Untitled

Thierry Legault ist ein weltbekannter Astrofotograf. 1999 erhielt er für seine Werke den
begehrten Prix Marius Jaquemetton der Societé de Astronomique de France. Er genießt in
seinem Arbeitsgebiet ein solch hohes Renommee, dass die Internationale Astronomische
Union den Asteroiden #19458 offiziell auf den Namen Legault getauft hat.
Legault ist Mitautor des Buchs »New Atlas of the Moon« (Firefly, 2006) und hat zahlreiche Artikel über die Astrofotografie für französische und amerikanische Zeitschriften verfasst. Er gibt regelmäßig Kurse und hält Vorträge zum Thema Astrofotografie in
Europa, Amerika und Asien.
Legaults Bilder, vor allem die der ISS (International Space Station), fanden weltweite
Verbreitung, unter anderem in Publikationen der NASA, Nature, Scientific American, The
Times, The Wallstreet Journal, Popular Science, Aviation Week sowie diversen Fernsehsendern, darunter The Discovery Channel, BBC, CNN, ABC, CBS, Fox, CBC und MSNBC.
Thierry verdient seinen Lebensunterhalt als Ingenieur und lebt zurzeit in einem Vorort
von Paris.
Weitere Informationen unter: www.astrophoto.fr
Zu diesem Buch – sowie zu vielen weiteren dpunkt.büchern –
können Sie auch das entsprechende E-Book im PDF-Format
herunterladen. Werden Sie dazu einfach Mitglied bei dpunkt.plus+:
www.dpunkt.de/plus
Thierry Legault
Astrofotografie
Von der richtigen Ausrüstung
bis zum perfekten Foto
Übersetzt aus dem Amerikanischen von Volker Haxsen
Lektorat: Michael Barabas
Fachlicher Review: Wolfgang Dzieran
Copy-Editing: Alexander Reischert
Satz: Petra Strauch
Herstellung: Susanne Bröckelmann
Umschlaggestaltung: Helmut Kraus, www.exclam.de
Druck und Bindung: PHOENIX PRINT
Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek
Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar.
ISBN:
Buch 978-3-86490-257-4
PDF 978-3-86491-803-2
1. Auflage 2016
Copyright © 2016 dpunkt.verlag GmbH
Wieblinger Weg 17
69123 Heidelberg
© der amerikanischen Ausgabe 2014 by Thierry Legault
Astrophotography
Rocky Nook · 802 East Cota Street, 3rd Floor, Santa Barbara, CA 93103
ISBN 978-1-937538-43-9
Die vorliegende Publikation ist urheberrechtlich geschützt. Alle Rechte vorbehalten. Die Verwendung der Texte und Abbildungen, auch auszugsweise, ist ohne die schriftliche Zustimmung des
Verlags urheberrechtswidrig und daher strafbar. Dies gilt insbesondere für die Vervielfältigung,
Übersetzung oder die Verwendung in elektronischen Systemen.
Es wird darauf hingewiesen, dass die im Buch verwendeten Soft- und Hardware-Bezeichnungen
sowie Markennamen und Produktbezeichnungen der jeweiligen Firmen im Allgemeinen waren­
zeichen-, marken- oder patentrechtlichem Schutz unterliegen.
Alle Angaben und Programme in diesem Buch wurden mit größter Sorgfalt kontrolliert. Weder
Autor noch Verlag konnen jedoch fur Schaden haftbar gemacht werden, die im Zusammenhang
mit der Verwendung dieses Buches stehen.
543210
Danksagungen
Danksagungen
Ich möchte Alan Holmes von der Santa Barbara Instrument Group (SBIG) für seine großzügige und dringend
notwendige Hilfe bei der Übersetzung des Manuskripts
aus dem Französischen ins Englische danken. Dank auch
an Michael Barbara und Alan von SBIG für ihre tragende
Rolle beim Aufbau des Kontaktes zum Verlag Rocky Nook
und der Erleichterung der weiteren Diskussionen.
Ich möchte gerne dem Verlag Rocky Nook danken und
dort vor allen Dingen Joan Dixon für ihren Glauben an
dieses Buch und ihr Engagement bei der Durchsicht des
Textes bis zur Publikation. Ich schätze deren hervorragende Arbeit beim neuen Layout und der Aufbereitung
des Manuskripts.
Mein besonderer Dank für die vorliegende deutschsprachige Ausgabe geht an Volker Haxsen für seine kompetente Übersetzung aus dem Englischen und an Alexander
Reischert für die sorgfältige Durchsicht des Manuskripts
sowie an das gesamte dpunkt.team, das die Realisierung
dieser Edition möglich gemacht hat.
Auch möchte ich Arnaud Frich für seine Idee zu diesem Buch danken, die er mir und Eyrolles (dem Verlag
der französischen Originalausgabe) antrug, und für seine
wertvolle Hilfe bei der Beschaffung der Fotos der hier
präsentierten Ausrüstungsgegenstände der Astronomie.
Weiterhin danke ich Eyrolles, dass sie mir die Gelegenheit
gaben, diese Idee in völliger gestalterischer und inhaltlicher Freiheit umzusetzen. Vor allem danke ich meiner
Lektorin Stéphanie Poisson für ihre Geduld, Güte, Rat und
ihr sorgfältiges Korrekturlesen.
Ich muss an dieser Stelle die Pioniere der analogen
und digitalen Astrofotografie erwähnen, für die Grenzen
nur existierten, um sie zu überwinden. Dies sind vor allen Dingen Jean Dragesco, Christian Arsidi, Gérard Thérin,
Christian Viladrich, Donald Parker, Robert Gendler und
Damian Peach. Die Autoren, die in mir das Bedürfnis
geweckt haben, den Himmel zu entdecken und zu fotografieren, darunter Pierre Bourge, Jean Dragesco, Serge
Brunier, Patrick Martinez und Guillaume Cannat, waren
ebenfalls wichtig für meinen Erfolg in der Astrofotografie.
Ich schulde all jenen Softwareentwicklern und Webmastern jede Menge Dank, die uns die Möglichkeit
verschafft haben, unsere Aufnahmesessions im Voraus zu
planen und das Optimum aus unseren Bildern herauszuholen. Besonders möchte ich hier Arnold Barmettler
(CalSky), Chris Peat (Heavens-Above), Tony Philips (spaceweather.com), Christian Buil (IRIS), Cyril Cavadore (PRISM)
und Jean-Philippe Cazard (AstroSurf) erwähnen. Zu besonderem Dank bin ich Christian Buil verpflichtet, der in
mir das Verlangen geweckt hat, in die Digitalfotografie
einzusteigen, mir durch seine CCD-Kameras zum Erfolg
verholfen hat und dessen Software und Aufsätze mir sehr
viel gegeben haben.
Ich möchte auch den vielen Herstellern danken, die
mir ihre Produkte für die Fotos in diesem Buch zur Verfügung gestellt haben: Médas Instruments (Vichy), Optique
Unterlinden (Colmar) und La Maison de l’Astronomie
(Paris). Ich danke Rémi Petitdemange und Richard
Galli (Optique Unterlinden), Thomas Maquaire (Nikon
Frankreich), Vincent Hamel (Meade Frankreich), Scott
Roberts (Explore Scientific), Corey Lee und Bryan Cogdell
(Celestron) sowie Nick Hudson (True Technology Ltd).
Ich muss mich auch für die zahlreichen Beiträge meiner
Kursteilnehmer und bei allen Amateuren bedanken, die
mir durch ihre wichtigen Fragen über die Jahre geholfen
haben, dieses Buch so zu konzipieren, dass diese Fragen so
klar wie möglich behandelt werden. Mein Dank gebührt
auch all den Amateuren, die mir online oder auf Konferenzen, Treffen und Workshops Mut zugesprochen haben.
Viele Menschen aus allen Teilen der Welt haben mir
dabei geholfen, die Wunder des Himmels zu fotografieren, vor allem Francois Colas, Jean-Luc Dauvergne und die
Mitarbeiter des Kennedy Space Center. Ich habe von vielen
Leuten und Organisationen bei meinem Anliegen – der
Fotografie des südlichen Himmels und mehrerer totaler
Sonnenfinsternisse – Hilfe zu bestmöglichen Bedingungen erfahren, vor allem durch Serge Koutchmy, Jaime
Vilinga, das Ministerium für Forschung und Technologie
Angolas, die Universität Luanda und all jene, die uns
herzlich in Tchivinguiro in Angola willkommen geheißen
haben.
