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Astrofotografie: Wie macht man das? von Frank Stefani

Astrofotografie: Wie macht man das?


Von 

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24.08.2004 um 20:00 Uhr, Lizenz: Alle Bilder unterliegen dem Urheberrecht der jeweiligen Sender. All pictures © by the senders.
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Licht vom Nachthimmel
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Wenn wir den Nachthimmel fotografieren, malen die helleren Sterne winzige
Punkte auf unseren Film oder Chip. Die hellsten Sterne - etwa die markanten
"Ecksterne" des Sternbildes Orion - werden so schon nach wenigen Sekunden
im Bild sichtbar. Schwächere Sterne, die wir kaum oder gar nicht mit bloßem
Auge sehen können, kann man nur mit einem Trick auf Fotos sichtbar machen.

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Warum viele Dinge nur auf dem Foto sichtbar werden
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Unser Auge hat eine großartige Anpassungsfähigkeit, was die Lichtverhält-
nisse angeht: Wir können bei gleißend hellem Sonnenlicht im Schnee genauso
gut sehen, wie in der späten Dämmerung im dichten Räuberwald. Die Anpassung
des Auges an die jeweiligen Verhältnisse geschieht vollautomatisch, durch
Anpassen des Pupillendurchmessers ("Blende") und auch durch eine biochemische
Reaktion an den Zäpfchen des Auges. Letztere ermöglicht uns bei Dunkelheit
nach einer Zeit der Anpassung wesentlich besser zu sehen, als wenn wir gerade
aus einem hellen Raum in die Nacht hinaus gekommen wären.

Die besondere Eigenschaft des Filmes/Chips Licht zu sammeln, also Helligkeit
zu integrieren, erlaubt es sogar, extrem lichtschwache Dinge sichtbar werden
zu lassen, die wir weder mit dem Auge noch mit den lichtstärksten Teleskopen
dieser Welt jemals sehen könnten. Wer in den Tiefen des Weltalls forschen
will, sollte sich also nach einer Möglichkeit für Lanzeitaufnahmen umsehen.

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Alles dreht sich
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Die Erde dreht sich ... Tag und Nacht wechseln durch diese Drehung, weil
die Erde immer einen anderen Teil ihrer Oberfläche zur Sonne bewegt. Die
Sonne ist bekanntlich ein Stern, wie all die anderen Sterne auch. Weil wir
aber sehr viel näher an ihr dran sind, wirkt sie unglaublich viel größer
und heller - ihr Licht und ihre Wärme erhält unser irdisches Leben.

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Das Problem
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Die Drehung der Erde macht uns Probleme, wenn wir den Nachthimmel fotogra-
fieren wollen: Richten wir die Kamera auf ein Sternbild und belichten etwa
10 Minuten, so werden wir uns wundern, dass auf dem fertigen Bild lauter
Lichtspuren aber keine Lichtpunkte zu sehen sein werden. Die Erde dreht
sich weiter und weiter, während die Sterne quasi stehen bleiben - daher
auch der Name "Fixsterne" - sie bewegen sich nicht.

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Das linke Bild
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Das linke Bild zeigt, was mit einer einfachen Digitalkamera, die ruhend auf
ein Stativ geschraubt ist, erreicht werden kann. Etwa 15 Sekunden kann man
im Normal- bis Weitwinkelbereich belichten, bevor Sterne durch die Erddrehung
als Strichspuren aufgezeichnet würden. Hier liegt die Grenze für den Detail-
reichtum dieser Aufnahme. Vieles ist sichtbar geworde, viel mehr Sterne als
wir mit bloßem Auge sehen können. Andererseits sind aber noch unzählige
Himmelsobjekte vor unseren Augen verborgen geblieben. Um sie sichtbar zu
machen, müssen wir einen anderen Weg beschreiten.

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Die Lösung
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Wir brauchen ein Gerät, dass die Erddrehung ausschaltet, indem es entspre-
chende Ausgleichsbewegungen durchführt. Das ganze muss aber so exakt und
feinfühlig gehen, dass keine "tanzenden" oder "eiernden" Sternpunkte ent-
stehen. Sternwarten haben eine fest installierte Nachführung, die sogenannte
Teleskop-Montierung. Sie sind i.d.R. so gut ausgerichtet, dass man nur noch
seine Kamera anschließen muss, am Steuergerät die Koordinaten des gewünschten
Objektes einstellt und die Kamera einige Minuten belichten lässt.

