweite wird also recht gut hinkommen. Man muss aber auch bedenken: Bei Weitwinkeligeren Objektive kann man selten total exakt scharf stellen (geschweige dass das dann auch bleibt, wenn sich die Temperatur verändert) entsprechend groß werden helle Sterne sein. Und je größer, je weniger schnell sieht man deren Wanderung über den Sensor.

Anders sieht es da beim extrem scharfen mFT75/1.8 aus: Kürzlich hat es Ralph aus Wuppertal probiert mit dem mFT75/1.8 wie lange es wirklich geht: Am Äquator waren es 0,77 Sekunden auf den 16 MPixel Sensoren mit 3,8µm. Klar, bei den heute realisierbaren und noch gangbaren ISO sieht man auch bei 1 Sekunde jede Menge an Sternen, die man so nicht sehen würde. Aber es ist halt hoffnungslos unterbelichtet. Man bräuchte hier nämlich mindestens 1 Minute bis am Bild genügend Licht gesammelt wurde. Dann allerdings kann man sogar die eine oder Andere Galaxie in 500 Mio LJ ausmachen.

Also für uns bedeutet dass: 60/FT Brennweite und man ist auf der Sicheren Seite. Nahe der Himmelspole geht natürlich viel mehr. Wieviel geht, kann man ja leicht ermitteln: Belichtungsreihe mit unterschiedlichen Zeiten und kritisch am großen Schirm die Sterne ansehen…..

Lange Rege kurzer Sinn: Ohne Nachführung kommt man kaum weiter.

Nachdem ich zwei Jahre eine Kamera samt Objektiv huckepack am Teleskop verwendete um so die präzise Nachführung zu haben, habe ich mir ein kleine, aber feine Lösung angeschafft: Den Skywatcher „StarAdventurer“ und zwar das Set.
Ein ausführliche Vorstellung und Diskussion um den Star Adventurer gibt es am AstronomieForum.

Ich war überrascht wie unkompliziert das alles funktinierte. Wenn man die Anleitungen zum Einnorden ließt, denk man allerdings gleich, dass wird aufwändig. Aber zumindest Bei Sicht auf den Polarstern geht es mit der Kochab Methode sehr schnell. In Kürze: Der Stern Kochab ist im kleinen Wagen der zweithellste Stern. Der Polarstern liegt mit ihm auf einer gedachten Linie – und zwar hinter dem Himmelsnordpol, den er ja im Laufe der nacht umkreist. Fernrohre kehren aber das Bild um, sodass man nur im Polsucherfernrohr den Polarstern am Kreis zwischen der gedachten Linie und dem Zentrum bringen muss.
Also einfach aufstellen, Ausrichten der Achse auf den Himmelspol und Belichten. 1-2 Minuten sind auf jeden Fall leicht möglich, man mehr aber natürlich: Je länger die Brennweite, desto präziser muss man einnorden. Mit dem 135mm geht sich da jedenfalls noch 1 Minute aus. Bei viel mehr muss ich noch besser einnorden. Wer schwere Kameras / Optiken hat, sollte auch ein Gegengewicht anschaffen (ist im Set nicht dabei) oder als Gegengewicht eine zweit Kamera verwenden.

Achtung: Wer waagrecht Bilder am tieferen Südlichen Himmel machen will, braucht zusätzlich noch einen Kugelkopf.

Die Polsucherbeleuchtung ist allerdings sehr wackelig gelöst mit diesem Plastikteil, dass man in die Schiene steckt. Sollte man mit einem Klebstreifen sichern. Irgendwie geht es aber 😉 Korrektur: Ich habe mir mittlwerweile einen neuen Polsucher besorgt, der funktioniert jetzt wie er soll.