v

Inhalt
Danksagungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . v
Vorwort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ix
Wie man dieses Buch am besten liest. . . . . . . . . . . . . . . . xi
Kapitel 1
Astrofotografie ohne Teleskop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Kameras und ihre Einstellungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
Kameraanschlüsse und -einstellungen . . . . . . . . . . . . . . 5
Astronomische Motive. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Planetenkonjunktionen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Sternbilder und die Milchstraße. . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Kometen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Sternspuren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Meteore (Sternschnuppen). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Zodiakallicht. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Polarlichter. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Mond- und Sonnenfinsternisse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Künstliche Satelliten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Bildbearbeitung und -verbesserung . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Erstellen von Panoramen und Mosaiken. . . . . . . . . . 20
Erstellen von Zeitrafferaufnahmen. . . . . . . . . . . . . . . 22
Kapitel 2
Die Kameras für die Astrofotografie . . . . . . . . . . . . . . . 27
Der Sensor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Sensoraufbau. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Bilderfassung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Belichtungsphase. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Phase des Auslesens und der Digitalisierung. . . . . . 30
Quanteneffizienz und spektrale Empfindlichkeit. . 32
Farbsensoren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Kameratypen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
CCD-Kameras. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Übliche Digitalkameras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Videokameras für die Astronomie . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Computer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
vi
Kapitel 3
Bilder kalibrieren und zusammenfügen. . . . . . . . . . . . 45
Woraus ein Bild besteht. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Das thermische Signal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Das Grundsignal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Uniformitätsfehler. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Eigenschaften und Ursachen der Uniformitätsfehler. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Bildkalibrierung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Korrektur des thermischen Signals. . . . . . . . . . . . . . . . 50
Korrektur der Uniformitätsfehler. . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Bildkalibrierung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Das Rauschen und seine Reduzierung. . . . . . . . . . . . . . . . 56
Die Ursachen des Rauschens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Größe der Fotodioden und die Bildqualität. . . . . . . . 59
Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses. . . . 60
Kombinationsmethoden. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Kombination über die Summe oder den Median . . 61
Rauschreduzierung bei einem Einzelbild. . . . . . . . . . . . . 63
Hinweis zur Bildkalibrierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Kapitel 4
Ihre Ausrüstung einsetzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
Befestigung der Kamera an das Teleskop. . . . . . . . . . . . . 69
Huckepackbefestigung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
Anbringen eines Adapters für die fokale
Projektion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
Verlängerung der Brennweite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
Der Einsatz von Brennweitenreduzierern. . . . . . . . . . 73
Afokale Befestigungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
Anschluss eines Fotoobjektivs an eine Kamera. . . . 74
Berechnung des Gesichtsfelds und des Abbildungs­
maßstabs. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
Berechnung des Gesichtsfelds. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
Berechnung des Abbildungsmaßstabs und der
Objektgröße. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
Kollimation des Teleskops. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
Tipps für eine gute Kollimation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
Welche Justierung für welches Teleskop? . . . . . . . . . 78
Fokussierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
Fokustoleranzen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
Fokussysteme. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
Tipps und Tricks für gutes Fokussieren . . . . . . . . . . . . 81

Kapitel 5
Die Planeten und der Mond . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
Teleskope und Auflösungsvermögen. . . . . . . . . . . . . . . . . 88
Wo liegen die Grenzen der Auflösung?. . . . . . . . . . . . 89
Teleskope für Planetenaufnahmen . . . . . . . . . . . . . . . 90
Chromatische Aberration. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
Die Auswirkung der zentralen Obstruktion. . . . . . . . 91
Kollimation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
Montierung und Nachführung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
Die Atmosphäre. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
Kameras und deren Einstellungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
Brennweite und Abbildungsmaßstab. . . . . . . . . . . . . 99
Aufnahmen mit dem Teleskop. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
Verarbeitung der Bilder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
Auswählen und Stapeln der besten Bilder . . . . . . . . 101
Kalibrieren, Übereinanderlegen und Kombinieren
der Bilder. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
Verstärkung von Details. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
Farbanpassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
Animationen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
Stereobilder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
Der Sinn der Bildbearbeitung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
Die Planeten und ihre Monde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
Merkur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
Venus. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
Mars. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
Jupiter. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
Saturn. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
Uranus und Neptun. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
Die Monde der Planeten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
Den Mond fotografieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
»Nahaufnahmen« des Mondes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
Die Eigenbewegung des Mondes . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
Die gesamte Mondscheibe fotografieren. . . . . . . . . . 117
Der Erdschein. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
Mondfinsternisse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
Stern- und Planetenbedeckungen durch den
Mond. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
Die ISS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
Kapitel 6
Die Sonne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
Die Sonne im Weißlicht. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
Verwendung von Breitbandfiltern. . . . . . . . . . . . . . . . 126
Kameras, Fotografie und Nachbearbeitung. . . . . . . . 128
Die Sonne in H-alpha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
Der H-alpha-Interferenzfilter. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
Der Kalzium-K-Filter. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
Kameras, Fotografie und Bearbeitung. . . . . . . . . . . . . 135
Sonnenfinsternisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
Sonnentransite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
Die Parameter eines Sonnentransits. . . . . . . . . . . . . . 141
Ausrüstung und Einstellungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
Kapitel 7
Bilder von Deep-Sky-Objekten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
Teleskope für die Deep-Sky-Fotografie . . . . . . . . . . . . . . . 148
Brennweite und Öffnungsverhältnis. . . . . . . . . . . . . . 149
Gesichtsfeld . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
Die Kollimation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
Montierungen für Deep-Sky-Bilder . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
Feste Montierungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
Motorgesteuerte Alt-Az-Montierungen. . . . . . . . . . . 158
Motorgesteuerte Äquatorialmontierungen . . . . . . . 158
Die Polachsenausrichtung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
Verwendung eines Polsuchers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
Computergestützte Polausrichtung. . . . . . . . . . . . . . . 163
Ausrichtung mithilfe des Teleskopsuchers . . . . . . . . 163
Verbesserung der Polausrichtung. . . . . . . . . . . . . . . . . 164
Nachführfehler. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
Periodischer Schneckenfehler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
Die anderen Nachführfehler. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
Guiding während der Aufnahme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
Guiding mit Leitrohr. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
Off-Axis-Guiding. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
Deep-Sky-Objekte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
Sterne. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
Diffuse Nebel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
Galaxien. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
Kometen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
Asteroiden. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
Die Atmosphäre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
Farbe, Schwarz-Weiß und Filter. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
Breitbandfilter. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
Schmalbandfilter. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
Lichtverschmutzungsfilter. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
DSLRs: Infrarotsperrfilter und H-alpha. . . . . . . . . . . . 188
vii

Auswahl und Einstellung der Kamera. . . . . . . . . . . . . . . . 189
DSLR oder CCD-Kamera? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
Welche Belichtungszeit? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
Die anderen Einstellungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
Das Auffinden der Objekte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
Zentrierung mit einem Sucherfernrohr. . . . . . . . . . . . 194
Die Aufnahmen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
Vorbereitung einer Aufnahmesession. . . . . . . . . . . . . 197
Die Technik des Ditherings. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
Die Bildbearbeitung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
Kalibrierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
Übereinanderlegen und Stapeln . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
Entfernung von Gradienten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
Tonwertkorrektur und Gradationskurven. . . . . . . . . . 202
Verbesserung des Schärfeeindrucks. . . . . . . . . . . . . . . 204
Rauschreduzierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
Kosmetisches Aufhübschen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
Mosaike . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
Farbliche Bearbeitung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
Bearbeitung der Farben von Sternen und
Galaxien, die mit einem Farbsensor aufgenommen wurden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
Bearbeitung der Farben von Sternen und
Galaxien, die mit einem monochromen Sensor
und LRGB-Filtern fotografiert wurden. . . . . . . . . . . . . 207
Bearbeitung der Farben von Emissionsnebeln,
die mit einem Farbsensor fotografiert wurden . . . . 209
Bearbeitung der Farben von Emissions­nebeln,
die mit einem monochromen Sensor und RGBoder Schmalbandfiltern aufgenommen wurden . . 209
Anhänge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
Anhang 1: Dateiformate und Arbeitsschritte. . . . . . . . . 217
Gebräuchliche Dateiformate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
Bildschirmansicht der Bilder. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219
Häufige Bildbearbeitungsschritte. . . . . . . . . . . . . . . . . 219
Anhang 2: Astronomiekameras und -software. . . . . . . 220
Video- und CCD-Kameras. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220
Filter und fotografisches Zubehör. . . . . . . . . . . . . . . . . 221
Astronomiesoftware. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222
Anhang 3: Vom Sensor zum Bild. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222
Auslesen des Bildes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222
Erzeugung eines Farbbildes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222
Der Schwarz-Weiß-Modus mit einer Farbkamera. . 224
Anhang 4: Uniformitätsfehler –
Ursachen und Lösungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224
Vignettierung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225
Staub. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
Anhang 5: Überprüfung und Einstellung einer
Äquatorial­montierung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228
Messung des periodischen Fehlers. . . . . . . . . . . . . . . . 228
Justierung der Montierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228
Anhang 6: Bilderserien von Finsternissen. . . . . . . . . . . . 230
Aufnahmevorbereitungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230
Zusammenfügen der Aufnahmen . . . . . . . . . . . . . . . . 230
Anhang 7: Optimierung der Kameraeinstellungen . . . 232
Optimale Belichtungszeit des Einzelbildes bei
der Deep-Sky-Fotografie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232
Optimale ISO-Einstellung einer DSLR für DeepSky-Aufnahmen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233
Weißlichtabgleichfaktoren zur Anwendung bei
RAW- (DSLR-) und RGB-Aufnahmen. . . . . . . . . . . . . . . 234
Anhang 8: Meteorströme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234
Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
viii

Vorwort
Schauen Sie in einer heißen Sommernacht nach oben. Die
Sterne scheinen zum Greifen nah und warten nur darauf, fotografiert zu werden. Suchen Sie sich fern ab der
Lichter der Stadt ein Plätzchen, bauen Ihre Kamera auf
einem Stativ auf, stellen das Zoomobjektiv auf den Weitwinkelbereich, wählen ein Sternbild aus oder richten die
Kamera einfach in Richtung der Milchstraße. Stellen Sie
die Schärfe manuell ein und starten Sie eine 20 Sekunden
lange Aufnahme. Glückwunsch, Sie haben soeben Ihr erstes astronomisches Foto gemacht! Falls Sie Spaß an dieser
Aufgabe hatten und weitermachen möchten, ist dieses
Buch für Sie geschrieben. Es ist aber auch an all jene adressiert, die mit ihren Ergebnissen bisher nicht zufrieden
sind und lernen möchten, wie man besser werden kann.
Das Buch in Ihren Händen enthält das Meiste dessen, was ich über einen Zeitraum von über 20 Jahren im
Gebrauch von Teleskopen, Digitalkameras, CCD-Kameras,
Video­kameras und jedweder Software gelernt habe. Nachdem ich erkannt hatte, dass die Entwicklung der digitalen
Sensoren eine neue Ära der Amateurastronomie eingeleitet hatte, kaufte ich 1993 meine erste CCD-Kamera. Mit der
gleichen Begeisterung wie damals fotografiere ich heute
immer noch den Nachthimmel mit all seinen Facetten.
Man kann mit Recht behaupten, dass die digitale Revolution ihr Versprechen eingelöst hat: Die heute von Amateuren erzielten Ergebnisse übertreffen die besten Resultate
der größten Observatorien der Generation davor.
