Astrofotografie für Einsteiger: Welche Objekte kann ich fotografieren?

Aufgabenstellung: 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?

Typische Beobachtungsobjekte

Erste Beobachtungsobjekte für meine Überlegungen etwa folgende:

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

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.

Sensorgröße mm
(APS-C)
Brennweite mm Gesichtsfeld Mögliche Objekte
23,5 x  15,6 700  115′ x 76′  Sonne, Mond
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:   Φ1m6m = 100
  • Als logarithmische Skala ergibt sich daraus:  m1 – m2 = -5 * lg(  Φ12 ) / lg (100) = -2,5 * lg(  Φ12 )

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

  • Die Lichtströme sind proportional der Größe der lichtsammelnden Fläche; also Φ12 = 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: lux

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

Beispiel:

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

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

Beispiel:

SQM [mag/ arcsec2] Lv [cd/m²]
22
21
20
19
18

Beobachtungsobjekt: Sterne

Ohne NachführungStrichspuren.

Mit Nachführung:

  • Sternbilder,
  • Asterismen (Sternmuster), …
  • Offene Sternhaufen z.B. die Plejaden
  • Kugelsternhaufen
  • ….

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….

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 Ansammlug von punktförmigen Sternen sind.

Beispielhafte offene Sternhaufen:

Objekt Sternbild Größe Helligkeit Bemerkungen
 Plejaden Stier   110′  2,86-5,65m  Einzelne Sterne – Offener Haufen
 Hyaden Stier
 M44 Krebs  95′  3,1 mag  Krippe, Bienenstock
 NGC869 & NGC884  Perseus  60′  3,7 & 3,8 mag  h und Chi im Perseus auch Caldwell 14
 M35  Gemini  28′  5,3 mag  großer, heller, weit versprengter Haufen Lassell’s Delight
 M6  Skorpion  33′  4,2 mag  Dekl=-32° Schmetterlingshaufen
 M7  Skorpion  80′  3,3 mag  Dekl=-34°
 M11  Scutum  14′  3,6 mag  Wildentenhaufen, Dekl=-6°
M34 Perseus 35′ 5,5 mag
 M37  Auriga  24′  5,6 mag  im Fuhrmann

Beispielhafte Kugelsternhaufen:

Objekt Sternbild Größe Helligkeit Bemerkungen
 M13 Herkules  20′  5,8 mag  Abendhimmel: Apr, Mai, Juni
 M3 Jagdhunde   18′  6,3 mag  im Frühjahr sichtbar
 M2  Wassermann  16′  6,3 mag  Dekl=0°, sichtbar Sep, Okt, Nov

Ende Kugelsternhaufen

 

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…

Beobachtungsobjekt: Der Mond & Mondfinsternisse & Halo

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

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: 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)

ID Sternbild Helligkeit Ausdehnung Bermerkungen
M31  UMa  3,4 mag  189′ x 62′  der Klassiker – sehr groß!
M81  UMa  6,9 mag  30′ x 14′  eine der hellsten Galaxien

Beobachtungsobjekt: Emissionsnebel, Reflexionsnebel, Planetarische Nebel etc.

Emissionsnebel können sehr groß sein, so ist z.B. der Nordamerikanebel (NGC7000) xxxxx

ID Sternbild Helligkeit Ausdehnung Bemerkungen
NGC7000  Cyg  3,4 mag  120′ x 100′  Nordamerikanebel, der Klassiker – sehr groß!
M42  Ori  4,0 mag  65′ x 60′  Orionnebel, der Klassiker. Emission & Reflexion
 M57  Lyr  8,8 mag  1,4′ x 1′  Ringnebel in der Leier, planetarischer Nebel , klein
 NGC 7293  Aqr  7,6 mag  16′ x 28′  Planetarischer Nebel, Helix-Nebel, Dekl=-21°, Beobachtung: Okt/Nov
 NGC6618  Sgr  6,0 mag  11′  M17, Omega-Nebel, Emissionsnebel – sehr hell

XYZ

Beobachtungsobjekt: Nordlicht

xxx

Beobachtungsobjekt: Leuchtende Nachtwolken

xxxx

Beobachtungsobjekt: Erdsatelliten

xxx   künstliche Erdsatelliten, Iridium-Flash, geostationäre Erdsatelliten xxx

Beobachtungsobjekt: Zodiakallicht

Siehe:   Zodiakallicht

Beobachtungsobjekte: Sonstige

Wetterballons etc.