Star Adventurer

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

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

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

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

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

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

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

Die Polsucherbeleuchtung ist allerdings sehr wackelig gelöst mit diesem Plastikteil, dass man in die Schiene steckt. Sollte man mit einem Klebstreifen sichern. Irgendwie geht es aber 😉

1707 Star Adventurer

Hier zwei Beispiele:

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

170728 NGC7000 N-Amerika Nebel & Pelikan Nebel

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

170814 M31_44L1mI8_EM12_DC_DBE_ABE_sCC_TGV_SCNR_HTstr_mSTr_mCT_mExT_LHE

 

 

Darks – BIAS – Flats

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

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

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

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

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

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

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

Jetzt die längere Version, aber das Ganze ist, vor allem bei dem Lights in der Tiefe sehr komplex und  verwirrend. Also nur mein Versuch etwas Licht in die Sache zu werfen, für mehr gibt es aber berufenere Webseiten…

Darkframes (Dunkelbilder)

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

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

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

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

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

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

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

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

BIAS

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

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

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

Flats

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

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

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

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

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

Mathematisch gilt: Korrigiertes Bild = (Light-Dark) / (Flat-Bias)

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

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

Praxis

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

 

 

 

Die richtige Belichtung

Wie in der Fotografie auch, ist das Ausgangsmaterial entscheidend für ein gutes Bild. Aus einem falsch belichteten Bild kann man zwar noch versuchen durch Bildbearbeitung einiges zu retten oder besser: kaschieren, aber es erfordert sehr hohes Können.

Leider ist der Himmel meist nicht von bester Qualität, aber man kann zumindest bei der Standortwahl schon einiges berücksichtigen. Möglichst nicht über Lampen hinwegfotografieren oder Dächer. Ersteres verursacht unbeherrschbare Helligkeitsgradienten im Bild, letzteres kann durch aufsteigende Wärme zusätzliches „seeing“ (flimmern der Luft und damit stärker herumtanzende Sterne) bewirken.

Wichtig für uns: Um einen möglichst großen Kontrastumfang aufs Bild zu bekommen so zu belichten, dass im Histogramm der Buckel an der dunklen Seite deutlich vom (meist) linken Rand wegkommt. Er repräsentiert die vielen Pixel des Himmelshintergrund. Alles was heller ist, einige Sterne halt meist, sind in ein paar hellen Pixel die dann auch rechts (die helle Seite) oft  nicht mal sichtbar sind zu finden.
Ist der Himmel heller, wandert der Histogrammbuckel immer weiter Richtung hell. Wenn das zu weit wird, vergibt man Dynamik. Es steht ja nur noch der restliche Teil für Objektinformationen zur Verfügung.

170421 Histogramm der Kamera

Natürlich fotografieren wir nicht in JPG sondern in RAW der Kamera. Heutige Digitalkameras haben ca. 12 Bit Farbtiefe.
Ein JPG Bild aber nur 8 Bit Tiefe. Mit 8 Bit hat man gerade mal 256 Abstufungen (2^8) zwischen Dunkel und Hell. Bei  Farbbildern hat man ja 3 Farben: Rot/Grün/Blau = RGB das ergibt dann die besagten 16,77 Mio Abstufungen. Klingt viel, ist es auch, denn für unsere Auge reicht das vollkommen aus.
12 Bit bedeuten schon 4096 Abstufungen (8*2*2*2*2). Das bedeutet schon ein gewaltiger Anstieg der Dynamik!
Merke: Jedes Bit mehr bedeutet: Man kann bei einem gerade gesättigten Pixel doppelt so lange belichten, ohne dass es ausbrennt.Das bedeutet aber auch, wenn man hinterher, wenn viele Bilder addiert werden, dass man bald nicht mehr mit einem 16 bit Format auskommt, sondern dann mit 32 Bit Fileformat arbeiten muß.  Bei TIFF ist man ja in der Farbtiefe an sich nicht begrenzt, aber nur wenige Programme können mit 32 bit TIFF umgehen. Speziell in der Astrofotobearbeitung hat sich da das FITS Format durchgesetzt. Am Ende der Bearbeitung reduziert man dann das Bild wieder auf das übliche JPG.Vom fixen Fotostativ wird man aber schnell merken: Man kann, abhängig von der Brennweite nur im Sekunden Bereich belichten, ohne dass die Sterne merklich zu Eiern oder Strichen verformt werden. Bedingt durch die Erdrotation. Dabei ist die Geschwindigkeit bei den Himmelspolen am langsamsten, am schnellsten beim Himmelsäquator.Als Anhaltspunkt:
Beim Olympus Extremweitwinkel 7mm (=14mm KB) ist gerade noch eine Belichtungszeit von 15-20 Sekunden möglich, ohne dass Sterne all zu sehr in die Länge gezogen werden! Bei weniger Weitwinkel entsprechen viel kürzer!