Hier zwei Beispiele:

Nord Amerika Nebel im Schwan mit der modifizierten E-PL6 und Samyang 135/2:

170728 NGC7000 N-Amerika Nebel & Pelikan Nebel

Und ein schnell ausgearbeitetes Bild unserer Nachbargalaxie, dass mit der E-M1.II und dem Samyang 135/2 entstanden ist:

170814 M31_44L1mI8_EM12_DC_DBE_ABE_sCC_TGV_SCNR_HTstr_mSTr_mCT_mExT_LHE

Ein schnelles Bild des Kometen Neowise im Sommer 2020 – mFT75mm:

Aber das Hauptproblem ist halt die Bildbearbeitung hinterher.

Darks – BIAS – Flats

Es gibt eine Tatsache: Jeder Sensor rauscht, keiner ist perfekt und es gibt auch keine absolut perfekte Optik. Deshalb werden Techniken angewandt, um Bildfehler die vom Sensor oder dem Optischen Aufbau kommen zu korrigieren.

Die kurze praktische Fassung, so wie es sich bei mir derzeit bewährt hat:

Nachdem die Bilder (Lights) eines Objekts oder mehrere bei gleicher Einstellung gemacht sind, mach ich die Flats, BIAS und Darks. Den Kamerainternen Dunkelbildabzug nutze ich nicht, weil er zu viel wertvolle Zeit am Objekt verbraucht.

Flats: Ich verwende eine Flatbox und halte sie möglichst gerade vor die Optik. Bei Optiken, wo man die Blende manuell einstellen muss oder am Teleskop stelle ich die Kamera auf P (Automatikmodus) und die Belichtungskorrektur auf +1,7 Blenden bei ISO200 und mache mit Serienbildfunktion (meist L) 15-30 Bilder.
Bei Fotooptiken, wo die Kamera die Blende im P Modus verstellen wird, muss man natürlich auf A (Blendenvorwahl) die Blende einstellen, die man für die Lights verwendet hat.

BIAS: Optik abdecken und bei geringst möglicher Belichtungszeit (1/8000 oder 1/4000 je nach Kamera) mit der Serienbildfunktion bei ISO200 15-30 Bilder machen.

Darks: Zwischendurch wenn Wolken durchziehen oder wenn ich alles abbaue: Objektivdeckel auf die Kamera und bei den selben Belichtungseinstellungen wie die Lights: Also ISO und Zeit und wenn verwendet Livetimemodus. Einiges an Bilder machen (4 besser aber mehr als 8), Dabei die Kamera draußen lassen damit in etwas die selbe Temperatur wie bei den Lights herrscht.

Das war es auch schon. Anfangs reicht vielleicht der kamerainterne Dunkelbildabzug, aber früher oder später wird man dann die Darks selbst machen wollen. Mit zunehmenden Kenntnissen bei der Bildbearbeitung und Beurteilung wird man Flats und BIAS Bilder berücksichtigen wollen….

Jetzt die längere Version, aber das Ganze ist, vor allem bei dem Lights in der Tiefe sehr komplex und verwirrend. Also nur mein Versuch etwas Licht in die Sache zu werfen, für mehr gibt es aber berufenere Webseiten… (siehe unten der Link auf Thomas Hennes Vortrag bei DSIG.AT im März 2018…..

Darkframes (Dunkelbilder)

Wer schon mal länger als 1 Sekunde belichtet hat und nichts in seinen Kamerasettings verstellt hat, dem wird aufgefallen sein, die Kamera tut etwas nach dem eigentlichen Bild (=Lightframe). Und zwar genau so lang, wie die Belichtungszeit war. Das ganze nennt sich Dunkelbildabzug / Darkframereduction. In der Kamera nennt sich das Rauschminderung und die steht meist auf EIN oder AUTO.

Worum geht’s: Ein Sensor hat Fehlstellen, heiße (einzelne Farbpixel oder Gruppen die auch ohne Licht zu sehen sind) oder kalte (tote) Pixel. Das ganz wird dann noch verstärkt je länger der Sensor belichtet wird. Dabei häufen sich diese Fehler und werden sichtbarer. Außerdem steigt natürlich auch die Temperatur was noch mehr Fehler und Rauschen bringt. Leiterbahnen, die vielleicht an einer bestimmten Stelle hinter dem Sensor stärker erwärmt werden führen zum „Sensor glühen“. Das Bild wird dann an einer Stelle deutlich mehr Rauschen etc.

