Astronomie: Annotations mit N.I.N.A.

Gehört zu: N.I.N.A.
Siehe auch: Fotografieren mit N.I.N.A., Platesolving mit N.I.N.A.

Stand: 12.02.2024

Annotations – was ist das?

In einem Astro-Foto sind meist viele Sterne und manchmal auch Nebel, DSOs etc. zu sehen.

Annotationen sind einfach Beschriftungen im Astro-Foto.

Beispielsweise könnte ich DSO-Objekte mit ihrer Katalog-Nummer (Messier, NGC etc.) beschriften. Das macht in einem gewissen Umfang die Platesolving-Funktion.

Annotiations mit N.I.N.A. (ohne Hocus Focus)

N.I.N.A. kann diverse Beschriftungen zu einem Foto hinzufügen (und auch wieder ausblenden); beispielsweise:

  • HFR (Half Flux Radius) von Sternen
  • Star Detection

Im N.I.N.A.-Tab “Imaging” kann man die Annotationen an- und ab-schalten mit einem Klick auf das Stern-Symbol. Dann wird jedes neu aufgenommene Foto von N.I.N.A. untersucht; d.h. Star Detection (mit Kringel) und HFR (mit kleiner Zahl).

Abbildung 1:  Star Detection in N.I.N.A. (Google Drive: 20240212_NINA_Annotations_01.jpg)

Voraussetzung ist aber, dass zunächst die “Annotations” generell eingeschaltet sind.  Das machen wir im N.I.N.A.-Tab “Options – Imaging”. Dort schalten wir im Abschnitt “Image Options” den Schalter “Annotate image” auf “ON”.

Auch in der Kachel “Statistics” sieht man einiges: 152 Sterne wurden im (ganzen) Foto entdeckt mit einem durchnittlichen HFR von 3,46 Pixels wobei die Helligkeiten im Foto von minimal 1842 ADUs (2 Pixel) bis maximal 65532 ADUs (1361 Pixel) gingen.

Mehr Annotations mit Hocus Focus

Wenn ich in N.I.N.A. das Plugin “Hocus Focus” installiere, gibt bei den Annotations zusätzliche Möglichkeiten.

Nach der Installation des Plug-Ins “Hocus Focus” gehen wir zunächst auf den  N.I.N.A.-Tab “Options – Imaging” in stellen dort im Abschnitt “Images Options” ein: “Star Detector: Hocus Focus” und “Star Annotator: Hocus Focus”.

Dann gehen wie auf den N.I.N.A.-Tab “Imaging”. Aber bevor wir ein neues Foto aufnehmen, machen wir noch in dem durch das Hocus Focos neu entstandene Symbol “Stern mit Bleistift” (dicker Kringel) die für Hocus Focus gewünschten Einstellungen: Ich möchte blaue Quadrate um ausgebrannte Sterne haben. Also “Show saturated”. Dann nehmen wir ein neues Foto auf, denn nur neu aufgenommene Fotos werden von N.I.N.A. gemäß den von uns gesetzten Angaben analysiert.

Abbildung 2: N.I.N.A.-Annotations mit Hocus Focus (Google Drive: 20240212_NINA_Annotations_02.jpg)

Im Bildausschnitt sehen wir vier ausgebrannte Sterne in blau markiert.

Astronomie: Filterschublade für die ASI294MC Pro

Gehört zu: Astronomie, Astrofotografie
Siehe auch: Liste meiner Astro-Geräte, Backfokus

Stand: 12.02.2024

Am 5.11.2021 habe ich bei Teleskop-Service eine ZWO Filterschublade für 2″ Filter – Länge 21 mm gekauft (ZWO-FD-M42 – “FD” steht für “Filter Drawer”, nicht für Canon).

  • Anschluss Teleskopseite: M48x0,75 Innengewinde – kann auf T2 Gewinde reduziert werden
  • Anschluss Kameraseite: T2 Außengewinde – kann auf M48x0,75 Gewinde erweitert werden

Die ist speziell für meine Kamera ZWO ASI294MC Pro gedacht.

Mit einer optischen Länge von 21mm passt das Teil perfekt mit meiner Astro-Kamera ZWO ASI294MC Pro zusammen. Allerdings ist es ein rein mechanischer Adapter, der also keine Elektronik enthält mit der man z.B. fokusieren könnte (im Gegensatz zum AstroMechanics-Teil).

Mit einem zusätzlichen Adapter passen auch andere Optiken  (z.B. Foto-Objektive, Teleskope) an diese Filterschublade:

  • mit einem kurzen Adapter OM-EOS mein Foto-Objektiv Olympus 135mm
  • mit einem Adapter T2-Canon mein “großes” Teleskop ED80/600,

Ich habe dann zwar keine Elektronik aber einen mechanischen Anschluss und den Vorteil der Flexibilität einer Filterschublade.