Die Bewegung der Sterne am Himmel ist je nach dem auch unterschiedlich schnell. Am Himmelsäquator ist sie am schnellsten, an den Polen am langsamsten. Für 08/15 Bilder der Milchstraße  kann man bei Olympus Kameras noch mit der Formel 120/Brennweite rechnen, dennoch wird man bei kleinen Lichtpunkten sehen, dass sie in die Länge gezogen werden. Bei dicken fetten, Sternen oder wenn man nicht genau scharf stellen konnte, wird man die kleine Wanderung nicht so schnell sehen. Wer z.B. das hochauflösende mFT75/1.8 mal in Himmelsäquatornähe einsetzt und ganz kritisch das Ergebnis begutachtet, wird sehen, dass die Faustregel für die längst mögliche Belichtungszeit nur 60/Brennweite betrifft. Das währen also nicht mal 0,8 Sekunden bei den 16 MPixel Sensoren (Pixelgröße 3,8µm). Bei einer E-M1.II / PenF die den 20 MPixelsensor haben ist die Pixelgröße nur noch 3,3 µm, entsprechend müsste man noch kürzer belichten.

Also einfach probieren, wie weit man gehen kann / will. Um also mehr benötigtes Licht in dieser Zeit auf den Sensor zu bringen gibt es nur ein paar Möglichkeiten: Lichtstärkere Optik oder höhere ISO. Für einen Einstieg und Sternenfelder zu fotografieren um in aller Ruhe dann am Bild den Sternenhimmel kennen zu lernen, reicht das. Probatestes Mittel aber ist eine Nachführung, wie z.b. der SkyWatcher „StarAdventurer„. Wenn man mal die Hürden einer genauen Ausrichtung überwunden hat, kommt man da je nach Brennweite auf jeden Fall auf 2 Minuten Belichtungszeit. Bei ISO800 und F4 ist das Zentrum der Andromeda Galaxie gerade noch nicht überbelichtet.Hat man jetzt ein gut belichtetes Bild (Sterne rund, Histogrammbuckel im Dunkeln Bereich bei 20-30% und der hellste Teil gerade noch nicht ausgebrannt) zustande gebracht, macht man davon möglichst viele.Die werden dann hinterher zusammengerechnet (gestackt).

Hier ein Beispiel: Einzelbild vs. Stack und Bearbeiten

Bei mir nicht all zu hoch über den Horizont und darunter in 2km Entfernung Schloß Grafenegg, wo im Wolkenurm immer wieder große Konzertaufführungen stattfinden. SQM geht hier selten über 20.0
Hier ein Einzelbild nur verkleinert wie es aus der Kamera kommt (OOC – out of cam). Aufgrund der Himmelshelligkeit muss ich min. eine Blende schließen und statt normalerweise ISO800 kann ich nur ISO400 verwenden:

170529 RHO-Oph - Out of Cam unbearbeitet Einzelbild

Zwar auch nicht umwerfend, aber immerhin: 71 Bilder des obigen Bildes gestackt und bearbeitet zeigt schon recht gut die Faszination von Rho-Ophiuchi um den hellen Stern Antares im Sternbild Skorpion:

170529 Rho-OPH stack

Bildbearbeitung in der Astrofotografie

Irgendwann man kriegt es hin, richtig belichtete Bilder zu bekommen.
Andernfalls hat man ja schon vorher das Handtuch geworfen ;-).

