Astrofotografie für Einsteiger: Welche Objekte kann ich fotografieren?

dkracht

Gehört zu: Astronomie
siehe auch: Sternhaufen, Galaxien, Sternbilder, Nebel, Helligkeit, Flächenhelligkeit, Kugelsternhaufen, Asterismen, Zodiakallicht

Stand: 1.2.2022

Fragestellung: Welche Objekte?

Als Anfänger in der Astrofotografie suche ich nach ersten Beobachtungsobjekten, die ich mit meiner einfachen Ausrüstung erfolgreich fotografieren kann, um beeindruckende “Pretty Pictures” zu erhalten auf die ich stolz sein kann.

  • Welche Himmelsobjekte kann ich mit meiner Gerätschaft sinnvoll und erfolgreich fotografieren?
  • Was ist möglich? Was bringt mir persönlich ein Erfolgserlebnis?
  • Von welchem Ort aus kann ich das beobachten?
  • Zu welcher Zeit kann ich das beobachten?

Gute Anregungen bekommt man, wenn man einfach einmal anschaut, was andere  fotografiert haben z.B. bei Astrobin: welche schönen Beobachtungsbjekte haben andere mit f=135mm fotografiert?

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Typische Beobachtungsobjekte

Tabelle 1: Erste Beobachtungsobjekte für meine Überlegungen etwa folgende:

Objekt Größe Helligkeit Typ Bemerkungen
LMC  11° x 9° Galaxie  Südliche Hemisphäre
Polarlicht  90° Atmoshäre  Weitwinkel f=24mm, und Video
Milchstrasse  180° Galaxie  Mosaik mit f=24mm
Meteor  10°-15° Atmoshäre  schnell bewegt
Sternbilder Sternbild  Einzelne Serne
M31  189′ x 62′  13,5m Fläche Galaxie  Andromeda Galaxis
Plejaden  110′  2,86-5,65m Offener Sternhaufen  Einzelne Sterne – Offener Haufen
Sonne  30′  sehr hell Planetary  Solarfilter erforderlich
Mond  30′  hell Planetary

Arten von Beobachtungsobjekten

Um die Beobachtungmöglichkeiten mit meinen Instrumenten und an meinem Standort (Lichtverschmutzung, Hamburg Innenstadt) zu beurteilen und ggf. zu planen (Beobachtungsplanung) ist es sinnvoll eine Gruppierung nach für die Beobachtung relevanten Eigenschaften vorzu nehmen:

Grundlagen: Größe, Helligkeit und Bewegung

Je nach dem, über was für Gerät man verfügt und wie die Sichtbedingungen sind, sind ganz verschiedene Beobachtungsobjekte möglich bzw. nicht möglich.

Drei Punkte sind von primärer Bedeutung:

  • Größe des Objekts – z.B. der Andromedanebel ist 189 x 62 Bogenminuten groß. Wenn man ihn komplett fotografieren will, braucht man kurze Brennweiten (s.u.). Planeten sind sehr klein und benötigen längere Brennweiten
  • Helligkeit des Objekts – Sonne und Mond sind immer hell genug, Fixsterne sind punktförmig und auch hell (aber: Grenzgröße), flächenhafte Objekte erfordern besondere Überlegungen
  • Bewegung des Objekts:  Meteore, Strichspuraufnahmen vs. Aufnahmen mit Nachführung

Größe (Fläche) eines Objekts – Gesichtsfeld

Ich möchte das betreffende Objekt komplett auf mein Foto bekommen und es soll sich natürlich schön “fett” in der Mitte zeigen. Also muss mein Gesichtsfeld (FoV Field of View) zum Objekt passen.

Die Größe des Gesichtsfelds ergibt sich aus der Sensorgröße der Kamera (APS-C: 23,5 x 15,6 mm) und der Brennweite meiner Optik.

Tabelle 2: Größe des Gesichtsfeldes (FoV)

Sensorgröße mm
(APS-C)		 Brennweite mm Gesichtsfeld Mögliche Objekte
23,5 x  15,6 700  115′ x 76′  Sonne, Mond
600  2,2° x 1,5°
400  3,4° x 2,2°  M31 Andromeda
300  4,5° x 3,0°  M31 Andromeda, Asterismen
 135  9,9° x 6,6°  Sternbild Lyra, Große Magellansche Wolke
 50  40° x 27°  Sternbilder
24  52° x 36°  Milchstraße, Polarlicht
16 72° x 52°  Meteorstöme

Helligkeit eines Objekts

Punktförmige Lichtquelle

Die Helligkeit eines astronomischen Objekts so wie es bei uns zu beobachten ist (“scheinbare Helligkeit“), ist physikalisch eigentlich nichts anderes als der ankommende Lichtstrom auf der Fläche der Aufnahme-Optik (gemessen in lux).