Abhilfe: Unmittelbar nach einem Bild wird ein zweites Bild erstellt, aber ohne dass Licht auf den Senor gelassen wird. Dieses Dunkelbild (Darkframe) wird dann einfach vom Motivbild abgezogen, denn es enthält ja die Fehler. Keine Angst, auch wenn da 1000 Pixel rauschen, in der Fülle vom >10 Mio Pixel wird das kaum auffallen.

Das kann also die Kamera machen für uns, ist sogar das beste, denn es wird unmittelbar das Dunkelbild nach dem Bild gemacht, sodass nahezu der selbe Zustand des Bildes vorherrscht wie beim Bild (Lightframe). Denn ein Darkframe bei anderer Temperatur, Belichtungszeit und ISO sieht natürlich anders aus.
Hier ist also wichtig dass das Korrekturbild genau bei den selben Bedingungen gemacht wurde wie das Foto.

In der Praxis kommt man aber schnell auf ein Problem: Man verbraucht doppelt soviel (wertvolle) Zeit um ein Bild zu machen.

Das kann man umgehen in dem man vor, während oder nach dem Bildermachen selbst für die Darkframes sorgt und diese hinterher von seinen Bildern abzieht. Natürlich sollte schon die Bedingungen möglichst gleich sein, also (Sensor) Temperatur, Belichtungszeit und ISO Einstellung.

Es hängt vom Chip ab, wie stabil die Darkframes sind. Man kann sogar daran denken, eine Darkframebibliothek anzulegen, allerdings verändern sich Sensoren und man sollte sie wohl nach einiger Zeit erneuern.

Praxis
Ich für meinen Teil mit den Olympuskameras belichte üblicherweise mit Livetime, was den Sensor bei Belichtung immer wieder mal dazwischen auslesen muss und ihn so zusätzlich fordert. Und meist mache ich dann die Darkframes hinterher, wenn ich mein Teleskop etc abbaue und verstaue. Denkbar ist auch die Zeit von durchziehenden Wolken. Also: Deckel auf die Kamera oder Teleskop und bei der selben ISO, Belichtungszeit und möglichst gleicher Temperatur (also zeitnahe) genauso Belichten…. Wie immer in der Astrofotografie: Man sollte schon einige machen dann kann man auch hier Schwankungen zwischen den Bildern ausgleichen (=Masterdark). Viele Programme brauchen auch ab 4 Darks, besser 8 oder mehr Darks, damit sie nicht meckern 😉

BIAS

Gleich vorweg: BIAS ist in den Darks enthalten aber wenn man mit Flatframes arbeitet, erforderlich.

Worum geht’s. Als BIAS bezeichnet man die Verstärkung des Signals beim Auslesen des Sensor.
BIAS Frames zu erstellen ist ganz einfach: Ohne Licht die kürzest mögliche Verschlusszeit wählen. Da man das für die Flat Frames braucht, muss man es bei der selben ISO machen wie diese. Am besten bei geringster ISO. Bei Olympus ist das ISO200.

Praxis
Ich mache diese einfach nach den Flatframes: Objektivdeckel oder sonstiges, ISO200 einstellen und je nach Kamera im Mode S (Verschlusszeit) 1/2000 – 1/8000 einstellen und einiges an Bildern machen. Also einfach und schnell 🙂

Flats

Mit den Flatframes kann man die Fehler des Optischen Systems korrigieren. Also Vignetten (dieser Helligkeitsabfall von z.B. Fotolinsen, deren Helligkeit zum Rand hin abfällt), Staub/Flecken am Sensor (kommt bei Olympuskameras aufgrund des sehr effektiven „Staubschüttlers“ kaum vor), und sonstige Fehler im Optischen System.
Was sie natürlich nicht ausgleichen können – den Helligkeitsgradient am Himmel…

Die Theorie ist an sich ja einfach: Möglichst hell (so min 2/3 der Sättigung) und sie müssen im Linearen Bereich des Sensors liegen. Und hier liegt eines der Probleme: Digitalkameras für den Fotoeinsatz bilden selten linear ab, vor allem nicht im hellen Bereich, damit eben sehr helle Stellen nicht sofort ausfressen (gesättigt sein). Linear heißt: Doppeltes Signal bei doppelt so viel Licht.