Link: https://www.teleskop-express.de/shop/product_info.php/info/p11885_ZWO-Filter-Drawer-for-2–filters—M48-and-T2-connection—length-21-mm.html

Backfokus

Diese Filterschublade passt ja exakt mit ihren 21mm Länge zu meiner Kamera ASI294MC Pro wo sie zusammen mit den mit der Kamera mitgelieferten Teilen genau den für den Flattener/Reducer erforderlichen Backfokus von 55mm herstellt.

Allerdings gilt das nur dann, wenn ich in die Filterschublade keine Filter schiebe. Jeder dort eingeschobene Fikter würde den Backfokus ein klein wenig verändern.

Da ich ohnehin maximal mit einem Filter arbeiten will (entweder der UV-IR-Cut oder mein Tri Narrowband), kann ich diesen einen Filter auch vorne in den Stuzen schrauben. Die Filterschublade baue ich also wieder aus und benutze anstelle das 21mm Stück von ZWO.

 

Astronomie: Der Rotationswinkel bei N.I.N.A.

https://drive.google.com/file/d/1yxKsLbxKEMoKsrHq6O7BXbbbhp5tAWxK/export/pngTopic: Rotationswinkel bei N.I.N.A.
Gehört zu: Astrofotografie
Siehe auch: N.I.N.A., Polar Alignment mit N.I.N.A., N.I.N.A. Advanced Sequencer, Platesolving mit N.I.N.A.
Benutzt: Fotos von Google Drive

Stand: 28.01.2024

Der Rotationswinkel bei N.I.N.A.

Ich möchte meine Astrofotos nach den äquatorialen Koordinatenlinien ausrichten, meistens so, dass Norden oben ist.

Da ich das bei meiner Astro-Kamera ASI294MC Pro nicht so genau sehen kann, bemühe ich das N.I.N.A. Platesolving dafür.

Bei jedem Platesolving werden ja nicht nur die Koordinaten des Bildmittelpunkts bestimmt, sondern auch der Rotationswinkel des Bildes gegen die Nordrichtung – das ist ja quasi ein “Abfallprodukt”.

Ich kann meinen Okularauszug (OAZ) dann manuell so rotieren, dass der gewünsche Winkel (hier Null Grad) erreicht wird.

Einstellen des Rotationswinkels bei N.I.N.A.

Der Rotationswinkel bei N.I.N.A. kann auf einen bestimmen gewünschten Wert eingestellt werden. Das geht auch ohne motorischen Rotator und ist dann eine recht mühsame, meist iterative, Prozedur.

Als einmalige Aktion versuche ich nun den Rotationswinkel meiner Kamera auf Null Grad (Norden oben) manuell einzustellen.

Abbildung 1: Plate Solving shows Rotation (Orientation)  (Google Drive: NINA-Rotation-02.jpg)

Auf obigen Bild sieht man die Schritte:

  • Iterativ erfolgte Platesolving und manuelle Rotation des OAZ
  • So konnte der Rotationswinkel von 22.29° über die Schritte 7.60°, 4,72°, 0.64° schließlich auf 0.18° gestellt werden.

SEO Blah Blah

Der Suchmaschinen-Optimierer möchte mehr Text haben. Also schreiben wir hier noch ein bisschen Blah-Blah.
Ein fest eingestellter Rotationswinkel ist eigentlich nicht schlecht; denn nach jeder Veränderung des Rotationswinkels müsste ich neu Flatframes machen.
Flatframes sind ja ganz wichtig bei der Astrofotografie und sollten keinesfalls vergessen werden.

Es soll aber immer noch mehr Text in diesem Artikel stehen, also labern wir weiter. Norden oben ist bei einer zylinderförmigen Astrokamera wie meiner, nicht ganz trivial einzustellen. Ich müsste eine Markierung an der Kamera anbringen. Das mache ich mal mit meinem weißen Edding-Stift. Wichtig ist einzig und allein die Markierung auf der Kamera selbst; ein Strich auf den Hülsen des Okluarauszugs wird letztlich nicht gebraucht.

Astronomie: Flat Frames mit N.I.N.A.

Gehört zu: N.I.N.A.
Siehe auch: Flat Frames
Benutzt: ./.

Stand: 10.01.2024

N.I.N.A. Versionen

Diese Erfahrungen wurden mit der NINA Version 2.3 HF2 gemacht.

Mit der neuen Version 3.0 BETA soll der Flat Wizard etwas anders funktionieren.

Flat Frames mit N.I.N.A.

N.I.N.A. hat einen sog. Flat Wizard. Diesen Flat Wizard rufen wir auf.