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Das rechte Bild
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Das rechte Bild entstand auf einer Selbstbau-Nachführung (siehe Bilderlink),
die durch einen kleinen Elektromotor angetrieben wird. Ein Teleskop auf ei-
ner perfekt ausgerichteten Nachführung bietet astrofotografisch prinzipiell
keinerlei Probleme: Theoretisch kann man Stunden belichten und so werden
schließlich auch allerschwächste Details des Nachthimmels sichtbar. Natürlich
gibt es dabei noch einiges mehr zu beachten, aber im Prinzip ist es sehr
einfach. Das rechte Bild zeigt unwahrscheinlich viel mehr Details als das
linke, vor allem sind auch schon mehrere Gasnebel erkennbar, sowie sehr
viel mehr Sterne. Solch ein Bild kann nur eine nachgeführte Kamera liefern.

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Wie es dann weiter geht
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Arbeitet die Nachführung gut genug, kann man auch große Brennweiten einsetzen
oder sogar direkt durch das Teleskop fotografieren. Damit kann man Bilder
von sehr lichtschwachen Objekten machen, wie das folgende Beispiel zeigt:


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Legende
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Was es auf diesem Bild zu sehen gibt, habe ich bereits a.a.O. beschrieben:



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Bilderlink
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Hier noch ein Bild, das ich per Hand nachgeführt habe, also ohne Motor,
ohne Elektrik, nur durch gleichzeitiges, beidhändiges Kurbeln an zwei Achsen:

Sommernachtstraum (Textversion) von Frank Stefani
Sommernachtstraum (Textversion)
Von
17.7.04, 18:05
8 Anmerkungen
Und das hier ist die oben erwähnte Selbstbau-Nachrführung:

Erstaunliche Tiefe von Ralf Fackiner
Erstaunliche Tiefe
Von
2.3.04, 19:44
11 Anmerkungen

Anmerkungen:

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Fr.a.nk Ste.f.ani, 24.08.2004 um 20:01 Uhr


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Kleiner Tipp
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Dieses Bild sollte man im Dämmerlicht oder bei Dunkelheit betrachten.
Nachthimmelbilder lieben die Dunkelheit :-)

Für Insider: Man kann "Barnard's Loop" ebenso erkennen, wie den Flammennebel, den Pferdekopfnebel (winzig!) und natürlich den großen Orionnebel-Komplex.


JoJo Weiß, 24.08.2004 um 20:05 Uhr


349 Sekunden, sehr schön .... *gggg*

fein gemacht !!!



greetinx,

~jojo~~

(-:{


Jürgen R. aus W. a. d. D., 24.08.2004 um 20:07 Uhr


einfach einmalig, was du hier machst - groooßes kompliment .... ich werde mit deiner erlaubnis, das bild von dir in meinem profil durch dieses ersetzen.

eigentlich sollte man deine ausführungen mit den tollen bildern nehmen und zu einem bildband verarbeiten - ich würde es sofort kaufen 8~)))

glg j.r.


Conny Wermke, 24.08.2004 um 20:22 Uhr

Toll, einmal den Unterschied zwischen Kurz- und Langzeitbelichtung zu sehen.

LG Conny


Axel Stein, 24.08.2004 um 20:28 Uhr

Ich bin begeistert,
von den Bildern und dem Text!
Danke & Gruß,
Axel


Berno Blüchel, 24.08.2004 um 20:45 Uhr

+++ !!!


Cornelia Schorr, 24.08.2004 um 20:58 Uhr

Und schon bei meinen Favoriten..... und da ist noch nicht sooo arg viel!
LG conny


Christoph Mischke, 24.08.2004 um 21:09 Uhr

Auch bei mir ist das Bild sofort zu den Favoriten gewandert! Klasse Aufnahmen und hervorragende Erklärung. Super!

Schöne Grüße, Christoph.


D. Gärtner, 24.08.2004 um 21:25 Uhr

sehr gut und danke für die erklärungen.
beste grüße vom gärtner


Wurznsepp ., 24.08.2004 um 21:42 Uhr

sehr gute erklärung... jetzt fehlt nur noch das equipment.... :))

du hast nicht zufällig noch ein paar gute tips gegen das rauschen von digicams auf lager?
bei mir ist sogar die erwärmung des apparats von einer aufnahme zur anderen durch verstärktes rauschen sichtbar. würden die linsen nicht anlaufen, könnte man die kamera vorher in den kühlschrank legen.