Nach dem  ich die ersten Hürden überwunden habe war mein Workflow:

Stacken in Deep Skystacker.
Wichtig ist dabei jedenfalls, dass man vorher in RAW fotografiert hat, und falls das RAW Format deiner Kamera nicht im DS erkannt wird, es vorher möglichst unbehandelt in ein 48bit TIFF Bild exportiert.

Strecken und Ebnen des Hintergrundes in Fitswork. Ein wichtiger Schritt ist es das Bild zu strecken. Wirklich Tutorials lesen, sonst schneidet man da sehr viel weg! Hier z.B. die Anleitung von Thomas Henne dazu.

Die Unkenntnis über die Tiefen der Bearbeitungsschritte und das Verständnis um die Dinge gehen ja Hand in Hand und bauen einem gerne mal unüberwindliche Hürden auf.

Nach dem Stacken mit DSS und Strecken mit Fitswork hab ich es jedenfalls als 16bit TIFF gespeichert und in meiner normalen Fotosoftware nachbearbeitet. Im Nachhinein gesehen, kommt man da bei manchen Objekten recht weit.

Aber irgendwann braucht man einfach Maskentechniken und sehr viel mehr Wissen was man wann macht. Denn jeder Schritt kann das Endergebnis stark beeinflussen, meist negativ.

Da kommt dann wohl der Punkt, wo man sich entscheiden muss: Photoshop oder PixInsight.

Es gibt natürlich einen Zwischenschritt, der im wissenschaftlichen Bereich stark eingesetzt wird: ImageJ – oder gleich das volle Paket mit allen Modulen: Fiji
Auch eine spezielle Version für Astrofotgrafie: Astro ImageJ.

Das ist eine Java Modulsammlung, wo Wissenschaftler für viele nervige Probleme ein Javascriptmodul geschaffen haben. Da muss man aber ganz viel englische und wohl zum Teil unverständliche Dokumentationen dazu lesen, wie es halt bei Freeware so ist.
Es gibt laufend Updates, die auch automatisch eingespielt werden können.
PixInsight ist im Grunde auch „nur“ eine solche offene Modulsammlung.

Durch den PI Intensiv Workshop gab es eine exzellente Einführung (siehe die Videos auf dsig.at) und natürlich die viele Tutorials im Netz.

So bekomme ich jetzt mal relativ schnell Ergebnisse, die weit über dem liegen, was ich davor hoffte erreichen zu können.

Noch schnell ein Beispiel anhand eines recht leichten Objekts, M13, der große Kugelsternhaufen im Sternbild Herkules.

M13, NGC6205 - Herkuleshaufen

17.8.2014   mein erstes Bild  (ISO1000 60sec)

150424 M13 / NGC6205 (Her)

24.4.2015  neuer Versuch – (15 x 4min ISO400)

150612 M13 / NGC6205 (Her)

12.7.2015  erste Versuche mit PI (11 x 4min ISO800)

160506 M13 OC unbearbeitetes JPG

6.5 2016  Ein beschnittenes Einzelbild, so wie es die Kamera als JPG speichert

160506 M13

6.5.2016 mit PI ausgearbeitet (11 x 4min ISO400)

 

Olympus mFT75 1.8

Mein „1st Light“, leider zu kurz mit dem ED 75 / 1.8

160114 EPL6 + ED75/1.8

Die nächste Schlechtwetterfront schickte bereits hohe dünne Wolken, sodass es nur für ein paar Probefotos mit kurzer Belichtungszeit reichte.

Das ED 75/1.8 ist  das schärfste Objektiv, das für mFT Kameras (derzeit Olympus und Panasonic) zu haben ist. Wer noch in Kleinbildformaten wie z.b. Dia denkt: Es wäre ein Objektiv mit 150mm Brennweite bei einer Blende ab 1.8!