Generell stellt man da einen Zielwert in ADU für seine Flat Frames ein. Gerne nimmt man dafür einen bestimmten Prozentsatz vom maximalen ADU der Kamera. Vorgeschlagen werden 50%; andere empfehlen 35%.

Zunächst wird dieser Zielwert eingstellt durch zwei Angaben: “Histogram Mean Target ADU” und “Tolerance”.

Der Flat Wizard hat nun drei verschiedenen Vorgehensweisen (Methoden), um Belichtungszeit und Helligkeit mit der benutzen Lichtquelle so zu ermitteln, das der Zielwert in ADU erreicht wird (innerhalb der Toleranz):

  • Dynamic Exposure
  • Dynamic Brigthness
  • Sky Flats

Bei “Dynamic Exposure” bleibt die Lichtquelle konstant und der Wizard versucht, eine geeignete Belichtungszeit zu finden.
Dazu muss man angeben Minimale und Maximale Belichtungszeit sowie eine Stepsize.
Der Wizard macht dann drei Aufnahmen mit verschiedenen Belichtungszeiten und bestimmt bei jeder Aufnahme den ADU-Wert. Dann extrapoliert der Wizard daraus diejenige Belichtungszeit für die Flats, bei denen der gewünschte ADU-Wert erreicht werden müsste.

Für die Methode “Dynamic Exposure” muss die Kamera verbunden sein, die Flat Field Box muss nicht mit N.I.N.A. verbunden sein, sondern nur auf höchster Stufe leuchten. Wenn N.I.N.A. das Teleskop in die Senkrechte fahren will (muss es wohl), muss die Montierung mit N.I.N.A. verbunden sein.

Bei “Dynamic Brightness” wird die gewünschte Belichtungszeit fest eingestellt und der Wizard versucht durch Steuerung der Helligkeit des Flat-Panels die gewünschte ADU für die Flats zu erreichen.
Dazu muss man angeben Maximale und Minimale Helligkeitseinstellung sowie eine Schrittweite.
Der Wizard macht dann drei Probeaufnahmen und extrapoliert daraus die “richtige” Helligkeitseinstellung für das Flat-Panel.

Bei “Sky Flats” läuft das wie bei “Dynamic Exposure”, nur dass nicht eine Belichtungszeit für alle Flats ermittelt wird, sondern für jedes Flat Fame wird erneut eine Kalkulation durchgeführt, da sich die Himmeshelligkeit (Sky Flats) ja zwischenzeitlich etwas geändert haben könnte.

Wenn der Wizard so zufriedenstellende Einstellungen gefunden hat, wird ohne weiteres Fragen die gewünschte Anzahl Flat Frames geschossen.

Als kleine Komfort-Funktion kann der Wizard das Teleskop in die Senkrechte fahren und das Tracking abstellen.

Astronomie: Astro-Fotos 2023

Gehört zu: Liste meiner Astrofotos
Siehe auch: Fotografieren, Mein ObservatoriumFoto-Objektive, ASI294MC Pro, Astronomie in Namibia 2022, Astro-Fotos 2021, Astro-Fotos 2022
Benutzt: Fotos aus Google Drive

Stand: 04.01.2024

Mein Astro-Motto für 2023

Mein Astro-Jahr 2023 war eine Phase des Nachdenkens: Warum, was, wo, wie?

In die Ferne schweifen (z.B. Namibia) kann jeder. Je dunkler der Standort und je aufwendiger die Gerätschaften, umso “toller” werden die Astro-Fotos.

In 2023 wollte ich nicht mehr nach Namibia, sondern “nur” vom eigenen Standort mit eigenem Gerät weiter probieren was bei mir so alles geht.

Es hat eine Weile gedauert, bis ich mich für “a poor man’s observatory” auf meiner Terrasse in Hamburg-Eimsbüttel entschieden hatte.

Meine bescheidenen Astro-Fotos 2023

Abbildung 1: Banard’s Loop  (Google Archiv: Banard_s_Loop_2-RGB-session_1-Sta_small.jpg)
Aufgenommen in Handeloh am 15.02.2022 mit Sigma 24mm, ASI294MC Pro, FoV 43,4° x 30,3°, 30 x 120 sec mit meinem Tri-Narrowband-Filter

Abbildung 2: Komet C/2022 E3 (Google Archiv: 20230213_Utah_C2022E3_stacked_4.jpg)
Aufgenommen am 12.2.2023 mit dem iTelescope T2 in Utah (TOA150, QHY286C), 13x60sec, Fitswork

Komet 2022 E3

Abbildung 3: M101 mit Supernova (Google Drive: 20230605_M101b.jpg)
Aufgenommen auf meiner Terrasse in Hamburg-Eimsbüttel (Bortle 7) am 05.06.2023 mit ED80/600 auf HEQ5 Pro, ASI294MC Pro, Gain 200, -10°C, 86×60 sec

Abbildung 4: Jupiter mit Monden am 17.12.2023 (Google Drive: DK_20231217_Jupiter_E409msG47000006.jpg)

Astronomie: Tycho Tracker

Gehört zu: Astrometrie
Siehe auch: Astrofotografie, Stacking, Lichtkurve, Asteroiden, FITS-Header
Stand: 02.12.2023

Was ist Tycho Tracker ?