Lassen Sie sich nicht durch den Umfang dieses Buches
einschüchtern. Es ist der Weite dieses Thema und der
Vielzahl der Himmelskörper, die man fotografieren kann,
geschuldet. Eine Galaxie kann man nicht auf die gleiche
Weise fotografieren, wie man es bei einem Planeten oder
einer Finsternis täte. Die Brennweiten, mit denen man
den gesamten Himmel über sich (Seite 9) oder den Saturn
(Seite 88) fotografiert, unterscheiden sich um mehr als
den Faktor 1000! Außerdem gibt es eine große Auswahl
an möglicher Fotografie- und Videoausstattung. Es ist
sinnvoll, alle gebräuchlichen Ausrüstungsgegenstände
der Astrofotografie zu erläutern. Die Ausführungen etwa
in Kapitel 5 über die Vor- und Nachteile von Refraktoren
sind für Sie völlig irrelevant, falls Sie ein Newton-Teleskop
besitzen – es sei denn, dass Sie sich nach Lektüre dieser
Seiten entscheiden, Ihre Ausrüstung zu ändern!
Astrofotografie kann man sogar bei helllichtem Tage und Bewölkung praktizieren,
wie etwa bei dieser starken Annäherung von Mond und Venus am 18. Juni 2007.
ix
Vorwort
Dieses Schwarzweißbild des Ringnebels
im Sternbild Leier liegt mir besonders
am Herzen. Nach mehreren Nächten
mit nicht überzeugenden Ergebnissen
war dies mein erstes vorzeigbares DeepSky-Bild, das ich mit einer CCD-Kamera
und einem 11-Zoll-Schmidt-CassegrainTeleskop im Frühjahr 1994 aufgenommen
habe. Dieses Bild war es, das mich dazu
gebracht hatte, die Astrofotografie weiter
zu betreiben.
x
Die südliche Milchstraße, fotografiert mit einer DSLR, umfasst die schönen
Sternbilder Kreuz des Südens, Centaurus und Carina.
Ich habe dieses Buch so aufgebaut, dass es so vollständig und in sich geschlossen ist wie möglich. Trotzdem
ist es kein Kurs in Digitalfotografie, über Computer oder
allgemeine Astronomie, sodass die Lektüre zusätzlicher
Quellen über diese Themen angebracht sein kann. Dennoch bin ich sicher, dass Sie kein Computergenie oder
Optik-Wissenschaftler sein müssen, um hübsche Bilder
hervorzubringen; die Astrofotografie steht jedem offen.
Nichtsdestotrotz verspricht dieses Buch nicht, dass Sie wie
von Zauberhand Bilder produzieren, wie sie in astronomischen Zeitschriften oder Büchern zu finden sind. Einige
Motive sind relativ einfach zu fotografieren und erfordern
wenig Ausrüstung, wohingegen andere komplizierte und
teure Technik benötigen. Doch vergessen Sie jenseits aller
Hardware- und Softwareaspekte nicht das entscheidende
Glied in der Kette der Bildgebung: Sie selbst. Nehmen Sie
sich Zeit! In vielerlei Hinsicht kann man die Astrofotografie mit dem Erlernen eines Musikinstruments vergleichen;
beides erfordert Geduld und Beharrlichkeit, gepaart mit
Neugier und gesundem Menschenverstand. Wie oft haben wir schon Amateure zum Opfer des Reitersyndroms
werden sehen (»Wenn ich zu Boden gehe, liegt es immer
am Pferd.«) – sie kauften immer größeres, schwereres,
teureres und somit theoretisch besseres Equipment in der
irrigen Annahme, dass das neuen Equipment bessere Ergebnisse produziere als das Teleskop oder die Kamera, für
die sie sich jedoch nie genug Zeit genommen hatten, um
sie wirklich zu beherrschen!
Die Galaxie NGC 5128 (Centaurus A), mit einer
CCD-Kamera und einem 4-Zoll-Refraktor mit den in
Kapitel 7 beschriebenen Techniken fotografiert.
Sie werden hier keinen erschöpfenden Überblick oder
gar ausführliche Anleitungen aller am Markt befindlichen
Hard- und Softwareprodukte finden. Da deren Zahl täglich
steigt und sie sich ständig weiterentwickeln, kann dieses
Buch nicht in derlei Details einsteigen, da es sich ansonsten schnell überholen würde. Wenn ich daher bestimmte
Marken oder Produkte erwähne, dann deshalb, weil ich
bestimmte Merkmale, die sie bieten, ansprechen möchte.
Wenn ich ein bestimmtes Instrument, eine Kamera oder
ein Softwarepaket nicht nenne, heißt das nicht, dass ich
es / sie nicht empfehlen würde oder für nutzlos hielte.
Stattdessen möchte ich Ihnen hier die Grundprinzipien
und allgemeinen Techniken darlegen, die Sie heute Nacht
oder in zehn Jahren benötigen werden, sowie Lösungen
für die kleinen Probleme liefern, auf die Sie bei der Entwicklung Ihrer Fähigkeiten unweigerlich treffen werden,
sei es am ersten oder hundertsten Abend, den Sie mit Astrofotografie verbringen … wenn es denn einen hundertsten gibt! Es ist völlig in Ordnung, wenn Sie nur zweimal
im Jahr während des Urlaubs Astrofotografie betreiben. In
diesem Fall sind Ihre Ansprüche und technischen Mittel
sicher nicht vergleichbar mit denen des Enthusiasten, der
mehrere Nächte im Monat mit der Suche nach den bestmöglichen Ergebnissen verbringt.
Mit den in diesem Buch erklärten Grundlagen werden
Sie herausfinden, welche Ausrüstung am besten zu Ihnen
passt – zu Ihren Ansprüchen und zu Ihrem Budget – , und
Sie werden zwischen Marketing-Hype und echter Qualität
Wie man dieses Buch am besten liest
unterscheiden lernen. Auch werden Sie in der Lage sein,
die Bildbearbeitungstechniken, die in diesem Buch dargestellt sind, mit dem Softwarepaket Ihrer Wahl anzuwenden. Entdecken und erfahren Sie die Astrofotografie in
Ihrem eigenen Tempo und mit der Ausrüstung, die Ihnen
bereits zur Verfügung steht; versuchen Sie nicht, gleich
am ersten Tag sämtliche in diesem Buch erwähnten Techniken anzuwenden, und ziehen Sie nicht gleich los, um
all die Ausrüstung, die in diesem Buch erwähnt wird, zu
kaufen. Halten Sie einfach nach Antworten auf Ihre Fragen
Ausschau, wenn sie aufkommen.
Ich hoffe auch, dass dieses Buch Ihnen hilft, Ihren Blick
zu schärfen, sodass Sie Erstklassigkeit erkennen, sowohl
bei Ihnen als auch bei anderen. Und, noch wichtiger, es
soll Ihnen dabei helfen, jene Felder auszumachen, die
noch der Verbesserung bedürfen, und zeigen, wie man
zu besseren Resultaten kommt. Wir sollten immer bedenken, dass wir keine vernünftigen Ergebnisse erzielen,
wenn wir das Potenzial der verwendeten Ausrüstung und
die Erfahrung des Bedieners nicht berücksichtigen.
Ich habe also versucht, so gut wie möglich die Gründe
für bestimmte Techniken darzulegen. Blind befolgte Rezepte führen selten zu guten Ergebnissen, was besonders
für die Astrofotografie gilt, bei der jede Situation einzigartig ist. Ich habe versucht, das Buch auf einem moderaten
mathematischen und technischen Niveau zu halten und
komplizierte Formeln zu vermeiden; wir werden nicht
über die Quadratwurzel hinauskommen. Vor allen Dingen habe ich mich auf die wesentlichen Prinzipien und
notwendigen Techniken konzentriert, die sich bewährt
und ihre Effektivität draußen im Einsatz bewiesen haben;
daher wurden auch bewusst Techniken mit fragwürdigem
Nutzen weggelassen. Ich habe also nicht versucht, alle
nur erdenklichen Bearbeitungstechniken zu beschreiben,
sondern mich auf diejenigen konzentriert, die die astronomischen Fotos sichtbar verbessern.
Schlussendlich geht es in diesem Buch hauptsächlich
um das Schaffen von Bildern und die Verarbeitung von
Fotos zu ästhetischen Zwecken, gemeinhin auch »schöne
Bilder« genannt – und das ist schließlich ein weites Feld!
Die Verwendung von Bildern zur Erfassung physikalischer
Phänomene oder zur wissenschaftlichen Forschung ist so
weitreichend und spannend, dass man dem ein ganzes
weiteres Buch widmen sollte (siehe den Kasten auf der
nächsten Seite).
Dank der schwindelerregenden Entwicklung moderner
Kameras und der Ausrüstung ist die Astrofotografie heute
einfacher als je zuvor. Möge dieses Buch Ihnen dabei
Die Regenbogenbucht (Sinus Iridum), mit einer astronomischen Videokamera auf einem 14-ZollTeleskop unter Anwendung der in Kapitel 5 beschriebenen Techniken aufgenommen.
helfen, an diesem technologischen Quantensprung teilzuhaben!
Wie man dieses Buch am besten liest
Beginnen Sie zur Einführung in die Astrofotografie und
bildliche Erfassung des Nachthimmels mit der Lektüre
des Kapitels 1. Dort werde ich darlegen, wie man Bilder
von Himmelskörpern und Phänomenen, die man mit bloßem Auge erkennt, mit einer einfachen Kamera einfangen
kann.
Um die unterschiedlichen Kameratypen, die in der Astronomie Verwendung finden, kennenzulernen und deren
wichtigste Eigenschaften, Gemeinsamkeiten und Unterschiede zu erfahren, lesen Sie bitte Kapitel 2. In diesem
Sinne geht es in Kapitel 3 weiter, wo die grundsätzlichen
Techniken erklärt werden, mit denen man unvermeidliche
xi
Vorwort
Artefakte korrigiert, die man in den RAW-Dateien seiner
Digitalkamera findet.
Kapitel 4 beschreibt allgemeine Techniken wie das Fokussieren, was für sämtliche Arten astronomischer Motive
nützlich ist, wenn man Kameras und Teleskope benutzt.
Wenn Sie ein Teleskop besitzen oder überlegen, sich
eines anzuschaffen, oder gar schon erste Erfahrungen in
der Astrofotografie gesammelt haben und Ihre Ergebnisse
verbessern wollen, finden Sie im Kapitel 5 eine Anleitung
für die Fotografie von Planeten und dem Mond. Das Kapitel 6 ist der Fotografie der Sonne gewidmet und stützt sich
stark auf die in Kapitel 5 erlernten Techniken. In Kapitel 7
werden schließlich Aufnahmen von Kometen, Asteroiden,
Sternen, Nebeln und Galaxien erläutert.