An herkömmlichen großen Sensoren würde ein Objektiv mit solchen Daten aufgrund der extrem großen perfekten Linsen mehrere Kilo wiegen und daher unfinanzierbar sein, daher gibt es nur  lichtschwächere vergleichbare Objektive. Gerade da spielen die Möglichkeiten des mFT Systems die Stärken voll aus. Durch die möglich gewordene Kompaktheit sinkt Gewicht und Preis enorm, so ist es eben möglich, eine solch kompromisslose Optik zu bauen, die auch einen breiteren Markt hat. Allerbestes optisches Glas ist einfach extrem teuer und sehr schwer herzustellen. Daher auch der Preisunterschied zu günstigeren Konsumerlinsen. Kleinere Linsendurchmesser (=größere Blende) steigern den Bereich der Schärfe (Schärfentiefe), gleichzeitig sinkt aber auch die Lichtmenge die auf den Sensor fällt: 1 Blende weniger (zb. F2.8 auf F2.0) bedeutet doppelt so viel Licht, entsprechend groß muss die Linse werden.

Hier also das erste Bild:

160114 Satellit und M45

Es zeigt die Plejaden (Siebengestirn) im Sternbild Stier, am Wintersternhimmel eine sehr auffälliges Objekt. Ein taumelnder oder rotierender Satellit ist auch durchgeflogen, durch reflektierende Teile leuchtet er immer wieder heller auf.

Belichtungszeit: 60sec ISO:800 F1.8 an meiner modifizierten E-PL6. Ein UV/IR Sperrfilter (Haida Pro II MC Digital Slim UV/IR 390-750nm) war auch am Objektiv, um langwelligeres IR Licht wegzuschneiden, die Kamera wurde ja modifiziert.

 

Modifizierte Kamera

Vor den Sensoren der Digitalkameras sind Filter verbaut, die das Licht nur im Sichtbaren Bereich durchlassen. Das bedeutet vor allem, der langwellige Rote Bereich wird so ca. ab 650-670nm abgeschnitten.

War der chemische Fotofilm noch sehr empfindlich auf UV Licht (gaben dann bei viel UV Lichtanteil wie z.B. Hochgebirge und Schnee, diesen violetten Schleier, daher war damals ein UV Filter vor der Linse, durchaus angebracht, heute aber nicht mehr nötig) sind die digitalen Chips zur Aufzeichnung unserer Fotos sehr empfindlich im Roten und Infraroten Bereich. Daher ist dieser Sperrfilter verbaut.

Genau da hat man in der Astrofotografie aber ein Problem: Das rote Licht des Wasserstoffs (H-α: 656 nm) und inonisierter Schwefel (S-II: 672 nm) sind  hier zu finden. Viele Gasnebel strahlen in diesem roten H-α Licht.

Kameras, wo dieser Sperrfilter gegen einen Filter getauscht ist, der entsprechend mehr durchlässt, nennt „Astromodifiziert“.

Es gibt Firmen die das machen, vor allem für Canon und Nikon Kameras. Bei Olympus sieht es eher düster aus und längst nicht jedes Modell wird unterstützt. Aber bei IRreCams bin ich fündig geworden, eine E-PL6 lies ich da umbauen. Es wurde allerdings in Ermangelung eines geeigneten Astrofilters für diese Chipgröße einfaches Glas statt des Filters eingebaut, das ab 280nm (UV) bis hinauf alles an Licht durchlässt. Mit geeigneten Filtern, die nur IR durchlässt hätte ich dann eben eine Infrarot Kamera.

Ich will sie aber für die Astrofotografie mit Wellenlängen zwischen 400 und 700nm einsetzen, daher ist noch ein Filter nötig, dass UV und IR wegscheidet, also ein IR/UV Cutfilter. UV ist weniger das Problem, aber IR Licht kommt auch in größeren Mengen am Nachthimmel vor und da die langen Wellenlängen einen anderen Fokus haben als kürzere würde ein unscharfer Schleier über den Bildern liegen.