Tycho Tracker ist eine Software, die von Daniel Parrott entwickelt wurde. Mit hilfe von Tycho kann man Asteroiden und NEOs leichter finden/entdecken  und berechnen.

Website: https://www.tycho-tracker.com/
Tutorial: https://telescope.live/tutorials/tycho-tracker-introduction-ultimate-asteroid-discovery-tool

Tycho verwendet die Methode des “Sythetic Tracking”.

Unser Problem ist ja, dass wir lichtschwache Objekte (wenig SNR)  haben, die sich auch noch bewegen. So etwas wird nun gestackt, indem alle möglichen Bewegungs-Vektoren ausprobiert werden, bis man ein gutes Bild  erhält.

Das ist also eine Art “brute force approach”, der enorm viel Compter-Leistung erfordert und deshalb erst mit den heutigen (2023) modernen Computern möglich wurde.

Der erste Schritt ist ja das Sichtbarmachen des Objekts, das leistet “Synthetic Tracking”. Als nächstes möchte man ja vielleicht die Bahnelemente bestimmen (“Find Orbit”) oder eine Lichtkurve messen.

Installation von Tycho Tracker

Download von: https://www.tycho-tracker.com/download

Einstellungen / Konfiguration

  1. CPU only oder auch GPU
  2. Persönliche Daten eingeben: Observer, Teleskop,…
  3. Known Objects: Datenbanken laden
  4. Sternkatalog laden
  5. Platesolving einstellen

Mein Workflow mit Tycho Tracker

  1. Fotos (Light Frames) laden: Image Manager -> List -> Add Images   (Input: ds1)
  2. View the Images: Action -> View Images
  3. Calibrate: Action -> Calibrate Images (Input: ds1, Output: ds1_c)
  4. Align the Images: Action -> Align Images (Input: ds1_c, Output: ds1_c_a)
  5. Platesolve the Images:  Action -> Plate Solve Images
  6. Kontrolle des Platesolvings:
    1. Image Viewer: File -> Load Star Catalog
    2. Image Viewer: Display Catalog Stars

Diese Schritte laufen automatisch ab mit: Main Menue -> Action -> Express Mode

Observations

Um aus solchen Astrofotos auch eine richtige “Beobachtung” zu machen, müssen wir auch das “Observatory” aussuchen, von dem aus diese Fotos gemacht wurden.

In diesem Fall ist das Siding Spring Observatorium mit dem MPC Code Q62.

Dies geben wir ein und machen es mit Rechtsklick “active”.

Nun können wir auch die “Known Objects” in unser Image einblenden.

Notizen

Mein Asteroid ist: 331105 Giselher

 

 

Astronomie: Smart Telescopes

Gehört zu: Teleskope
Siehe auch: Orion ED80/600, ZWO ASI294
Stand: 11.9.2023

Smart Telescopes

Man spricht ja seit einiger Zeit von EAA (= Electronically Assisted Astronomy). Elektronik bei der Astrofotografie zu verwenden ist ja eigentlich eine völlig normale Sache, die wir seit über 20 Jahren verwenden: Digitale Kameras auf Computer-gesteuerten Montierungen (ASCOM, Goto, Platesolving,…), Stacking, Post-Processing etc.  Die Hersteller, die heute von EAA sprechen, meinen damit aber ihre neuen Produkte, die besondes einfach zu benutzen sind und damit eine viel größere Zielgrauppe ansprechen als die sehr spezialisierten klassischen Amateur-Astronomen mit ihrem teueren und komplizierten Gerätschaften.

Typische Produkte sind z.B.:

DWARF Lab AP24/100

ZWO Seestar S50

Unistellar: EvScope2

Typische Merkmale eines “Smart Teleskop” sind:

Kann sehr schnell (und damit quasi spontan) zum Einsatz kommen

Ist klein und leicht (“kompakt”) und kann somit gut auf Reisen mitgenommen werden

Ergebnisse können schnell “sofort” bestrachtet werden (Live Stacking) – also für Laien, Journalisten etc.