EIN SCHRITT IN RICHTUNG WISSENSCHAFT
Sie mögen sich fragen: Warum sollte man sich als Amateur mit der Fotografie des Himmels befassen, wenn
die großen professionellen Teleskope und Raumsonden
heutzutage hervorragende Fotos von Planeten, Nebeln
und Galaxien liefern, die man auf vielerlei Webseiten und
astronomischen Publikationen bestaunen kann? Ein Teil
der Antwort auf diese Frage liegt in dem Verlangen begründet, seine eigenen Bilder der Sterne zu bekommen:
Schließlich machen auch die meisten Touristen, die die
ägyptischen Pyramiden, die Niagarafälle oder die Chinesische Mauer besuchen, ihre persönlichen Fotos, obwohl
doch diese Orte schon millionenfach abgelichtet und in
prächtigen Bildbänden publiziert wurden. Das Vergnügen am Fotografieren des Himmels ist eine natürliche
Folge der visuellen Beobachtung des Nachthimmels, in
erster Linie weil die Fotografie mit Langzeitbelichtungen
viel tiefere und farbenprächtigere Blicke auf schwer zu
erkennende Objekte wie Nebel und Galaxien ermöglicht.
Darüber hinaus ereignen sich permanent viele Arten von Himmelsphänomenen. Wenn wir von einem
Ereignis wie einem Meteoritschauer, einer Finsternis,
dem Auftreten eines riesigen Sonnenfleckens, einer Sonneneruption oder der Sichtung eines schönen Kometen
beeindruckt sind, ist die Astrofotografie eine Möglichkeit, diese Erinnerung zu bewahren und mit anderen zu
teilen, die sie nicht erfahren haben.
Außerdem ist es durchaus möglich, über die rein ästhetischen Aspekte der Astrofotografie hinauszugehen
und seine Bilder von Himmelskörpern für das Studium
von deren Verhalten zu verwenden und die physikalischen Mechanismen zu erschließen, die sie steuern – und
auf diese Weise sogar neue Erkenntnisse zu gewinnen.
In manchen Fällen können fortgeschrittene Amateure
xii
die Profis bei ihrer Arbeit unterstützen, die – obwohl sie
sicherlich viel bessere Kenntnisse und Mittel besitzen –
jedoch so wenige sind, dass es für sie unmöglich ist, einen
Himmelskörper stetig zu beobachten. Die potenziellen
Themen einer solchen Forschung sind zahlreich und
erfordern meist keine technischen oder wissenschaftlichen Kenntnisse der Bildgebung über das hinaus, was
in diesem Buch beschrieben wird. Astronomiesoftware
zur Auswertung steht ebenfalls reichlich zur Verfügung:
Solche gibt es zur Messung der Sternhelligkeit (Photometrie), zur Errechnung von Positionen und Bahnverläufen
(Astrometrie) und zur Analyse von Spektrallinien (Spektroskopie). Hier nur einige der häufigsten wissenschaftlichen Themen:
ff Suche nach Novae und Supernovae und die Überwachung ihrer unterschiedlichen Helligkeiten
ff Untersuchung von Helligkeitsunterschieden diverser
Sterne inklusive der Suche nach extrasolaren Planeten
ff Suche nach neuen Asteroiden oder Kometen und die
Bestimmung ihrer Bahnen
ff Bestimmung der chemischen Zusammensetzung
von Sternen und Kometen sowie Erfassung bestimmter physikalischer Eigenschaften wie etwa von Geschwindigkeit und Temperatur
ff Beobachtung der atmosphärischen Aktivität der
größten Planeten, darunter Aufzeichnungen der
Entwicklung der Staubringe und Wirbelstürme des
Jupiter, der saisonalen Zyklone auf dem Saturn, der
riesigen Sandstürme und der Veränderungen der polaren Eiskappen auf dem Mars
Beobachtung
der Sonnenaktivität
ff
Wie man dieses Buch am besten liest
xiii
xiv

Kapitel 1
Astrofotografie ohne
Teleskop
Der Besitz eines astronomischen Teleskops –
eines Refraktor- oder Spiegelteleskops – ist für
die Fotografie des Himmels nicht unbedingt
erforderlich. Die schönsten mit dem bloßen
Auge erkennbaren Anblicke des Himmels
können Sie mit derselben Digitalkamera aufnehmen, mit der Sie Ihre Freunde und Familie
fotografieren.
Auf den Himmelsäquator zentrierte Sternspuren, die auf der Südhalbkugel in Afrika
(Angola) mit einer DSLR und einem 16 mm-Weitwinkelobjektiv aufgenommen
wurden. Das Bild wurde in östliche Richtung fotografiert, wobei die Sterne aufgingen und um den Himmelssüdpol (rechts im Bild) und den Himmelsnordpol (links
im Bild unter dem Horizont) rotierten. Das leichte Glühen in der Mitte des Bildes
stammte weder vom Morgengrauen noch von Lichtverschmutzung, sondern vom
Zodiakallicht.
1
Kapitel 1 Astrofotografie ohne Teleskop
Die in der Reichweite von einer auf einem Stativ montierten Digitalkamera befindlichen Himmelskörper und
astronomischen Ereignisse sind zahlreich: Sternbilder,
Sternspuren, Planetenkonjunktionen, Mondsicheln, der
Erdschein, Meteoriten und sogar Satelliten. Der Amateur
auf Reisen kann sogar das Glück haben, Zodiakallicht,
Polarlichter, Mond- und Sonnenfinsternisse fotografieren
zu können. Für Himmelsbeobachter und Einsteiger in die
Astrofotografie sind diese Motive ideal, um mit dem Gebrauch ihrer Kamera und den nächtlichen Bedingungen
vertraut zu werden. Erfahrene Astrofotografen erschaffen
auf diese Weise wunderbare Fotos von Himmelskörpern,
die man mit bloßem Auge sehen kann.
Natürlich liegen nicht alle Himmelskörper in Reichweite einer digitalen Spiegelreflexkamera (DSLR). Detailreiche Blicke auf Planeten, die Sonne, den Mond, Galaxien
und Nebel erfordern ein astronomisches Teleskop mit
einer motorgetriebenen Montierung, wie wir in den späteren Kapiteln sehen werden. Die Langzeitbelichtungen,
die Objekte wie Sternspuren oder Meteoriten erfordern,
sind auf die leistungsfähigste und vielseitigste Art von
Digitalkameras beschränkt: die DSLR.
Kameras und ihre Einstellungen
Kompakt-,Bridge- und digitale
Spiegelreflexkamera (von oben nach
unten). Bridgekameras liegen irgendwo zwischen den beiden anderen
Kategorien: Deren Objektiv lässt sich
zwar nicht wechseln, sie bieten aber
mehr manuelle Einstellmöglichkeiten
als Kompaktkameras.
2
Digitalkameras lassen sich in zwei große Hauptkategorien
einteilen: Kompakt- und Spiegelreflexkameras (DSLRs).
Die Kameras der ersten Kategorie haben in der Regel ein
nicht wechselbares Zoomobjektiv. Die Kameras der zweiten Kategorie ermöglichen Ihnen die Sicht auf das Motiv
durch ein wechselbares Objektiv und bieten ausgefeilte
Funktionen (die nicht immer in der Astrofotografie nützlich sind) und eine bessere Bildqualität. Da Smartphones
ein nicht wechselbares Objektiv, einen kleinen Bildsensor
und Automatikfunktionen enthalten, fallen sie in die Kategorie der Kompaktkameras.
Unter der Vielzahl der Kamerafunktionen ist die
wichtigste die manuelle Belichtungseinstellung. In der
Astrofotografie bedarf es keiner komplizierten Modi und
Sonderfunktionen. Nur ein Modus ist wichtig: manuell.
Als Astrofotograf muss man Belichtungszeit und Blende
frei wählen können, da die Belichtungsautomatik bei
der Fotografie kleiner oder unscheinbarer Himmelskörper selten zuverlässig funktioniert. Die manuelle Belichtungseinstellung ist bei allen DSLRs möglich, doch leider
nicht bei allen Kompaktkameras. Bei manchen von diesen
gibt es jedoch Motivprogramme wie z.B. Nachtszene oder
DIE BLENDE
Bei einem Teleskop oder einem Objektiv ist die Blende
der Durchmesser der Öffnung (Eintrittspupille), der die
Lichtintensität bestimmt, die das System empfängt.
Im Gegensatz zu astronomischen Teleskopen haben
Objektive für die normale Fotografie eine Gruppe von
Blendenlamellen, die die Blende wie die Iris im Auge
einstellen. Bei einem Objektiv wird die Blende normalerweise als Verhältnis zwischen der Brennweite und
dem Durchmesser der Blendenöffnung angegeben.
Ein kleiner Blendenwert entspricht einer großen Blendenöffnung. Ein Objektiv wird üblicherweise durch
seine Brennweite und seinen kleinsten Blendenwert
charakterisiert. Das Nikon-Objektiv 24mm 1:2,8D hat
beispielsweise die Blendeneinstellungen 2,8, 4, 5,6, 8,
11, 16 und 22. Bei Zoomobjektiven bleibt die maximale
Blendenöffnung entweder über den ganzen Brennweitenbereich konstant oder sie ändert sich im Brennweitenverlauf. Achten Sie darauf, dass das Verhältnis der
Blendenwerte von einem zum nächsten 1:1,4 beträgt,
die Lichtmenge jedoch, die durch die Blende fällt, sich
von einer Stufe zur nächsten um den Faktor 2 (des
Quadrats von 1,4) unterscheidet. In der Astronomie, wo
es selten zu viel Licht gibt, bevorzugen die Fotografen
oftmals die volle Blendenöffnung. Allerdings ist die
Abbildungsqualität preisgünstiger Objektive bei dieser
Einstellung oftmals nicht so gut, sodass es in solchen
Fällen angebracht ist, die Blende um ein oder zwei Stufen zu schließen.
Sternenhimmel, die es Ihnen ermöglichen, eine Belichtung
von mehreren Sekunden bei voll geöffneter Blende zu machen. Die Qualität solcher Aufnahmen ist verständlicherweise nicht so gut wie von einer DSLR.