:))



Gerhard Wo, 24.08.2004 um 21:49 Uhr

beeindruckend, wie du dieses thema auf den punkt bringst - hervorragend erläutert
auch die bilder sind traumhaft - habs selbst schon probiert und bin kläglich gescheitert

ligrü Gerhard


Andreas Hoppe, 24.08.2004 um 22:34 Uhr

Ich frage mich wie man so eine Nachführung justiert, dass sie genau gegen die Erdrotation und mit der exakten Geschwindigkeit arbeitet. Faszinierend!

Klasse
Gruß


John Coffee, 24.08.2004 um 22:50 Uhr

Genial. Kannst du mal ein Bild deiner Nachführung zeige? Sind die Roten auch Sterne oder ist das Rauschen?

LG
John


Gerhard Marx, 24.08.2004 um 23:01 Uhr

Klasse Frank, jetzt kommt ja bald wieder die Zeit der langen (dunklen) Nächte. Das ist eine schöne Einstimmung in dieses Thema. Mein Teleskop steht bereit ;-))
Gruß Gerhard


Fr.a.nk Ste.f.ani, 24.08.2004 um 23:34 Uhr


@JoJo: Ungenauigkeit lasse *ich* mir *nicht* vorwerfen ;-)
@Jürgen: Vielen Dank, das ist sehr nett von dir!!
@Conny: Die "kurze" Belichtung waren allerdings auch schon 15 Sekunden.
@Axel + Berno + Conny + Christoph + Gärtner: Danke euch sehr!!!
@Sepp: Das Rauschen ist ein leidiges Thema. Dunkelbild subtrahieren hilft, aber nicht immer und auch nicht so üppig: Du machst nach jedem Bild bei exakt gleichen Bedingungen und mit exakt gleicher Kameraeinstellung ein Foto bei aufgesetztem Objektivdeckel. Dieses Bild enthält dann nur den Rauschanteil, den man als eigene Ebene in der EBV vom Originalbild subtrahieren kann. Auch andere Algorithmen/Filter kann man mal testen. Kein Allheilmittel, aber etwas besser wird es doch.

Meine "Kunst" besteht darin, in mehreren Ebenen durch geeignete Filter zu einem halbwegs brauchbaren Endergebnis zu kommen. Ich arbeite einzelne Schwerpunkte je Ebene heraus und überlagere zuletzt die Ebenen in unterschiedlicher Intensität.

@Gerhard: Danke - und nicht aufgeben!

@Andreas: Das ist genau das Problem. Mit Weitwinkel und relativ kurzer Verschlusszeit (wie hier), werden Nachführfehler nicht so sichtbar oder man kann sie noch gut ausgleichen, weil die Möchtegern-Sternspuren nur sehr, sehr langsam wandern. Bei Tele- oder sogar Teleskopaufnahmen ziehen die Sterne sehr schnell durch's Gesichtsfeld und das kann man weder mit Motor noch mit der Hand dauerhaft korrigieren - außer bei sehr aufwändigen und dementsprechend teuren Geräten. Es gibt Ausrichtmethoden, z.B. "Scheiner", die gut funktionieren. Damit kann man auf vielleicht 20 Minuten Belichtungszeit kommen .... wenn obendrein die Nachführung gut läuft. Übrigens gibt es sogar mechanische Nachführungen auf der Basis eines Uhrwerks .... nicht von ungefähr ist der Zusammenhang zwischen einem Vollkreis (Ziffernblatt) und der Erdrotation .... ein riesiges Thema ;-)

@John: In Falle des rechten Bildes kam die Selbstbaunachführung von Ralf Fackiner , mit dem ich gemeinsam auf La Palma/Kanaren zu Werke ging. Ein Foto von dem Gerät habe ich oben unter "Bilderlinks" eingebunden

Die roten Flecken sind vor allen Dingen Teile von "Barnard's Loop", einer riesigen Gaswolke (Wasserstoff), die sich im wesentlichen vom "Gürtel" des Orion um seine ganze linke und untere Seite windet. Hier ein Link auf ein gutes Foto des Loop:

http://www.sternwarte-remscheid.de/wj-3-02/artikel/BarnardsLoop.j
pg


Ich glaube nicht, dass viel Farbrauschen im Spiel ist, weil es nur konzentriert an einer Stelle auftritt.

