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Frank Stefani


Free Mitglied, Farchant

Astrofotografie: Wie macht man das?

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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)
Sommernachtstraum (Textversion)
Frank Stefani
Und das hier ist die oben erwähnte Selbstbau-Nachrführung:

Erstaunliche Tiefe
Erstaunliche Tiefe
Ralf Fackiner

Kommentare 27

  • Silkanni Forrer 17. Februar 2015, 8:44

    Super Darstellung!
    LG, Silkanni
  • Steffen Froehlich 30. November 2007, 22:45

    Wow - sehr beeindruckend!!!
  • Michael Kulikowski 2. Dezember 2004, 22:48

    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
  • Frank Stefani 30. August 2004, 13:24

    Wir schreiben das Jahr x + 299 ..... also nächstes Jahr! Da sehen wir's!!!
  • Lamont Cranston 30. August 2004, 11:46

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

    Gruss Lamont
  • Frank Stefani 27. August 2004, 12:18

    @Lamont: Danke für die gute Ergänzung. Vielleicht erleben wir ja alle den großen Knall .... und sehen dann einen neuen planetarischen Nebel :-)
  • Lamont Cranston 27. August 2004, 9:51

    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
  • Olaf Adler 25. August 2004, 9:52

    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
    Sternbild Schwan schwebt vor der Milchstraße
    Olaf Adler
  • Wurzn Sepp 25. August 2004, 9:34

    @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...

    :))
  • Ulli Riemer 25. August 2004, 9:23

    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
  • Donat Nussbaumer 25. August 2004, 9:10

    Tolles Bild und sehr guter kommentar.So ein schoener Sternen himmel ist doch immer wieder etwas Faszinierendes.
    Gruss Donat
  • Rudolf Kasper 25. August 2004, 7:23

    Interessante Lehrstunde.
    lg Rudi
  • Martin Hildner 25. August 2004, 3:52

    Toll gemacht !
    Super Bilder mit Klasse Beschreibung !

    mfG
    Martin
  • Frank Stefani 24. August 2004, 23:34


    @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.jpg

    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
  • fotoworxs 24. August 2004, 23:01

    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