Ein weiterer Vorteil der DSLR gegenüber einer Kompaktkamera ist die Möglichkeit, die Autofokusfunktion
auszuschalten und manuell scharfzustellen. Man kann
zwar versuchen, den Autofokus auf einen hellen Stern
oder einen Planeten zu richten, erwarten Sie aber nicht
zu viel, da die meisten Kameras bei solchen Objekten
keinen Fokus finden. Es ist angebracht, die Schärfe der
Aufnahme auf dem LCD-Display der Kamera zu überprüfen und dabei die maximale Vergrößerung der Ansicht zu
wählen. Oftmals ist es nötig, bei manueller Fokussierung
die richtige Schärfeeinstellung durch mehrfaches Probieren zu ermitteln. Falls Ihre DSLR eine Möglichkeit zum
Kameras und ihre Einstellungen
Live-View auf dem Display bietet, benutzen Sie diesen
gerne bei maximaler Vergrößerung, da dies viel genauer
ist, als durch den optischen Sucher zu fokussieren. Auf
den meisten Wechselobjektiven gibt es eine Markierung
für die Unendlich-Einstellung, doch reicht diese selten
für genaues Fokussieren aus. Bei den meisten Kompaktkameras kann man nicht manuell fokussieren, doch die
Bei einer DSLR sind Belichtungszeiten von über 30 Sekunden mit
Motivprogramme für Sternenhimmel stellen den Fokus
der Einstellung B (bulb) möglich.
automatisch auf unendlich.
Die Belichtungszeit ist die Zeit, während der das Licht
auf den Sensor trifft. Motive bei schwachem Licht erforwenn Zoomobjektive praktischer erscheinen. Objektive
dern längere Belichtungszeiten. In der Astrofotografie
mit Festbrennweiten sind oft lichtstärker und weisen eine
können die Belichtungszeiten zwischen 1/8000 Sekunden
größere Schärfe in den Bildecken auf. Ein einfaches 50 mm-­
und mehreren Minuten betragen.
Objektiv etwa bietet meist eine sehr gute optische Leistung
Bei der Wahl einer Kamera ist es wichtig, auf die
zum überschaubaren Preis. Die manuellen Objektive des
Herstellers Samyang haben ebenfalls ein hervorragendes
längste mögliche Belichtungszeit zu achten. Im Gegensatz zu DSLRs, bei denen die langen Belichtungszeiten
Preis-Leistungs-Verhältnis und das Fehlen eines Autofokus
nicht begrenzt sind, erlauben die meisten Kompaktkaist in der Astronomie kein Problem. Die Webseiten LensTip
(www.lenstip.com) und Photozone (www.photozone.de)
meras keine längeren Belichtungen als 30 Sekunden. Bei
enthalten ausführliche Tests zahlreicher Objektive.
manchen Kompaktkameras liegt diese Obergrenze sogar
Spiegellose Systemkameras sind noch nicht so lange
bei nur wenigen Sekunden. Von daher ist es mit ihnen
auf dem Markt. Mit den Spiegelreflexkameras haben sie
nicht möglich, Objekte zu fotografieren, die Belichtungen
viele Vorteile gemeinsam: Wechselobjektive (wenn auch
von mehreren Minuten erfordern, wie etwa Sternspuren
mit geringerer Auswahl), manueller Modus und die Mögoder Meteoriten. Bei Kompaktkameras ist diese Beschränlichkeit langer Belichtungszeiten. Viele dieser Systemkakung technisch begründet, da Belichtungen, die länger
als ein paar Sekunden dauern, zu sehr schlechten und
meras haben keinen optischen Sucher, doch das ist für
wahrscheinlich unbrauchbaren Bildern führen.
die Astrofotografie kein Ausschlusskriterium. Spiegellose
Einen Blendenwert der maximalen Blendenöffnung von
1,4 oder 2,0 bei einer FestbrennBrennweite
Bildwinkel bei 24 × 36mm- Bildwinkel eines APS-C- Belichtungszeit für eine
Sensor (DSLRs und Brenn- Sensors (DSLR)
5 Pixel große Bewegungsweite oder von 2,8 bei einem
weitenäquivalente von
unschärfe am HimmelsZoomobjektiv bezeichnet man als
Kompaktkameras)
äquator
lichtstark. Solche Objektive sind
10 mm
100° × 122°
74° × 97°
35 sec
für die meisten astronomischen
90° × 112°
64° × 88°
30 sec
12 mm
Motive von Vorteil, da deren Licht
81° × 104°
56° × 78°
26
sec
14
mm
recht schwach ist. Bei Kompaktka74° × 97°
50° × 71°
22
sec
16
mm
meras sind nur die Einstellungen
62° × 84°
41° × 60°
17 sec
20 mm
des »optischen Zooms« sinnvoll,
53° × 74°
35° × 51°
14 sec
24 mm
da der sogenannte Digitalzoom
lediglich einen vergrößerten Aus46° × 66°
30° × 45°
12 sec
28 mm
schnitt der Bildmitte liefert und
37° × 53°
24° × 35°
10 sec
36 mm
keine weiteren Details enthält.
27° × 40°
17° × 26°
7 sec
50 mm
Von daher ist diese Funktion
16° × 24°
10° × 15°
4 sec
85 mm
nutzlos, da man einen solchen
14° × 20°
8,5° × 13°
3,5 sec
100 mm
Ausschnitt auch später am Com10° × 15°
6,5° × 10°
2,5 sec
135 mm
puter erzeugen kann. Vergessen
7° × 10°
4,5° × 6,5°
1,5 sec
200 mm
Sie nicht die Objektive mit Fest4,5° × 7°
3° × 4,5°
1 sec
300 mm
brennweiten bei DSLRs, auch
Das LCD-Display dieser Kompaktkamera
zeigt alle notwendigen Einstellungen für
die Astrofotografie (hier gelb markiert):
• Blitz: ausgestellt
• Fokus: unendlich (∞-Symbol)
• Selbstauslöser (2 Sekunden,
eingeschaltet)
• Belichtungsmodus: manuell (M)
• Weißabgleich: Sonnenlicht (Sonnensymbol)
Der Bildwinkel hängt nur von der Brennweite und der Größe des Sensors ab. Die
Brennweiten in den ersten Zeilen entsprechen Weitwinkelobjektiven, die letzten
Teleobjektiven. Die zweite Spalte bezieht
sich auf DSLRs mit einem Sensor der
Größe 24 × 36 mm (Vollformat) bzw. die
Brennweitenangaben auf Kompakt- und
Bridgekameras mit sehr viel kleineren
Sensoren, die häufig als Äquivalent einer
Kleinbild- oder digitalen VollformatSpiegelreflexkamera angegeben werden.
(Dieses Äquivalent steht für die Brennweite, die man bei einem Sensor von
24 × 36 mm einsetzen müsste, um damit
den gleichen Bildwinkel zu erzielen.
Ein APS-C-Sensor (dritte Spalte) steht
für DSLRs und spiegellose Systemkameras, deren Sensormaße ca. 15 × 23 mm
betragen. Bei Ultraweitwinkelobjektiven
(weniger als 16 mm) kann der Bildwinkel
aufgrund der Verzeichnung nur näherungsweise angegeben werden. In der
letzten Spalte steht die Belichtungszeit
für eine erdrotationsbedingte Bewegungsunschärfe von 5 Pixeln bei der
gebräuchlichsten Pixelgröße von 5 μm.
Rückt das Blickfeld näher in Richtung
Himmelspol, kann man diese maximale
Belichtungszeit verlängern; bei 60° Deklination etwa um das Doppelte.
3
Kapitel 1 Astrofotografie ohne Teleskop
Genau wie TheSkyX (Seite 196) helfen
Stellarium und Starry Night bei der
Vorbereitung einer Aufnahmesitzung,
indem sie ein realistisches Abbild des
Himmels an einem bestimmten Ort
und zu einer definierten Zeit liefern.
Zusätzlich liefern sie den Bildausschnitt
der Kamera, die an ein Objektiv oder ein
Teleskop montiert ist. In diesem Beispiel
umfasst ein 10 mm-­Objektiv in Verbindung mit einem APS-C-Sensor, was einem
16 mm-Objektiv bei einem 24 × 36 mm
großen Sensor (rotes Rechteck) entspricht,
die Milchstraße vom Horizont (Canis
Major) bis zum Zenit (Auriga). Das grüne
Rechteck entspricht 16 bzw. 24 mm, das
blaue 24 bzw. 40 mm und das weiße
50 bzw. 85 mm. Das weiße Feld deckt so
gerade das Sternbild Orion ab.
4
Systemkameras für Einsteiger
haben Sensoren, die kaum größer sind als die von Kompaktkameras. Systemkameras mit
größerem Sensor (APS-C) sind
also geeigneter. Bevor Sie sich
zum Kauf einer spiegellosen
Systemkamera entscheiden,
stellen Sie sicher, dass Sie einen Fernauslöser verwenden
können, mit dem sich Aufnahmen starten und beenden
lassen.
Zum Fotografieren der
meisten im Rest dieses Kapitels
erwähnten astronomischen
Motive ist ein Weitwinkelobjektiv (kurze Brennweite)
erforderlich. Die einzige Ausnahme sind Finsternisse, deren
Aufnahmen profitieren, wenn
Sie Teleobjektive mit langer
Brennweite verwenden. Gute Weitwinkelobjektive für
jeden Einsatz bei Astrofotografie mit großen Aufnahmewinkeln haben Brennweiten zwischen 10 mm und 16 mm
und sind für APS-C-Sensoren konstruiert. Dazu zählen
beispielsweise das 16 mm 1:2,8 Zenitar, das 14 mm 1:2,8
Samyang und das 11–16 mm 1:2,8 Tokina. Es ist ratsam,
den vom Objektiv erfassten Bildwinkel abzuschätzen, um
sicherzugehen, dass alle Objekte am Himmel auf das Bild
kommen, oder auch um – je nach Umstand – die optimale
Brennweite festzulegen. Auf der Tabelle auf Seite 3 sind die
Bildwinkel der gebräuchlichsten Brennweiten bezogen auf
die Höhe und Breite der Sensoren aufgelistet.