Ganz einfache Bedienung: Smartphone, Akku bzw. Batterien, WiFi

Automatisches (motorisiertes) Positionieren auf das gewünschte Objekt: Goto mit Objektkatalog und Platesolving

Motorisierte Alt-Az-Montierung mit Alt-Az-Nachführung

Autofokus (Motorfokus)

 

Das DWARF Lab 2

Preis: 600,00 Euro bei https://www.astroshop.de/teleskope/dwarflab-teleskop-ap-24-100-dwarf-ii-deluxe-edition/p,77491

Gewicht: 1,2 kg

Montierung: Alt-Az motorisch, Goto, Nachführung

Optik: Zwei Linsen (Tele & Weitwinkel)

Brennweite: f=100mm

Öffnung: D=24mm

Sensor: Sony IMX415 CMOS ohne Kühlung

Sensorgröße: 5.6 x 3.2 mm  mit 1932 x 1096 Pixel

Pixelgröße: 2,9µ ( bei 2×2 Binning) bzw. 1.45µ (bei 1×1 Binning)

Field of View: 3° mit der Tele-Linse, 50° mit der Weitwinkel-Linse

Belichtungszeiten: max. 15 Sekunden

Gain: ?

Fokus: AF, MF?

Stacking: Live Stacking  (kann auch nach der Aufnahme “normal” auf dem PC gemacht werden)

Dark Frames

Transfer der Bilddateien auf PC:  USB Mass Storage oder SD-Karte (alle Einzelfotos können übertragen werden)

Tau-Beschlag: ???

Filter: ???

Das ZWO SeeStar S50

Preis: 699,– bei https://www.apm-telescopes.net/de/zwo-seestar-s50-smart-teleskop-2

Gewicht: 3 kg

Montierung: Alt-Az motorisch, Goto, Nachführung (Field Rotation?)

Optik: apochromatisches Triplett

Brennweite: f=250mm

Öffnung: D=50mm

Sensor: Sony IMX462 CMOS ohne Kühlung

Sensorgröße: 1080 x 1920 Pixel  (5,57 x 3,13 mm)

Pixelgröße: 2.9 µ

Field of View:  1,3° x 0,7°

Belichtungszeiten:  10 Sekunden  (fest eingestellt)

Gain: ?

Fokus: AF nicht perfekt, MF soll kommen

Stacking: nicht perfekt

Dark Frames: Jedes Mal

Transfer der Bilddateien auf PC:  USB or WiFi  Storage Drive

Heizung gegen Tau-Beschlag

Filter: UV/IR Cut und sog. Light Pollution, was in Wirklichkeit ein Dual Narrow Band (Ha 20 nm, OIII 30nm) ist (homofokal)

 

Astronomie: Der Plan für 2023

Gehört zu: Astrofotografie
Siehe auch: Stacking, SharpCap, N.I.N.A., SirL

Stand: 10.04.2023

Astro-Motivation 2023

Da für mich persönlich die Astronomie so langsam immer langweiliger wird (2021 Narrowband von Zuhause, 2022 Wide Fields aus Namibia) überlege ich mir, worauf ich in 2023 meinen Schwerpunkt setzen könnte.

Ich müsste endlich einmal professionelle Astro-Fotos machen, soll heißen: mit Kalibrierung durch Darks, Flats, Biases und mit Dithering. Das will ich in 2023 mal durchexerzieren. Die Software SiriL steht dann als “Belohnung” bereit…

Astro-Plan 2023

Mein Astro-Szenario 2023

Ein solches Ziel (s.o.) setzt voraus, dass ich oft die Sterne fotografiere. Das funktioniert am besten mit leichtem Gerät an einem bequemen Ort. Alles “lazy”.
Allerdings sollte das Geübte dann später auch unter anderen Bedingungen anwendbar sein.

  • Ort: Zuhause (da “lazy”) – auch wenn Bortle 7
  • Montierung: AZ-GTi auf Fotostativ mit SkyWatcher Wedge  (kleine, leichte Montierung aber mit allen “Schikanen”)
  • Kamera: ASI294MC Pro (Farb-Kamera, da “lazy”)
  • Optik:  Fotoobjektiv 135mm (in Namibia 2022 hatte ich 24mm und 50mm)
  • Heizmanschette, falls erforderlich gegen Tau-Beschlag
  • Computer: Kleiner Windows-Computer mit EQdir-Kabel-Verbindung zu Montierung und Kamera; evtl. mit Remote-Steuerung (so geht “lazy”)
  • Software zum Fokussieren: SharpCap (schöner Video-Mode, gute Vergrößerungsmöglichkeiten)
  • Software zum Einnorden: N.I.N.A.  (kein extra Scope, da “lazy”)
  • Nachführung: Nur Tracking durch Montierung (kein Autoguiding, da “lazy”)
  • Software zum Fotografieren: N.I.N.A.
  • Software zum Platesolving: ???
  • Software zum Stacken: SiriL