@Gerhard: Ja!! Wenn das Wetter dann noch mitspielt! Ich freue mich auf die NGC7331 Gruppe und Stephan's Quartett :-))

Schönen Abend noch, euch allen, Frank


F. Will, 25.08.2004 um 0:26 Uhr

Ein weiteres Meisterwerk des Meisters!

Danke!

Grüsse
Wilhelm


Martin Hildner, 25.08.2004 um 3:52 Uhr

Toll gemacht !
Super Bilder mit Klasse Beschreibung !

mfG
Martin


Rudolf Kasper, 25.08.2004 um 7:23 Uhr

Interessante Lehrstunde.
lg Rudi


Donat Nussbaumer, 25.08.2004 um 9:10 Uhr

Tolles Bild und sehr guter kommentar.So ein schoener Sternen himmel ist doch immer wieder etwas Faszinierendes.
Gruss Donat


Ulli Riemer, 25.08.2004 um 9:23 Uhr

Frank, Du wirst noch zum Lehrmeister hier in der FC!
Ich beschäftige mich ja auch mit der Thematik, lese Bücher etc. - aber das, was Du hier ablieferst, ist einfach nur schön und so irre beschrieben. Gefällt mir 100x besser als der trockene Stoff aus den Büchern!

LG
Ulli


Wurznsepp ., 25.08.2004 um 9:34 Uhr

@frank: danke... das mit dem dunkelbild subtrahieren kenne ich tatsächlich noch nicht... werd ich heute abend gleich mal probieren. ansonsten verwende ich möglichst geringe iso-werte und offene blende, um verstärkung/integrationszeiten zu minimieren..
bei uns in münchen ist es sowieso viel zu hell...

:))


Olaf Adler, 25.08.2004 um 9:52 Uhr

Hallo Frank,

wieder mal eine tolle Erklärung, so machst Du auch nicht astro-besessene auf die Astrofotografie aufmerksam und ich kann mir vorstellen, daß wir vielleicht deren ersten Versuche hier später sehen werden.

Leider habe ich zur Zeit so wenig „Zeit“, sonst würde ich mich hier wieder öfters beteiligen. – Es kommen wieder bessere Zeiten!

Ich grüße Dich herzlich aus dem hohen Norden

Olaf

Sternbild Schwan schwebt vor der Milchstraße von Olaf Adler
Sternbild Schwan schwebt vor der Milchstraße
Von
15.11.03, 8:15
7 Anmerkungen



Lamont Cranston, 27.08.2004 um 9:51 Uhr

Sehr schoenes Bild,

und was auch schoen auffaellt ist Betelgeuse, der orangefarbene Stern an der rechten Schulter (von uns aus gesehen die linke) des "Jaegers". Das mit dem was nicht stimmt, ist an der Farbe zu erkennen. Ist der groesste uns bekannte Stern am Himmel und steht kurz vor seinem Ende als Supernova., deren Helligkeit sogar unsere
nacht zum Tage machen wuerde.


Gruss
Lamont



Fr.a.nk Ste.f.ani, 27.08.2004 um 12:18 Uhr

@Lamont: Danke für die gute Ergänzung. Vielleicht erleben wir ja alle den großen Knall .... und sehen dann einen neuen planetarischen Nebel :-)


Lamont Cranston, 30.08.2004 um 11:46 Uhr

Ist vielleicht auch schon laengst passiert, dauert halt 300 Jahre, bis wir's mitkriegen ;-)

Gruss Lamont


Fr.a.nk Ste.f.ani, 30.08.2004 um 13:24 Uhr

Wir schreiben das Jahr x + 299 ..... also nächstes Jahr! Da sehen wir's!!!


Michael Kulikowski, 2.12.2004 um 22:48 Uhr

hallo frank!
vielen dank für deine anmerkung...
du hast da ein paar tolle aufnahmen von versch. himmelsobjekten. wenn ich daran denke, dass du mit so einer einfachen nachführung fotografierst, komme ich mir blöd vor, für €400,- eine astro-5 montierung gekauft zu haben ;) die ist bisher jedoch noch nicht zum einsatz gekommen (wetter bedingt)

gruss aus salzburg,
michael


Steffen Froehlich, 30.11.2007 um 22:45 Uhr

Wow - sehr beeindruckend!!!


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