Wenn es die finanziellen Mittel erlauben, sollten Sie
eine DSLR kaufen, die alle notwendigen Funktionen bietet. Sie bietet eine Bildqualität, die bei Langzeitbelichtungen wesentlich besser ist als die einer Kompaktkamera.
Nur mit einer sehr hochwertigen, teuren Kompakt­
kamera – wie der Canon G1 X bzw. der Sony RX 100 – oder,
noch besser, einer spiegellosen Systemkamera mit relativ
großem Sensor (etwa 1″), RAW-Format, vollständig manuellem Modus und einem lichtstarken Objektiv hat man
wirklich Aussicht auf exzellente Astrofotos.
Bei jeder Kamera, deren Einsatz Sie planen, stellen
Sie bitte sicher, dass sie die beschriebenen Einstellmöglichkeiten für die Astronomie besitzt. Verfallen Sie nicht
dem Pixelwahn. Eine hohe Pixelzahl ist keine Garantie
für gute Bildqualität, genauso wenig wie die Anzahl der
Seiten für die Qualität eines Buches steht! Wichtiger ist
schon die Größe der Pixel, weshalb 24 × 36 mm-Sensoren,
die ja größer sind als APS-C-Sensoren, auch größere Pixel
aufweisen und dadurch eine höhere Bildqualität erzielen
(dafür aber auch teurere Gehäuse und Objektive erfordern). Alle DSLRs von heute, seien sie von Canon, Nikon,
Pentax oder Sony, können hervorragende Ergebnisse in
der Astrofotografie liefern. Bei gleicher Sensorgröße ist
das Objektiv wichtiger als das Gehäusemodell oder gar
die Marke. Aktuelle Modelle haben im Allgemeinen mehr
Pixel als ältere, und dies mag jetzt als Nachteil erscheinen, da die Pixel in aktuelleren Kameras kleiner sind und
dadurch weniger Licht einfangen können. Es ist allerdings
so, dass die Effizienz der Pixel (Kapitel 2) mit der Zeit gesteigert werden konnte, was die Nachteile der Reduktion
der Pixelgröße mehr oder weniger ausgleicht. Kaufen Sie
sich nicht gleich immer das aktuelle Kameramodell, denn
oftmals sind die Unterschiede zum Vorgänger hauptsächlich kosmetischer Natur. Wenn Ihre DSLR allerdings inzwischen mehr als fünf oder sechs Jahre alt ist, sollten Sie
ernsthaft an eine Neuanschaffung denken – oder Ihr Geld
in ein besseres Objektiv investieren!
Heutzutage haben die allermeisten Handys eine eingebaute Kamera. Diese lässt sich für relativ kurze Belichtungen nutzen wie etwa bei Finsternissen, dem Mond usw.,
doch das Fehlen von manuellen Einstellmöglichkeiten
und einem Stativanschluss in Verbindung mit der geringeren Bildqualität (vor allem das Bildrauschen) machen
sie für ernsthafte Astrofotografie unbrauchbar.
WINKEL IN DER ASTRONOMIE
In der Astronomie werden Winkel im Allgemeinen in
Grad (mit dem Symbol °) angegeben. Die Grade werden in Bogenminuten (mit dem Symbol ′) unterteilt,
die 1/60 eines Grades betragen. Die Bogensekunden
(Symbol ″) betragen wiederum 1/60 einer Bogen­
minute. Mit einem Winkel kann man die augenscheinliche Größe eines Objekts angeben. Die Größe
des Vollmonds beträgt beispielsweise 1/2°. Mit einem
Winkel kann man auch den Abstand zwischen zwei
Himmelskörpern angeben. So stehen die Sterne Castor
und Pollux 4° auseinander. Wenn Sie Ihren Arm ausstrecken, entspricht Ihre geöffnete Hand etwa 20° und
in die Breite eines Fingers 1,5° bis 2°.
Kameraanschlüsse und -einstellungen
Wählen Sie einen Stativkopf, mit dem Sie Hochformataufnahmen machen (links) und nach
oben zum Zenit schwenken können (rechts).
Kameraanschlüsse und -einstellungen
Die Astrofotografie erfordert, dass Sie Ihre Kamera auf einem Stativ montieren. Aus der Hand zu fotografieren, ist
außer bei Teilfinsternissen unmöglich, da die Belichtungszeiten immer mehr als eine Sekunde betragen. Eine Faustregel in der Fotografie lautet, dass die längste Verschlusszeit, die man aus der Hand noch gut fotografieren kann,
dem Kehrwert der verwendeten Brennweite entspricht
(z.B. 1/50 s bei einem 50 mm-Objektiv). Der Bildstabilisator (Verwacklungsschutz) von Kameras und Objektiven ist
in der Astrofotografie überwiegend unwirksam und muss
bei Verwendung eines Stativs ausgestellt werden.
Sie befestigen Ihre Kamera auf einem Stativ, indem Sie
die Stativschraube in das Gewinde unten an Ihrer Kamera
schrauben. Eine horizontale Ausrichtung der Kamera
(Querformat) ist mit jedem Stativkopf möglich, doch
am besten kauft man sich ein Stativ mit einem Kopf, der
auch die vertikale Ausrichtung (Hochformat) ermöglicht.
Das Stativ sollte stabil genug sein, um das Gewicht Ihrer
Kamera zu tragen; eine leichte Kompaktkamera benötigt
ein nicht ganz so stabiles Stativ wie eine DSLR mit einem
schweren Objektiv. Wenn man die Landschaft auf der Erde
mit in sein Motiv einschließt, hilft eine Wasserwaage sicherzustellen, dass der Horizont im Bild waagerecht erscheint. Ein auch nur leicht gekippter Horizont wirkt sehr
störend! Im Fotozubehörhandel gibt es praktische kleine
Wasserwaagen, die man am Blitzschuh seiner Kamera
befestigt.
Ein Fernauslöser (drahtlos oder kabelgebunden) ist sehr hilfreich, um
Kameraerschütterungen zu verhindern.
Bei sehr kurzen Belichtungszeiten können Sie den Auslöser mit Ihrem Finger betätigen, falls das Stativ stabil
genug ist. Das klassische Vorgehen zum erschütterungsfreien Auslösen ist die Verwendung des Selbstauslösers
der Kamera, wodurch das Bild 2–10 Sekunden nach Betätigung des Auslösers aufgenommen wird. Fast ein Muss
ist ein Fernauslöser. Die Hersteller von DSLRs haben meist
optionale Fernauslöser im Programm; manche sind drahtlos, manche kabelgebunden, manche haben nur einen
Druckknopf und andere wiederum (die teureren) arbeiten
als Intervalometer und ermöglichen automatische Aufnahmesequenzen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Kamera vom Computer aus zu bedienen, falls der
Kamerahersteller für diesen Zweck ein Fernsteuerungsprogramm anbietet.
Bevor Sie ein Bild aufnehmen, vergessen Sie bitte nicht,
den Blitz (es sei denn, sie wollen den Vordergrund ausleuchten) und den Bildstabilisator auszuschalten, falls
Sie einen haben. Wählen Sie die größte Auflösung und
das JPEG-Format mit der höchsten Bildqualität. Falls Ihre
Kamera das RAW-Format anbietet und Sie mit der Verarbeitung solcher Dateien vertraut sind, zögern Sie nicht,
es zu benutzen. Wählen Sie die geringstmögliche Schärfungseinstellung, da die Schärfung das Bildrauschen
verstärkt. Meiden Sie sehr hohe ISO-Einstellungen und
wählen mittlere Werte (ISO 200 bis 1600), vor allem bei
Kompakt- und Bridgekameras. Beim RAW-Format ist die
ISO-Einstellung nicht ganz so kritisch, da das Wichtigste
die auf den Sensor auftreffende Lichtmenge ist, die nur
5
Kapitel 1 Astrofotografie ohne Teleskop
Eine Planetenansammlung im Mai 2002
über dem Versailler Schloss, mit einer
Bridgekamera bei 1 Sekunde Belichtungszeit mit 35 mm Weitwinkel- (links) bzw.
140 mm Teleeinstellung (rechts, Bildausschnitt) fotografiert. Venus und Mars
gesellen sich zu der dünnen Mondsichel
und der Jupiter ist in der oberen linken
Bildecke zu sehen. Mehrere Sterne aus
den Sternbildern Fuhrmann (Auriga) und
Stier (Taurus) sind ebenfalls zu erkennen.
von Blende und Belichtungszeit abhängt. Eine höhere
ISO-Einstellung ergibt auf dem Bildschirm ein helleres
Bild, da das Signal innerhalb der Kamera und mit ihm das
Bildrauschen lediglich verstärkt wird. Im Anhang 7 dieses Buches wird beschrieben, wie man die optimale ISOEinstellung einer jeden DSLR bestimmt. Meiden Sie den
automatischen Weißabgleich, da die Farben dann nicht
vorhersehbar sind. Wählen Sie stattdessen die Einstellung
für Tageslicht bzw. Sonne, was einer Farbtemperatur von
5500 K (Kelvin) entspricht. Wenn Sie bei äußerst starker
Lichtverschmutzung fotografieren, können Sie versuchen,
die Einstellung für Glühlampen bzw. Kunstlicht (3000 K
bis 4000 K) zu verwenden, um die rötliche Einfärbung
des Himmels zu reduzieren. Der Nachteil dieser Einstellung ist, dass sie den Sternen und der Milchstraße einen
bläulichen Farbstich gibt. Die Sterne sollten in der Regel
weiß erscheinen und die Milchstraße in einigen dichten
Bereichen ein Hauch von Gelb oder Rot aufweisen. Bedenken Sie, dass, wenn Sie im RAW-Format fotografieren,
die Einstellung des Weißabgleichs keinen Einfluss auf
den eigentlichen Inhalt der RAW-Datei hat. Sie können
ihn bei der Konvertierung der RAW-Datei in ein Farbbild
noch ändern.