Mein Master-Plan 2023

1. Schritt:  Laufend Voraussetzungen klären
Wetterbericht, Dämmerung, Mond

2. Schritt: Aufbauen (wenn klare Astro-Nacht erwartet wird)

a) Montierung rausbringen und anschließen (Strom und Windows-Computer)
b) Kamera und Optik zusammenbauen, grob fokussieren auf Horizont-Objekte
b) Fein fokussieren auf Sterne (mit  UV-IR-Block-Filter in Filterschublade)
c) Gut Einnorden (wegen Nachführgenauigkeit)

3. Schritt: Maximale Belichtungszeit ermitteln

Belichtungszeiten versuchen:  30 sec, 60 sec, 120 sec

Dabei realistische Blende z.B. 5,6 statt 3,5 damit eine gute Abbildungsqualität erzielt werden kann

Gain-Einstellung (aka ISO): 120, 240

Sensortemperatur: -10° Celsius

a) Ab welcher Belichtungszeit wird das Tracking durch die Montierung zu ungenau?
b) Ab welcher Belichtungszeit wird der Himmel zu hell (Histogramm)?

Schlussfolgerungen:

  • Belichtungszeit bis 120 Sekunden (Tracking der Montierung AZ GTi mit f=135mm ist gut)
  • Bei Gain 200 ist der Himmelshintergrund noch dunkel

4. Schritt: Dark-Bilbliothek aufbauen

Nachdem jetzt die Belichtungszeiten (120 s) und die Gain-Einstellung (200) feststehen, kann ich eine Bibliothek von Dark-Frames aufbauen

  • Kamera auf -10°C herunter kühlen
  • Objektiv mit Deckel und schwarzem Tuch bedecken
  • Gleiche Einstellungen für Belichtungszeit und Gain

Die Dark-Frames nehme ich mit APT auf: je 20 einzelne je Belichtungszeit.
Ein Master-Dark erstelle ich dann mit Fitswork (Menü-Leiste -> Datei -> Masterdark/-flat erstellen).

Insgesamt habe ich jetzt folgende Dark-Library für meine Astro-Kamera ASI294MC Pro:

Belichtungszeit Gain Sensor Temperatur Anzahl Darks Ordner für Dark Frames Master Dark
30 s 200 -10° C 20 Stück C:\Archiv\Pictures\Library\Darks\030s200G D_Masterdark_030G200.fit
60 s 200 -10° C 20 Stück C:\Archiv\Pictures\Library\Darks\060s200G D_Masterdark_060G200.fit
120 s 200 -10° C 20 Stück C:\Archiv\Pictures\Library\Darks\120s200G D_Masterdark_120G200.fit
120 s 300 -10° C 20 Stück C:\Archiv\Pictures\Library\Darks\120s300G D_Masterdark_120G300.fit

5. Schritt: Echtes Astro-Foto; d.h. kalibriert

Objekt aussuchen, das in das Gesichtsfeld passt und das noch 1-2 Stunden an meinem Ort sichtbar bleibt

Light-Frames aufnehmen: mit der Software N.I.N.A.

Flat-Frames aufnehmen: Wie?

Stacken mit Kalibrierung durch Dark-Frames und Flat-Frames mit der Software  SiriL

6. Schritt: Bias-Frames

Wozu Bias-Fames?

Wie mache ich Bias-Frames?

 

 

 

Astronomie: Hintergrundlimitiert

Gehört zu: Astrofotografie
Siehe auch: Belichtungszeiten, ASI294MC Pro, Tracking
Benutzt: WordPress Latex-Plugin

Stand: 15.04.2023

Astrofotografie: Hintergrundlimitiert

Wieso “hintergrundlimitiert”?

Von “hintergrundlimitiert” spricht man, wenn der Bildhintergrund so hell ist, dass das Kamerarauschen (Ausleserauschen plus Dunkelstromrauschen; Read Noise + Dark Noise) im Vergleich zum Photonenrauschen (Sky Noise) des Himmelshintergrundes vernachlässigbar klein wird.

Wenn ich meine Einzelfotos in diesem Sinne schon hintergrundlimitiert habe, kann ich durch Verlängerung der Einzelbelichtungszeit keine Verbesserung des SNR im Summenbild mehr erreichen (bei gleicher Gesamtbelichtungszeit), da bei längerer Belichtung die Lichtverschmutzung dominieren würde.

Wie genau ist der Begriff “hintergrundlimitiert” definiert?

Es gibt keine verbindliche Definition dafür, ab welcher Zahl das Kamerarauschen gegenüber dem Photonenrauschen des Hintergrunds (Sky Noise) vernachlässigbar klein wird, aber Mischa Schirmer hat einmal in einem Forum als denkbare Definition genannt, dass das Photonenrauschen des Hintergrunds mindestens drei mal größer sein muss als das Kamerarauschen.