E-PL6mod mit 2" Optolong UVIR Cut adaptiert (Sigma Art. 30m/F2.8)

Natürlich musste ich sofort meine neue „Astrokamera“ probieren: Schnell habe ich einige Testbilder gemacht, nichts berühmtes, aber sie zeigen die Sachlage:

Dadurch, das sehr viel mehr rotes Licht den Sensor erreicht, kann ein normaler Weißabgleich nicht mehr zu einem neutralen Bild führen, es wird mehr oder weniger rot sein. Was man aber machen kann: Mit einem manuellen Weißabgleich (ich hab ihn kurzerhand auf den Schnee gemacht) geht es sich noch einigermaßen aus, vor allem wenn ich ein UV/IR Sperrfilter verwende, das oberhalb 700nm zuverlässig das IR Licht wegschneidet:

Normales Foto als Vergleich: Tageslicht Weißabgleich

E-PL7  Sigma Art. 30mm/F2.8 normaler Tageslicht Weißabgleich

Die modifizierte E-PL6 ohne Filter, als ab 280nm bis 1100nm? alles drauf!

EPL6m ohne Filter

E-PL6 modifiziert mit UV/IR Sperrfilter (etwas weniger rot)

EPL6m 400-700nm normal

E-PL6 modifiziert mit UV/IR Sperrfilter, manueller Weißabgleich

EPL6m 400-700nm man.Weißabgleich

Die Kennlinie meines Optolong UV/IR Sperrfilters

IRUVcut

Was benötigt man sonst noch so an Adaptern:

Der Filterdurchmesser des mFT Sigma Art Objektives 30/2.8 ist ja relativ klein. Es geht sich mit meinem 2″ Astronomiefilter also ohne Vignettierung (Randabschattung) aus. Um es aber vor die Fotolinse zu bekommen, hab ich einem Adapterring von den 46mm Filtergewinde des Objektivs auf meinen 52mm Standard genommen (Hama 014652).

52mm Fotoobjektivfiltergewinde deshalb, weil er sehr nahe am 2″ Astronomie Standard liegt. Den entsprechenden Adapter von 52mm auf 2″ hat mir Teleskop-Austria angefertigt. So bin ich flexibel, weil ich ja dann nur noch die allgemein verfügbaren Fotofilteradapter für meine verschiedenen Objektivdurchmesser brauche. Klar: Wird der Durchmesser von einem größerem Objektiv reduziert, hat man dann aber mehr oder weniger Randabschattung. Für Versuche reicht es aber ;-).

Mit IR Filter, die dann nur im Infraroten Bereich öffnen, hat man dann natürlich eine IR Kamera. Am Liveview der Kamera kann ich Sterne und Mond sehn und somit auch Scharfstellen.

 

Filter – IRUV

Ich hab mir jetzt eine Olympus E-PL6 durch IRreCam modifizieren lassen. In Ermangelung von Astrofiltern zum FT Sensor wurde dabei das Kamerasperrfilter gegen ein Glasfilter das ab 280nm alles durchlässt, ersetzt. Damit hat die Kamera jetzt auch volle Sensibilität für H-alpha und S-II (650-700nm) leider aber auch darüber hinaus. Die IR Wellenlängen habe ja einen anderen Fokuspunkt, es würde also unscharfes IR Licht die Bilder verfälschen. Daher habe ich mir auch einen UV/IR block Filter besorgt, der das IR über 700nm zuverlässig blockiert:

IRUVcut

sehr schön sieht man dass er unterhalb 400nm (UV) und ober 700nm (IR) sperrt. Damit habe ich also dann eine „Astromodifizierte“ Kamera.

Natürlich kann man diese Kamera dann mit entsprechenden IR-Filtern für die „normale“ IR Fotografie einsetzen.

Für Fotooptiken bin ich in Sachen UVIRCut Filter beim Haida inform der
„Haida Pro II MC Digital Slim UV/IR390/750“ Filter fündig geworden.
Sie funktionieren sehr zufriedenstellend und sind relativ günstig.
Hier die Durchlässigkeitskurve (inkl. die der IR760 und IR850 Filter)

Haida UVIRcut und IR Filter

Filter – CLS

Um die Störstrahlung am nächtlichen Himmel zu unterdrücken, dennoch aber die wichtigen Spektrallinien der Himmelsobjekte zu erhalten, hab ich mir einen Astronomik CLS Filter besorgt.

Ich habe den Filter jetzt mal ausgemessen:
Spektrale Durchlässigkeit
Die Lichtverschmutzung durch Quecksilber und Natriumdampflampen liegt hauptsächlich zwischen 550 und 630nm. Wie man sieht blockiert es da komplett.
Durch den Umstieg auf  LED Beleuchtung, die ganz andere Spektrallinien aufweisen wird das wohl ein spannendes Thema werden.