Dazu kommt noch ein Problem: Kaum ein RAW Konverter öffnet die Bilder wirklich Linear, sondern werden dabei gestreckt. Das in PixInsight verwendete DCRaw kann das aber. Daher sind die in PI im Linearen Bereich geöffneten Bilder so gut wie schwarz. Aber letztlich sind es Zahlenwerte, die ein Bild repräsentieren und ob der Pixelwert tatsächlich bei 0,5 (50% Helligkeit bei PI) liegt und damit im Bild gut sichtbar ist oder nur bei 0,005 liegt (am Bildschirm einfach schwarz, solange man nicht künstlich streckt) ist für die Bearbeitung aber egal….

Es gibt verschiedene Methoden, überhaupt zu Flats zu kommen. Ich benutze da einfach eine Flatfieldbox, im Prinzip eine sehr gleichmäßig beleuchtete Fläche.

Wichtig beim Erstellen der Flats ist, dass sie bei den genau gleichen Optischen Voraussetzungen wie die „Lights“ gemacht werden. Also gleiche Blende (bei Fotooptiken), Fokus und Stellung der Kamera.
Wer alles fix am Teleskop montiert hat oder bei Fotoobjektive, die man ja normalerweise nicht frei rotieren kann im Verhältnis zum Sensor kann man natürlich die Flats aus einer selbst angefertigen Bibliothek nehmen oder bequem am nächsten Tag machen.
Ansonsten macht man sie halt nach dem Ende der Astrofotosesseion (außer es ist gerade alles angelaufen…), wo alles noch genau gleich eingestellt ist.
Und Flats brauchen nicht bei der selbe ISO gemacht werden, sondern einfach bei der geringsten ISO, also ISO200.

Mathematisch gilt: Korrigiertes Bild = (Light-Dark) / (normFlat*)

*NormFlat: Normalisiertes Masterflat=(MasterFlat-BIAS/Mittelwert(Masterflat))

Warum noch BIAS ? …..die sind doch im Dark enthalten ?! Weil die Flats gerade beim Einsatz der hellen Flatboxen ja sehr kurz belichtet werden, würden die wesentlich länger belichteten Darks (meist auch bei andererer ISO) ziemliche Löcher in die Flats und damit das Bild reissen…

Letztendlich ist doch alles sehr kompliziert, und oben habe ich es auch eher vereinfacht beschrieben, daher gleich zu dem wie es sich bislang bei mir bewährt hat, denn so Mancher hat hier immer wieder Probleme.

Thomas Henne gab uns Anfang März 2018 beim DSIG.AT Treffen einen kurzweiligen extrem informativen Vortrag über die Bildkalibrierung. Es kommt nämlich immer wieder vor, dass Flat/Dark/Bias nicht wirklich greifen, schlimmer noch: Eigenartige Ergebnisse liefern. Er ist dem Auf den Grund gegangen. Hier der Link zum Vortrag + SkyFlats

Praxis

Nach der Astrofotosession halte ich die Flatfieldbox vor die Optik, und mache mit der Serienbildfunktion, im Blendenvorwahlmodus (A) (bei Fotooptiken, damit sich die Blende nicht verstellt) und automatischer Belichtungssteuerung und Belichtungskorrektur auf +1,7 Blende (eV) 20-30 Bilder, bei ISO200.
Geht also schnell….