Einer der Vorteile der digitalen Technik bei der Astrofotografie ist, dass Sie so viele Bilder aufnehmen können,
wie Sie wollen, und sich diese gleich nach der Belichtung
auf dem LCD-Display der Kamera begutachten lassen. Sie
können ganz einfach Bildausschnitt, Fokussierung und
6
Belichtung anpassen, bis Sie die besten Einstellungen
gefunden haben. Berücksichtigen Sie, dass das Bild auf
einem LCD-Display in dunkler Umgebung sehr geschönt
wirken kann. Die Objekte sehen unter diesen Bedingungen
häufig heller, schärfer und kontrastreicher aus als das Bild,
welches Sie später auf Ihrem Computermonitor sehen.
Astronomische Motive
Planetenkonjunktionen
Manchmal sieht man mit dem bloßen Auge mehrere
Planeten (Merkur, Venus, Mars, Jupiter und Saturn) und
meint, dass sie im gleichen Bereich des Himmels eng
zusammen mit dem Mond und hellen Sternen stehen.
Dieser Eindruck ist jedoch oftmals nur die Folge unserer
Perspektive – die tatsächlichen Entfernungen von der Erde
und die Abstände zwischen ihnen weichen stark voneinander ab. Solche Gruppierungen sind sehr einladend und
leicht zu fotografieren. Man sieht sie meistens bei Dämmerung, entweder am westlichen Abendhimmel oder
morgens im Osten.
In Astronomie-Zeitschriften finden sich in der Regel
Ankündigungen solcher Konjunktionen mit Angaben
über die Winkelabstände zwischen den Himmelskörpern,
wodurch man vorher festlegen kann, welche Brennweite
man verwendet (vgl. dazu Tabelle auf Seite 3). Wählen Sie
den Bildausschnitt für die Gruppe solcher Himmelskörper
Astronomische Motive
Diese Großaufnahmen von Gürtel
und Schwert des Orion entstanden mit
zunehmenden Belichtungszeiten und
demonstrieren die Bewegungsunschärfe
infolge der Erdrotation.
nicht zu eng, weil ein Foto, das nur mehrere helle Punkte
zeigt, den Maßstab schwer erahnen lässt. Der Betrachter
würde nicht erkennen, ob das Foto mit einem Tele- oder
einem Weitwinkelobjektiv aufgenommen wurde. Versuchen Sie stattdessen, einen gut gewählten Vordergrund
in das Foto mit einzuschließen, etwa eine schöne Landschaft, ein Gebäude oder ein Denkmal. Eine schmale
Mondsichel zusammen mit etwas Erdschein, zwei bis vier
Tage vor oder nach Neumond, unterstreicht solche Fotos
künstlerisch und vermittelt einen Eindruck vom Maßstab
und den Winkelabständen zwischen den Planeten.
Sternbilder und die Milchstraße
Die meisten Sternbilder lassen sich mit einem 50 mmObjektiv bei Verwendung von Kleinbildfilm oder Vollformatsensor (bzw. einem 35 mm-Objektiv in Verbindung
mit einem APS-C-Sensor) vollständig abbilden. Das Fotografieren von Sternbildern mit einer feststehenden Kamera wird nur durch ein großes Problem kompliziert: Da
sich die Erde um ihre eigene Achse dreht, scheint es so,
als ob sich das Himmelsgewölbe in die entgegengesetzte
Richtung dreht. Anfänger der Astrofotografie sind stets
überrascht von der Geschwindigkeit dieser Bewegung. Am
Himmelsäquator beträgt sie immerhin 15 Bogensekunden pro Sekunde, was 1/2° in 2 Minuten entspricht. Diese
Zeit reicht, dass sich Sonne oder Mond um ihren ganzen
Durchmesser weiterbewegen. Die Winkelgeschwindigkeit
nimmt in Richtung Himmelspol ab und beträgt 10″ pro
Sekunde bei einer Deklination von 50° und 5″ pro Sekunde
bei 70°.
Schauen wir noch einmal auf die Tabelle auf Seite 3
und schauen uns ein Beispiel für ein 20 mm-Objektiv auf
einer DSLR mit APS-C-Sensor an. Der Bildwinkel beträgt
40° × 60°. Nehmen wir an, der Sensor enthält 16 Mega­
pixel, so enthält das Bild 3300 × 5000 Pixel. Eine einfache Division zeigt uns, dass jedes Pixel einen Winkel
von 60/5000 = 0,012°, also 43″ abbildet (diese Kenngrößen nennt man auch Sampling; die Berechnung wird in
Kapitel 4 noch genauer erklärt). Deshalb reicht bei einem
Stern in der Nähe des Himmelsäquators eine Belichtungszeit von nur 4 Sekunden aus, um eine Verwischung (Bewegungsunschärfe) von 1 Pixel auf dem Foto zu bewirken.
Selbst wenn das resultierende Bild verkleinert wird, um
auf dem Computermonitor dargestellt zu werden, wird
schnell klar, warum Belichtungszeiten, die über 15 Sekunden hinausgehen, mit solch einer Ausrüstung nicht sinnvoll sind. Glücklicherweise reicht eine solche Aufnahme
aus, um die Milchstraße und alle mit dem bloßen Auge
erkennbaren Sterne festzuhalten, vor allen Dingen wenn
man ein lichtstarkes Objektiv mit einer Anfangsöffnung
von 1:1,8 oder 1:2,8 einsetzt. Die längste noch akzeptable Belichtungszeit ist entgegengesetzt proportional
zur Brennweite des Objektivs. Der Wechsel von einem
50 mm- zu einem 24 mm-Objektiv beispielsweise erlaubt
die Verdopplung der Belichtungszeit. Die Wahl des Objektivs hängt von der Größe des Ausschnitts ab, den man
vom Himmel ablichten möchte, und davon, wie viel Bewegungsunschärfe man zulässt.
Für Aufnahmen von der Milchstraße sind ISO-Einstellungen zwischen 800 und 3200 üblich.
Mit Ausnahme der Finsternisse ist es für die Fotografie astronomischer Motive notwendig, sich von Städten
und Straßenbeleuchtungen fernzuhalten. Anderenfalls
werden die Sterne mit einem grünen oder orangefarbenen Schleier durchzogen, der durch den ärgsten Feind des
Astronomen verursacht wird – die Lichtverschmutzung.
Aus dem gleichen Grund sollte man aber auch einen Volloder Dreiviertelmond meiden, es sei denn, man nutzt
ihn, um die Landschaft auszuleuchten. Natürlich ist ein
wolkenfreier Himmel ebenfalls sehr wichtig. Selbst ein
leichter hoher Wolkenschleier wirkt sich sehr ungünstig
auf die Astrofotografie aus.
7
Kapitel 1 Astrofotografie ohne Teleskop
LICHTVERSCHMUTZUNG
Trotz der UNESCO-Erklärung, dass der Nachthimmel
der ganzen Menschheit gehöre, werden die Plätze in
Industrienationen, von denen aus man das Universum,
durch das unserer Planet schwebt, in voller Pracht bewundern und fotografieren kann, immer rarer. Zwischen Straßenlampen, die mehr Licht in den Himmel
als auf den Boden abgeben, permanent angestrahlten
Gebäuden, Skybeamern und jeder Menge Leuchtreklame wird es immer schwieriger, sich dem Einflussbereich urbaner Beleuchtung zu entziehen. Das wichtigste Hilfsmittel für den Astronomen ist daher nicht
das Teleskop, sondern das Auto!
Die Initiative International Dark Sky Association
versucht weltweit Beleuchtungshersteller und Kommunen auf sinnvollere Beleuchtungslösungen aufmerksam zu machen, die für nachtaktive Tiere, Zugvögel, Astronomen und letztlich auch für die städtischen
Kassen weniger schädlich sind. Die Initiative versucht
auch zu verhindern, dass man den Begriff Milchstraße
irgendwann nur noch aus Büchern kennt. Vereinzelt
tragen die Bemühungen bereits Früchte, denn die
Lösungen sind längst bekannt und müssen lediglich
umgesetzt werden: Lichtquellen für dekorative Zwecke
nachts abschalten, Straßenbeleuchtungen installieren,
die ihr ganzes Licht auf den Boden richten, Einsatz von
Bewegungsmeldern, die Lichtquellen nur dann aktivieren, wenn sie benötigt werden, und vieles mehr.
Trotz des Vollmonds, der den Himmel hat blau erscheinen lassen, ist die Milchstraße, die hier von
einem hellen Meteoriten durchkreuzt wurde, auf dieser Aufnahme mit 1 Minute Belichtungszeit
zu sehen. Das Bild entstand mit einem 14 mm 1:2,8-Objektiv und digitalem Vollformatsensor über
dem Wallaman-Wasserfall in Australien.
8
Selbst bei einer Belichtungszeit von 10 Sekunden kann die
Lichtverschmutzung einer Stadt die Astrofotografie stark
beeinträchtigen.
Astronomische Motive
Das Fisheye: ein einzigartiges Objektiv
Das Canon 8–15 mm 1:4 Fisheye-Zoomobjektiv (links) und das preisgünstige Peleng 8 mm 1:3,5 FisheyeObjektiv (rechts)
Ein Fisheye-Objektiv hat eine sehr kurze Brennweite und
ist so konstruiert, dass es das größtmögliche Bildfeld mit
einer DSLR einfängt. Wenn man sie auf den Zenit richtet,
produzieren die Gebräuchlichsten von ihnen mit einem
Blickwinkel von 180° Bilder, die das gesamte Himmelsgewölbe inklusive des Horizonts abbilden. Je nach Charakteristik von Fisheye-Objektiv und Sensor passt dieses
kreisrunde Bild auf die Ausmaße des Sensors oder nicht.
Das kreisrunde Bild eines 8 mm-Fisheye-Objektivs (Sigma,
Canon, Nikon, Peleng, Samyang) misst zwischen 22 mm
und 25 mm und wird daher mit einem Vollformatsensor
vollständig erfasst. Um auf einem APS-C-Sensor ebenso
den vollen Bildwinkel als Kreis abzubilden, braucht man
ein Fisheye-Objektiv mit 4,5 mm Brennweite (Sigma).
Auf dem APS-C-Sensor würde ein 8 mm-Fisheye-Objektiv
den gesamten Sensor bis auf schwarze Ecken ausfüllen.