Die scheinbare Helligkeit eines punktförmigen Objekts (Stern) misst der Astronom in “Magnituden”, abgekürzt “m” oder auch “mag”. Diese astronomische Skala ist  logarithmisch skaliert und definiert historisch die hellen Sterne mit 1. Größenklasse (1 mag) und die gerade noch sichtbaren Sterne mit 6. Größenklasse (6 mag), wobei der Helligkeitsunterschied ein Faktor 100 sein soll.

  • Ein Stern der Größenklasse 1 möge einen Lichtstrom von Φ1m bei uns abliefern, ein Stern der Größenklasse 6 einen Lichtstrom von Φ6m.
  • Dann ist die Skalierung festgelegt durch:   Φ1m/Φ6m = 100
  • Als logarithmische Skala ergibt sich daraus:  m1 – m2 = -5 * lg(  Φ1/Φ2 ) / lg (100) = -2,5 * lg(  Φ1/Φ2 )

Praktisches Beispiel: Gewinn an Größenklassen mit einem 70mm Refraktor gegenüber dem bloßen Auge:

  • Die Lichtströme sind proportional der Größe der lichtsammelnden Fläche; also Φ1/Φ2 = 70*70/5*5 (Annahme: Augenpupille 5mm, Austrittspupille des Refraktors <= 5mm).
  • Das ergibt einen Gewinn an Größenklassen von:  2,5 * lg(702/52) = 2,5 * lg 196 = 5,73
  • Wenn ich mit bloßem Auge eine Grenzgröße von 5 mag hätte, würde ein 70mm-Teleskop eine Grenzgröße von 10,73 mag haben.

Physikalische Maßeinheit für den Lichtstrom: lux

Umrechnung:  mag = -2.5*lg(Φ) – 14.2064            where Φ is in lux.

Tabelle 3: Beispiel zur Umrechnung Lux in Magnituden

Φ [lux] mag
2,077*10-6 0,00m
8,268*10-7 1,00m
8,268*10-9 6,00m

Flächige Lichtquelle

Bei einem flächigen Objekt hat man eine “Gesamthelligkeit” und eine “Leuchtdichte” Lv (auch Flächenhelligkeit, engl. Luminance)

Physikalische Maßeinheit:  cd / m2

Astronomische Maßeinheit:  mag/arcsec2 bzw. mag/arcmin2

Oder auch: Die Einheit S10 beschreibt die Helligkeit als Anzahl von Sternen der Helligkeit 10 mag innerhalb eines Quadratgrads.

Beispiel: Schwächste Helligkeit des Nachthimmels unter optimalen Bedingungen: 21,6 mag/arcsec² = 2,5 · 10−4 cd/m² = 370 S10  (Wikipedia)

Helligkeit: http://astrofotografie.hohmann-edv.de/grundlagen/flaechenhelligkeit.php

Die Firma Unihedron vertreibt ein Gerät, mit dem man die Himmelshelligeit messen kann (SQM = Sky Quality Meter)  Laut Beipackzettel von Unihedron ist [cd/m²] = 10.8 * 104 * 10(-0,4 * [mag / arcsec2])

http://unihedron.com/projects/sqm-l/Instruction_sheet.pdf

Tabelle 4: Beispiel zu Umrechnung SQM in Lv

SQM [mag/ arcsec2] Lv [cd/m²]
22 0,172 * 10-3
21 0,432 * 10-3
20 1,084 * 10-3
19 2,723 * 10-3
18 6,840 * 10-3

Beobachtungsobjekt: Sterne

Ohne Nachführung:  Strichspuren.

Mit Nachführung:

Beobachtungsobjekt: Sternbilder

Ich finde es auch beeindruckend, mal ein ganzes Sternbild zu fotografieren; z.B. den Großen Wagen, die Leier, den Orion oder auch etwas nicht so bekanntes wie z.B. den Kepheus oder etwas schwieriges wie z.B. den Schützen – oder im Süden das berühmte Kreuz des Südens.

Man nennt das “Wide Field” Astrofotografie…

Beobachtungsobekt: Asterismen (Sternmuster)

Von besonderem Reiz finde ich es auch, sog. Asterismen zu fotografieren, das sind kleinere Sternmuster, bei denen die Herausforderung schon ist, sie überhaupt zu finden. Man braucht dann schon ein Teleobjektiv, weil so ein Objekt relativ klein ist, aber es sind punktförmige Sterne (keine flächigen Nebel oder so), die ich also aus der lichtverschmutzten Stadt trotzdem gut fotografieren kann.