Quasare

So mancher Lichtpunkt in den tiefen des Weltalls entpuppte sich als etwas, was es so nicht geben dürfte: Objekte deren Leuchtkraft mehr als Millionen Millionen (keine Schreibfehler!!) mal heller als die der Sonne sind. Die Rotverschiebung zeigte nämlich die ungeheure Entfernung der Objekte, die im Milliarden Lichtjahren liegt an.
Ein sogar im Fernglas sichtbarer Quasar liegt im Sternbild Jungfrau und ist 2-3 Mrd. LJ weit weg. Auf Bildern, die ich mit meinen einfachen Mitteln mache ist der weiteste 11 Mrd Lichtjahre weg (bei M51), und war eher nur ein „Beifang“, denn es sind ja nur Pünktchen. Zur Erinnerung: Unser All ist 13,8 Mrd Lj groß……

Solche Energiemengen in alle Richtungen (wie normalerweise), abzustrahlen ist einfach nicht möglich, in unserer derzeit gültigen Physik. Was steckt dahinter? Die derzeit gültige Theorie dazu ist, dass es sich um aktive Galaxienkerne handelt. Ein großes schwarzes Loch saugt umgebende Materie auf. Diese stürzt wie in einem Strudel in das Loch hinein. Dabei reiben die Materieteilchen in dieser Akkretionsscheibe und erzeugen extreme Temperaturen, letztlich wird ein Teil der Materie und vor allem Strahlung wird Inform eines Jets gebündelt ins All geschleudert. Wie ein Leuchtturm, also ein sehr gebündelter Strahl. Nicht nur im sichtbaren Licht, sondern auch im kurzer extrem energiereichen Gamma und Röntgenstrahlung bis zu langwelligen Radiowellen.

Der Name Quasar leitet sich vom Begriff „quasi stellar“ ab.

Bei sehr weit entfernten Quasaren, deren Rotverschiebung ja groß ist, kann man auch schön einen Effekt beobachten: Sie sind blau. Warum das so ist? Weil das langwellige sichtbare Licht (=orange bis rot) bereits ins Infrarote (unsichtbare) verschoben ist, und das harte extrem energiereiche (unsichtbare) UV Licht in das sichtbare kurzwellige Licht gedehnt wurde, und das ist blau.

Eine große Ansammlung von weit entfernten Quasare kann man im Leo Triplet in unmittelbarer Umgebung der Hamburger Galaxie (NGC3628) finden:

1905 NGC3628 - Hamburger Galaxie und Quasare

Die Zahlen sind die Entfernungen in Mrd. Lichtjahren. Es ist ein Ausschnitt aus dem Bild vom LeoTriplet

Nahe M51 (Strudelgalaxie) befindet sich Quasar SDSS J13004.71+472301.0 in 11 Mrd.LJ Entfernung

170331 M51+ Quasar SDSS J13004.71+472301.0

Natürlich könnte man sie jetzt speziell besser herausarbeiten, aber es ist halt nur als Beifang zu den eigentlichen Objekten….

Ein sehr naher riesiger Quasar ist M87 – VirgoA. Im inneren der Galaxie frisst eines der größten schwarzen Löcher (6,6 Mrd. Sonnenmassen und würde damit unser Sonnensystem bis inkl. Pluto füllen). Dies aktive Galaxie ist etwas über 54 Mio LJ von uns weg und zum Glück blicken wir nur seitlich drauf, sodass uns der hell gebündelte Strahl aus Röntgen und Gammastrahlung nicht trifft. Im Radiobereich ist sie eine der hellsten Quellen.

Den Jet, den dieses schwarze Loch in M87 (dieses ikonische erste Bild eines schwarzen Lochs) ins All schleudert, kann man relativ leicht selbst sichtbar machen:

in groß auf AstroBin

Beobachtungsnacht 21.4.2017

Auch wenn der Wetterbericht was anderes zeigt, es hat kurzfristig für etwas über eine Stunde aufgerissen. So habe ich mich für einen schnell aufzubauendes Setup entschieden: Montierung alleine mit Kamera und Objektiv:

Olympus E-M1 mark II mit Samyang 135/2 an der AZ-EQ6 Montierung. (Ein StarAdventurer hätte es natürlich auch getan – so ist hat es etwas von „mit Kanonen auf Spatzen schießen“ 😉 )

Belichtet wurde mit der Serienbildfunktion jeweils 60 Sekunden bei ISO800 und F/2. Das passt ziemlich gut auf den Himmelshintergrund, dessen Peak sich deutlich vom rechten Rand (=dunkel) abheben soll. Der Peak zeigt ja die vielen dunklen Pixel am Bild, die paar hellen Objektpixel fallen nicht weiter auf.