Mit diesen sehr kurzen Brennweiten sind Belichtungszeiten mit mehreren zehn Sekunden möglich, ohne dass
die Sterne stark verwischen. Aufnahmen mit Fisheye-­
Objektiven sind allerdings besonders anfällig für Lichtverschmutzung, selbst wenn man kilometerweit von Städten
entfernt ist. Auch schlägt sich leicht Feuchtigkeit auf der
hervorstehenden Frontlinse nieder.
Eine 2-Minuten-Aufnahme des gesamten
Südhimmels mit einem Fisheye-Objektiv. Die
Magellanschen Wolken befinden sich in der
Nähe des Horizonts (oben links).
9
Kapitel 1 Astrofotografie ohne Teleskop
Kometen
Hellere, aber dafür umso seltenere Kometen wie HaleBopp, der uns 1997 besuchte, sind mit Belichtungszeiten
von mehreren Sekunden einfach zu fotografieren. Weniger
helle Kometen sind von dunklen Orten aus immer noch
mit dem bloßen Auge sichtbar und erscheinen mit den
Aufnahmetechniken für Sternbilder, die wir im vorigen
Abschnitt behandelt haben, als kleiner verwischter Fleck.
Verlängerung der Belichtungszeit
Um noch mehr Sterne auf das Bild zu bekommen und
auch die Milchstraße besser abbilden zu können, muss
man die Belichtungszeit weiter erhöhen. Um die Auswirkung der Erdrotation auszugleichen, besteht die beste
Lösung darin, die Bewegung des Himmels mithilfe einer
motorgesteuerten äquatorialen Montierung auszugleichen. Diese Technik wird im Kapitel 7 beschrieben.
Bei einer fest montierten Kamera besteht noch die
Möglichkeit, mehrere Aufnahmen mit relativ kurzer Belichtungszeit miteinander zu kombinieren (zu stapeln,
»stacking« genannt), um die Helligkeit einer längeren
Belichtungszeit zu bekommen. Diese Technik funktioniert
am besten ohne sichtbare Elemente der Landschaft, da
diese nicht mehr dazu passen, nachdem man die Sterne
zur Deckung gebracht hat. Ein Bild, das beispielsweise
aus 20 aufeinanderfolgenden Belichtungen mit jeweils
15 Sekunden besteht, wird zwar nicht ganz so gut wie eine
einzelne Aufnahme von 5 Minuten mit einem Nachführsystem, aber sehr viel besser als eine einzelne Aufnahme
mit nur 15 Sekunden Belichtungszeit. Weil sich die Sterne
zwischen den aufeinanderfolgenden Aufnahmen bereits wieder bewegt haben, ist es natürlich notwendig,
vor der Vereinigung der Einzelaufnahmen diese korrekt
in Deckung zu bringen. Dazu geht man in Bildverarbeitungsprogrammen wie Photoshop oder PaintShop Pro
folgendermaßen vor:
1. Öffnen Sie das erste und zweite Bild der Aufnahmeserie und lassen sie sich in der 100 %-Ansicht anzeigen
(1 Kamerapixel = 1 Bildschirmpixel). Liegen die Dateien
im RAW-Format vor, öffnen Sie sie alle gleichzeitig und
nehmen bei jeder Datei die gleichen Helligkeits- und
Kontrasteinstellungen vor.
2. Kopieren Sie das zweite Bild in die Zwischenablage und
fügen es über das erste als neue Ebene ein. Stellen Sie
anschließend die Füllmethode auf »Differenz«.
Der Komet C/2011 L4 (PANSTARRS), mit einem 135 mm-Objektiv bei einer Belichtungszeit von
2 Sekunden unterhalb eines noch sehr dünnen zunehmenden Mondes aufgenommen, war im
Abendlicht des 13. März 2013 mit dem bloßen Auge kaum erkennbar.
10
Astronomische Motive
Je nach Bereich des Himmels und verwendetem Objektiv
bei den Aufnahmen besteht das Übereinanderlegen der
Einzelbilder aus Verschiebungen (horizontalen und vertikalen Bewegungen) oder Rotationen (die ganze Ebene
dreht sich um einen Punkt). Im letzteren Fall muss die
Drehung der jeweiligen Ebene vor der Verschiebung um
einen Winkel stattfinden, den man durch Ausprobieren
herausfinden muss. In Kapitel 7 werden wir sehen, dass
die meisten Programme für die Astrofotografie diese Rotationen und Verschiebungen der Einzelbilder automatisch
vornehmen können, wodurch der ganze Vorgang schneller
und genauer abläuft als bei der hier beschriebenen manuellen Methode.
Legen Sie die Bilder als Ebenen in Photoshop mit der Füllmethode »Differenz« übereinander. Falls die Deckung nicht stimmt,
erscheinen die Sterne doppelt.
3. Mit dem Verschieben-Werkzeug schieben Sie die obere
Ebene in die Position, bei der sie eine zufriedenstellende Deckung der beiden Ebenen erhalten (das Bild
erscheint in einem einheitlichen Schwarz). Anschließend stellen Sie die Füllmethode wieder auf »Normal«.
4. Wiederholen Sie den ganzen Vorgang (ab Schritt 2) mit
dem nächsten Bild der Aufnahmeserie, indem Sie es
mittels Kopieren und Einfügen über das vorhandene
Bild legen.
5. Zum Abschluss versehen Sie alle Ebenen mit der Füllmethode »Negativ multiplizieren« und reduzieren danach alle Ebenen auf eine einzige.
Sternspuren
Mithilfe eines Weitwinkelobjektivs kann man sich manchmal die Erdrotation zunutze machen, um die Bewegung
des Himmelsgewölbes auf die Spitze zu treiben und die
ästhetische Schönheit der Sternspuren um den Himmelspol herum zu zeigen. Dafür muss die Belichtungszeit
deutlich erhöht werden und kann bis zu mehrere Stunden betragen. Für diese Variante der Astrofotografie ist
es äußerst wichtig, sich einen Aufnahmeort fern ab jeder
Lichtverschmutzung zu suchen, da schon eine einzige
Straßenlaterne das Bild verdirbt.
Die Kamera muss natürlich für solche Langzeitbelichtungen ausgelegt sein, sodass eigentlich nur DSLRs
und spiegellose Systemkameras in Frage kommen. Doch
auch eine sehr leistungsfähige Ausrüstung ist nicht frei
von dem Problem aller digitalen Sensoren, das wir noch
Das Himmelsgewölbe ist die scheinbare
Fläche einer imaginären Kugel, auf der
die Himmelskörper projiziert zu werden
scheinen.
Der Komet C/2001 Q4 (NEAT) ließ sich
im Mai 2004 auf der Südhalbkugel
beobachten. Bei der Aufnahme mit 6
Sekunden Belichtungszeit mit einem
200 mm-Objektiv an einer DSLR konnte
die Bewegungsunschärfe infolge der
Erdrotation zwar minimiert werden,
doch war dadurch nur der helle Nukleus
des Kometen erkennbar (links). Bei der
längeren Belichtungszeit von 1 Minute
(Mitte) ist auch der Schweif des Kometen
zu sehen, allerdings auf Kosten der
Bildschärfe. Durch Kombination von
zehn aufeinanderfolgenden Aufnahmen
mit je 6 Sekunden Belichtungszeit ist der
Schweif nach dem Übereinanderlegen
ohne Verwischung erkennbar (rechts).
11
Kapitel 1 Astrofotografie ohne Teleskop
TAU AUF DER LINSE VERMEIDEN
In den meisten Regionen kann sich in weniger
als einer Stunde auf der Frontlinse des Objektivs
Tau absetzen. Eine Schutzkappe über dem Objektiv kann die Taubildung zwar etwas verschieben,
was in der Regel aber nicht ausreicht. Die Lösung
besteht darin, die Frontlinse aktiv zu erwärmen.
Eine einfache Möglichkeit, auf diese Weise die Taubildung für mehrere Stunden zu verhindern, sind
Handwärmer, wie man sie Sport- oder OutdoorHandel bekommt, die man mit einem Gummi- oder
Klettband am Objektiv befestigt. Vom Astronomiezubehör-Hersteller Kendrick sind spezielle Heizungen unterschiedlicher Länge zur Tauverhütung bei
Teleskopen, Okularen, Objektiven usw. erhältlich.
Ein heller Perseiden-Meteor durchquert den Bereich dieser 4-Stunden-Aufnahme (acht Fotos mit je
30 Minuten Belichtungszeit), die auf den nördlichen Himmelspol ausgerichtet ist.
12
ausführlich in den kommenden Kapiteln besprechen werden: das thermische Signal, auch thermisches Rauschen
genannt. Es äußert sich in Form heller, farbiger Punkte,
die sich statistisch im Bild verteilen, die berühmten
heißen Pixel (hot pixels). Heiße Pixel werden mit zunehmender Belichtungszeit stärker sichtbar, sodass man statt
einer einzigen Aufnahme über mehrere Stunden besser
eine Reihe von Fotos macht, bei der die Belichtungszeiten
der Einzelaufnahmen zwischen einer und mehrerer Minuten liegen. Dies hilft auch, das Niveau des Grundsignals zu
senken, da sogar an einem sehr dunklen Aufnahmeort die
Atmosphäre selbst ein wenig Licht abgibt. Die Einzelaufnahmen der Fotoserie können später am Computer mit
der auf Seite 13 beschriebenen Methode vereinigt werden.
Die ISO-Einstellung braucht nicht ganz so hoch zu sein wie
beim Fotografieren der Milchstraße.
Viele DSLRs bieten eine Rauschunterdrückungsfunktion bei langen Belichtungszeiten. Die Kamera macht dann
nach jeder Langzeitbelichtung eine zweite Aufnahme mit
der gleichen Belichtungszeit und öffnet dabei den Verschluss nicht, um dadurch die heißen Pixel zu reproduzieren. Diese zweite Aufnahme wird dann anschließend von
der ersten automatisch abgezogen bevor die Kamera die
Datei auf die Speicherkarte schreibt. Dies ist der Grund,
weshalb die Kamera bei einer einminütigen Belichtungszeit zwei Minuten beschäftigt ist. Obwohl die Rauschunterdrückung für Langzeitbelichtungen bei Sternbildern
und Kometen anzuraten ist, muss sie bei Serienaufnahmen von Sternspuren inaktiviert werden, da sonst zwischen den Einzelaufnahmen zu große Lücken entstehen