Beispiele:

  • Little Cassiopeia
  • Little Orion
  • Kemble’s Kaskade

Beobachtungsobjekt: Sternhaufen

Sternhaufen kann ich noch ganz gut aus der lichtverschmutzten Stadt fotografieren, weil sie nur eine Ansammlung von punktförmigen Sternen sind.

Hierzu habe ich einen eigenen Artikel “Sternhaufen” geschrieben.

Beobachtungsobjekt: Galaxien

Es gibt relativ große Objekte, so ist z.B. der Andromedanebel (M31)  scheinbare Größe 189×62 Bogenminuten, Gesamthelligkeit 3,4m, Flächenhelligkeit 13,5m

Sonderfall: Unsere Milchstraße

Sonderfall: Die Große Magellansche Wolke (LMC)

Hierzu habe ich einen eigenen Artikel “Galaxien” geschrieben.

Beobachtungsobjekt: Emissionsnebel, Reflexionsnebel, Planetarische Nebel etc.

Emissionsnebel kan man meist auch gut bei Lichtverschmutzung fotografieren, wenn Narrowband-Filter helfen.

Beobachtungsobjekte in unserem Sonnensystem

Die klassischen Beobachtungsobjekte in unserem Sonnnensystem sind die Planeten. Dazu kommen Kleinplaneten, Kometen, Meteorströme, das Zodiakallicht und natürlich der Mond und die Sonne.

Beobachtungsobjekt: Meteorströme

z.B. die Perseiden

Da man nicht weiss, wann und wo am Himmel der nächste Meteor (Sternschnuppe)  erscheinen wird, wird man wohl zu einem Weitwinkelobjektiv greifen und auch etwas länger belichten (z.B. 30 s).

Ein Meteor ist meist recht hell, aber er bewegt sich schnell. Daher erscheint ein Meteor auf einem Foto meist dunkler als die Sterne, weil letztere ja still stehen und ihr Licht für die Dauer der Belichtung z.B. 30sec auf einen Punkt gesammelt wird, während der Meteor in z.B. 1 Sekunde durch das ganze Bild rauscht und damit auf einem Punkt nur wenig Licht hinterlässt.

Beobachtungsobjekt: Planeten & Kleinplaneten

Ein Ziel bei Aufnahmen von Planeten oder Kleinplaneten kann sein, sie einfach nur fotografisch nachzuweisen z.B. auf mehreren Aufnahmen des gleichen Gebiets, wo sie sich dann durch ihre Bewegung verraten. Dafür sind mittelgroße Gesichtsfeder mit entsprechender Vergrößerung angebracht.

Ein anderes Ziel kann sein, einen Planeten als Scheibchen mit detaillierterer Struktur zu zeigen z.B. Jupiter mit seinen Wolkenbändern. Dafür wären starke Vergrößerungen mit entsprechend kleinem Gesichtsfeld erforderlich. Auch gibt es dafür spezielle Aufnahmetechniken…..

Beobachtungsobjekt: Die Sonne & Sonnenfinsternisse & Transits & Halo

Die Sonne muss durch starke Filter stark abgeschwächt werden…

Eine Halo-Erscheinung kann ich mit einem Weitwinkel-Objektiv fotografieren

Beobachtungsobjekt: Der Mond & Mondfinsternisse

Zur Dokumentation einer Mondfinsterniss reicht mein 70/700mm Lidlscope

Um Details auf der Mondoberfläche fotografieren zu können, müsste ich wohl zu längere Brennweiten greifen…

Beobachtungsobjekt: Zodiakallicht

Siehe:   Zodiakallicht

Beobachtungsobjekt: Kometen

Schöne große Kometen gab es leider in meiner aktiven Astrozeit nicht. Etwas war schon möglich; siehe: Komenten

Beobachtungsobjekte die zu unserer Erde gehören sind

Beobachtungsobjekt: Nordlicht

Meine ersten Beobachtungen des Nordlichts konne ich 2014 vom Flugzeug aus machen.

Beobachtungsobjekt: Leuchtende Nachtwolken

Im Sommer kann man in Hamburg mit etwas Glück bzw. Beharrlichkeit auch Leuchtende Nachtwolken “NLC” sehen…

Beobachtungsobjekt: Erdsatelliten

Künstliche Erdsatelliten, Iridium-Flash, geostationäre Erdsatelliten, ISS,…

Beobachtungsobjekte: Sonstige

Wetterballons, Erdschattenbogen,…