In einem Bildbearbeitungsprogramm (ACDSee) sieht ein Bild so wie es aus der Kamera kommt mit Histogramm:

Bis es zuzog waren 61 Bilder brauchbar, womit man schon wirklich was anfangen kann. Hier die ersten Schritte in der Bildbearbeitung mit PixInsight:

Links oben der Unbearbeitet Stack aus den 61 Bildern. Gestackt (zusammenrechnen der Einzelbilder) wurde mit Kappa/Sigma Algorithmus, d.h. Ausreißer Pixel werden verworfen. Man tut auch gut daran, die verworfenen Pixel zu kontrollieren, denn wenn die Parameter nicht stimmen wird vielleicht das Objekt teilweise verworfen. Rechts oben ist das Bild, das die verworfenen Pixel zeigt. Hauptsächlich Flugzeuge, Satelliten einiges an Rauschen.
Was man im gestackten Rohbild auch sieht ist der praktisch nie zu vermeidende Helligkeitsgradient. Den muss man los werden und den Hintergrund ebnen. Mit einer sogenannten „Background Extraktion“. Hier zur Demo schnell Automatisch gemacht. Links unten der Hintergrund, der extrahiert wurde und rechts das flache Bild. Was man an den Rändern auch sieht: Die Einzelbilder passen nicht ganz übereinander, was möglichst vorher weggeschnitten wird. Das kommt daher dass ich zwischendurch immer mal an einem hellen Stern die Schärfe überprüfte und dann zurück zum Objekt gefahren bin. Das trifft man dann nicht exakt, was aber auch gut ist. So werden defekte Stellen immer versetzt am Sensor auftreten und können so auch herausgerechnet werden. Dieses versetzen um einige Pixel nennt sich dithern. Bei langer Brennweite und langer Belichtungszeit macht das bei mir der MGen Autoguider. Er versetzt zwischen den Belichtungen.

Dann folgte einiges an Bildbearbeitung, Ich habe so zwei Abende gebraucht es mal in einen herzeigbaren Zustand zu bringen – hier das Ergebnis:

170421 Virgo Haufen umd M87 (Virgo Galaxie)

[60% des Originals auf AstroBin]

Mit Analyse der hellsten Galaxien (Messier Katalog, NGC und IC):

Der Ausschnitt mit der Markarian Galaxienkette, unten noch die „Virgo Galaxie“ M87

170421 Markarjansche Kette mit M87 (Virgo Galaxie / Smoking Gun Galaxie / Vigrgo A

Wo befindet sich das am Himmel: Unterhalb des Großen Wagens, Oberhalb des Sternbild Jungfrau (2017 steht da gerade der Jupiter) zwischen dem hellen Stern Akturus (im Bärenhüter) und dem Sternbild Löwe.
Hier ein Screenshot aus Stellarium :

Eingezeichnet ist das Feld das die Kamera mit dem Objektiv zeigen wird.

Apollo 11

Ziemlich in der Mitte des Bildes liegt das Meer der Ruhe (Mare Tranquillitatis):

(In Originalauflösung auf AstroBin)

und hier war die erste bemannte Mondlandung (1:1 Ausschnitt aus dem Originalbild von oben)

Zu den Größen der Strukturen: Der Krater Moltke hat einen Durchmesser von 6,5km und ist 1,3km tief. Der Krater Armstrong hat 4 km Durchmesser und ist 50km von der Landestelle entfernt.