Quelle: https://www.astronomicum.de/forum/35/275

Youtube Video von Daniel Nimmervoll:

Wenn wir also Read Noise und Dark Noise vernachlässigen wird aus der generellen Gleichung

\( TotalNoise = \sqrt{TargetNoise^2 + ReadNoise^2 + DarkNoise^2 + SkyNoise^2} \)

die vereinfachte Gleichung:

\( TotalNoise = \sqrt{TargetNoise^2 + SkyNoise^2} \)

Wann ist mein Astrofoto hintergrundlimitiert?

Ob ein Foto hintergrundlimitiert ist, kann man am Histogramm alleine nicht ablesen, weil man dem Histogramm nicht ansieht, wie hoch das Rauschen ist und schon gar nicht, wie hoch der Anteil des Kamerarauschens am Gesamtrauschen ist. Es ist aber sicher ein gutes Zeichen, wenn der Histogrammberg deutlich vom linken Bildrand losgelöst ist.

Messung des Kamerarauschens (Dunkelstromrauschen + Ausleserauschen)

Wir machen ca. 20 Dark-Frames und daraus ein Master-Dark. Im Master-Dark ist das Dark-Noise (quasi) verschwunden und nur noch das Dark-Signal vorhanden. Wir merken uns natürlich die Sensor-Temperatur, die Belichtungszeit und das Gain (ISO) dieser Darks.

  • So ein Master-Dark können wir mit der Software Fitswork leicht erstellen: Fitswork-Menüleiste -> Datei -> Masterdark / -flat erstellen

Wir subtrahieren dann von jedem Einzel-Dark dieses Master-Dark. Das Ergebnis ist jeweils ein Dark in dem das Dark-Signal abgezogen ist und nur noch das DarkNoise übriggeblieben ist. Beispielsweise können wir das mit der Software Fitswork ganz einfach machen.

  • So eine Subtraktion machen wir z.B. mit der Software Fitswork: Fitswork Bilder öffnen dann Menüleiste -> Bilder kombinieren -> Subtrahieren
  • Das Einzel-Dark muss dabei das selektierte Foto sein, das Master-Dark muss im Hintergrund liegen.
  • Als Ergebnis erhalten wir ein Bild, in dem nur noch das Kamerarauschen enthalten ist, weil wir das Dunkelstrom-Signal abgezogen haben
  • Von so einem “nur Noise”-Bild bestimmen wir die Standardabweichung.  Auch das können wir beispielsweise mit der Software Fitswork ganz einfach machen.
  • Evtl. mitteln wir den Wert der Standardabweichung über mehrere dieser Einzel-Darks (Fitswork: Rechte Maustaste -> Bildstatistik zeigen).
  • Dieser Wert der Standardabweichung ist ein Maßzahl für das Dunkestromrauschen (gemessen in ADU). Genaugenommen ist natürlich auch ein gewisser Teil Ausleserauschen darin, also sagen wir mal dieser Wert ist eine Maßzahl für das Kamerarauschen.
  • In meinem Beispiel (240 s, Gain 121, 18° C) erhalte ich als Wert des Kamerarauschens 32 ADU

Mit meiner Astro-Kamera ASI294MC Pro habe ich folgendes mit Dark Frames gemessen:

Temperatur Belichtungszeit Gain Kamera-Rauschen
-10° C 120 s 300 75 ADU
-10° C 120 s 200 26 ADU
-10° C 60 s 200 21 ADU
-10° C 30 s 200 19 ADU
-10° C 20 s 300 51 ADU

Messung des Himmelshintergrunds

Wir bezeichnen ein Foto als “hintergrundlimitiert”, wenn das Rauschen des Himmelshintergrunds mindestens dreimal so groß ist, wie das Kamerarauschen (Dunkelstromrauschen + Ausleserauschen).

Wir müssen also nun den Himmelshintergrund im zur Frage stehenden Einzelfoto (Light-Frame) messen. Wenn wir das einfach so im original Light-Frame machen würden, hätten wir zusätzlich zum Himmelshintergrund ja noch das Dunkelstrom-Signal und das Dunkelstrom-Rauschen darin. Das Dunkelstrom-Signal können wir abziehen, das Dunkelstrom-Rauschen nicht. Also subtrahieren wir von dem Light-Frame unser Masterdark.
Also in der Software Fitswork:

  • Menüleiste Datei -> Open -> das Master-Dark
  • Menüleiste Datei -> Open -> ein Light-Frame
  • Menüleiste Bilder kombinieren -> subtrahieren