Was man noch schön sieht: Wer einen Sensor verwendet, der keinen IR Sperrfilter hat wie eine normal Digitalkamera, muss zusätzlich einen solchen Sperrfilter verwenden, denn ab 800nm ist er relativ gut durchlässig.  Es gibt aber einen CLS Filter speziell für CCD Kameras die außerdem IR blockieren.

Einige interessante Spektrallinien der Himmelsobjekte sind:

O-III:  496 und 501 nm (zweifach ionisierter Sauerstoff)
H-α: 656 nm (α-Linie des Wasserstoff)
H-β: 486 nm (β-Linie des Wasserstoff)
S-II: 672 nm (einfach ionisierter Schwefel)
N-II: 658 nm (einfach ionisierter Stickstoff)

Ich bin schon gespannt, wie er sich praktisch an meinen Fotoapparaten schlägt.

 

 

MGen

Der erste Versuch mit MGen Autoguider

Bei fix aufgestellten Fernrohrmontierungen kann man die Nachführung sehr genau einstellen. Bei transportablen Geräten ist das mit wenig Zeitaufwand und Übung nicht ganz so genau möglich. Das bedeutet, dass die Montierung nur eine gewisse Zeit die Position nachregelt, bis der Nachführungsfehler so groß geworden ist und man ihn auf Langzeitbelichtungen sehen kann: Die Sterne werden dann Eier oder gar Striche.

Früher wurde mit einem Fadenkreuzokular stundenlang händisch am Großen Fernrohr korrigiert, mit kleiner Vergrößerung fotografiert, sodass man die Fehler nicht sah. Heute ist alles einfacher: Kostengünstig: Einfach mit Videokamera und Laptop, der die Korrekturen an die Montierung schickt, sobald sich der Stern bewegt. Teurer, aber wesentlich weniger aufwändig: Der bei Lacerta (Teleskop Austria) entwickelte MGen Autoguider. Einfach das Kameramodul an das kleine Sucherfernrohr  schrauben und die Handbox kann dann selbstständig direkt die Teleskopmontierung korrigieren. Der Support ist auch was BIOS Updates betrifft vorbildlich, so dass immer wieder nützliche Funktionen dazukommen.

Vor ein paar Tagen ergab sich die Gelegenheit den kürzlich erworbenen MGen erstmals einzusetzen. Ist mir sogar trotz komplexer Materie und schlechter Vorbereitung gelungen. Dank Tommy, der auch gleich die Voreinstellungen auf meine Ausrüstung im Shop einstellte.

Es gibt zwar noch eine Menge Hürden und Feinheiten mit denen ich zu kämpfen habe, aber immerhin ist schon mal was nettes herausgekommen in der kurzen Zeit die mir zur Verfügung stand. Einmal mehr habe mich an der Andromeda Galaxie (M31) versucht, denn sie stand auch recht günstig an einem eher dunklem Teil der Sternenhimmel.

Als Fotoapparat kam die Olympus OM-D E-M5 zum Einsatz, weil sie einfach bei Langzeitbelichtungen besser sein soll als die E-M1. Das unten stehende Bild kommt genauso aus der Kamera, ich hab es nur verkleinert! Allerdings hab ich es aus dem RAW entwickelt, aber ohne viel einzustellen. An sich sieht das JPG out of Cam aber nahezu gleich aus. Belichtet habe ich 250 Sekunden bei ISO 800.
Andromeda Galaxie 4 Minuten belichtet - MGen Autoguider

Astrometry.net

Welche Sterne sind das die ich da fotografiert habe?

Nachdem ich schon einige Stunden zugebracht habe, herauszufinden, welche Sterne genau auf diversen Fotos zu finden sind, habe ich die Seiten von astrometry.net gefunden. Man lädt einfach das Bild hoch und nach ca. 10 Minuten wird es meist genau zugeordnet und Analysiert.

Ich habe das jetzt mal probiert mit stark weitwinkeligen Übersichtsbildern, meist hat es geklappt.

Mein Bilder auf Astrometry.net