Wenn wir nun im so bereinigten Light-Frame einen kleinen Bereich, wo nur Hintergrund ist, messen (z.B. wieder mit Fitswork), so erhalten wir den Wert des Hintergrund-Signals als “Average” und den Wert von Hintergrund-Rauschen plus  Dunkelstriom-Rauschen als “Standardabweichung” (gemessen jeweils in ADU). Wir haben also den korrekten Signal-Wert, aber (noch) nicht den korrekten Rausch-Wert. Um den “richtigen” Rauschwert des Hintergrunds zu bekommen, können wir die Tatsache benutzen, dass  das Hintergrund-Signal einer Poisson-Verteilung genügt. Also:

\( Standardabweichung = \sqrt{Mittelwert}  \)

Deshalb können wir auch sagen, das die Wurzel aus dem Signal (Average) im Hintergrund des bereinigten Light-Frames muss mindesten 3 mal so hoch sein, wie das oben gemessene Kamerarauschen (Dunkelstromrauschen+…).

Bei meinem Beispiel (Light-Frame mit 60 s, Gain 121, 18 C)  komme ich auf ein Hintergrund-Signal von 12000 ADU, was einem Hintergrund-Rauschen von 109,5 ADU entspricht (Wurzel aus 12000), was gerade etwas über unserer Grenze von dreimal Kamera-Rauschen (3 x 32 ADU = 96 ADU) liegt. Das 60s Foto ist also bei mir hintergrundlimitiert.

Mit meiner Astro-Kamera ASI294MC Pro habe ich folgendes mit Light Frames am Standort “Bundesstrasse” gemessen:

Temperatur Belichtungszeit Gain Ort Hintergrund-Signal Hintergrund-Rauschen Kamera-Rauschen Faktor
-10° C 120 s 300 Bundesstrasse 27700 ADU 166 ADU 75 ADU 2,2
-10° C 120 s 200 Bundesstrasse 15400 ADU 124 ADU 26 ADU 4,8
-10° C 60 s 200 Bundesstrasse 8300 ADU 91 ADU 21 ADU 4,3
-10° C 30 s 200 Bundesstrasse 4860 ADU 70 ADU 19 ADU 3,7
-10° C 20 s 300 Kiripotib 2600 ADU 51 ADU 51 ADU 1,0

Ich hatte eine maximale Belichtungszeit von 120s wegen der Trackinggenauigkeit meiner Montierung AZ-GTi bei f=135mm schon gefunden.
Mit einem Gain von 200 bin ich dann deutlich Hintergrundlimitiert….

Maßeinheiten: ADU, Elektronen, Photonen

Mit Fitswork können wir unmittelbar in Einheiten von ADUs pro Pixel über die Belichtungszeit arbeiten. Wenn wir eine Elektronenrate haben wollen, müssen wir das Unity Gain der Kamera kennen. Bei Unity Gain wäre ein ADU gleich einem Elektron.

Wenn man von der Anzahl Elektronen zurück auf die Anzahl Photonen schließen will, benötigt man die sog. Quanteneffizienz “QE” des Sensors…

Wenn die Software die echten ADU-Werte (z.B. 14 Bit) hochgechnet auf z.B. 16 Bit, muß man dass ggf. auch noch korrigieren…

Lessons learned

Nachdem die Genauigkeit meines Trackings mit der HEQ5 Pro auch ohne Autoguiding ausreichend ist, wäre nur noch die minimale Belichtungszeit für meine Einzelfotos (bei der “Hintergrundlimitierung” eintritt)  genauer zu bestimmen. In der nächsten sternklaren Nacht werde ich Aufnahmen probieren mit Belichtungszeiten: 10s, 20s, 30s, 60s bei Gain 121 und Kühlung auf -10 Grad und dazu passende Darks machen.

Astronomie: IC 2944 Running Chicken

Gehört zu: Beobachtungsobjekte
Siehe auch: HII-Regionen, Filter, Nebel, Namibia
Benutzt: Fotos aus Google Archiv

Stand: 21.12.2022

IC 2944 der Running-Chicken-Nebel ist ein klassisches Nebel-Objekt für Namibia.

Ein klassisches H-Alpha-Objekt für kleinere Teleskope.

  • Scheinbare Helligkeit von 4,5 mag
  • Scheinbare Ausdehnung von 40′ x 20′
  • IC 2944 ist ein Emissionsnebel und strahlt vorwiegend in H alpha.
  • Entfernung 6500 Lichtjahre.

Bei meinem Aufenthalt in Namibia im August 2019 habe ich endlich ein Foto vom Running Chicken Nebel erstellen können.

Abbildung 1: Running Chicken Nebula (Google Archiv: 20190830_2949-2978_RunningChicken_5_beschriftet.jpg)
20190830_2949-2978_RunningChicken_5_beschriftet.jpg

Diese Fotografie habe ich von Kiripotib, Namibia geschossen. Dabei hat ein Tri-Narrowband-Filter geholfen.