In die Tiefen des Weltraums

Der nächste Schritt nach der DSLR ist eine gekühlte CCD-Kamera. Experten nutzen Schwarzweiß-Kameras und Farbfilter.

Auch wenn es Astrofotografen gibt, die mit ungekühlten DSLR sehr beeindruckende Deep-Sky-Fotos erstellen, werden engagierte Astrofotografen auf gekühlte CCD-Kameras zurückgreifen, um die negativen Eigenschaften von DSLR, wie beispielsweise das ungünstige Signal-Rausch-Verhältnis, zu vermeiden. Mit ein wenig Erfahrung lassen sich dann spektakuläre Aufnahmen machen.

Ein kleiner Schritt von der digitalen Spiegelreflexkamera zu einer gekühlten CCD-Kamera wäre die Wahl einer solchen mit farbempfindlichem Chip: Die Vorteile der DSLR, die Erstellung einer farbigen Aufnahme mit nur einem Bild, bleiben hierbei erhalten, während die Nachteile, das Rauschen einer ungekühlten Kamera, vermieden werden. Dennoch greifen viele Deep-Sky-Fotografen lieber zu einer gekühlten CCD-Kamera mit schwarzweißem Sensor, da diese deutlich vielfältiger einsetzbar sind – und zumeist weisen die Schwarzweiß-Chips auch eine höhere Empfindlichkeit auf als die Farbsensoren.

Vergleichsaufnahmen des Pferdekopfnebels (Barnard 33, IC434) mit drei unterschiedlichen Hα-Filtern mit verschieden engem Durchlass:

Die Aufnahmen haben die gleiche Belichtungszeit und sind identisch verarbeitet. Deutlich ist zu erkennen, dass mit sinkender Halbwertsbreite zunehmend größere Teile des (kontinuierlichen) Sternenlichts geblockt werden. Leider steigen mit enger werdendem Durchlass auch die Anforderungen bei der Herstellung und damit auch der Preis derartiger Filter.

Schwarzweiß-Chips erfordern zwar für die Produktion einer Farbaufnahme die Erstellung von (mindestens) drei Aufnahmen durch entsprechende Rot-, Grün- und Blau-Filter, sie ermöglichen aber den Einsatz weiterer Filter (beispielsweise Schmalband- und Linienfilter). Dies setzt die Möglichkeit zum Filterwechsel voraus: ein Filterschieber oder ein motorisch betriebenes Filterrad, das über die Aufnahmesoftware gesteuert wird.

Engagierte Deep-Sky-Fotografen, die sich beispielsweise auf Doppelsterne oder planetarische Nebel spezialisiert haben, werden sich bei der Wahl ihrer Aufnahmeoptik von den spezifischen Anforderungen leiten lassen: Für diese sehr kleinen Himmelsobjekte kann der Einsatz mit Brennweiten ab 2000mm bis 3000mm zielführend sein. Für die Astrofotografie solcher Objekte gibt es optimierte Optiken in Ritchey-Chrétien- oder Cassegrain-Bauweise. Für die Fotografie von schwach leuchtenden Nebeln kommen hingegen Teleskope mit kürzeren Brennweiten zum Einsatz, oft nur zwischen 500mm und 1500mm Brennweite. Für diese Objekte bietet sich der Einsatz von kurzbrennweitigen, aber lichtstarken Optiken mit großer Öffnung an. Diese Teleskope sind in der Lage, Bildfelder von (mindestens) der Größe von Vollformatchips auszuleuchten. Gerade im Bereich der Astrographen mit großen Öffnungen und entsprechenden Bildfeldern finden sich zahlreiche spezialisierte Modelle, die bis in Preisregionen eines Kleinwagens vorstoßen können.

Eine wirklich stabile Montierung auf einem entsprechenden Stativ oder einer Säule und ein zuverlässiger Autoguider sind für die engagierte Deep-Sky-Fotografie unerlässlich. Denn nichts ist so schade, wie am Ende einer langen klaren Nacht feststellen zu müssen, dass die Sterne während der langen Belichtungszeit doch nicht punktförmig abgebildet wurden, da die Montierung nicht optimal lief, nicht exakt genug eingenordet war oder nicht stabil genug war, um den nächtlichen Windböen standzuhalten.

Filter und ihre Anwendung

Hα-Filter
Viele Emissionsnebel zeigen erst bei Verwendung eines Hα-Filters ihre Struktur deutlich. Diese Filter helfen, große Teile des Lichtspektrums abzublocken, sodass die schwache Hα-Strahlung des Nebels bei 656nm besser und kontrastreicher sichtbar wird. Die Wirkung derartiger Filter hängt von der Breite des Durchlasses ab: Je enger der Durchlass eines Filters (und je exakter er auf eine spezielle Wellenlänge ausgelegt ist), umso größer kann die beobachtbare Wirkung sein.

[OIII]-Filter
Dieser Filter eignet sich sehr gut zur Fotografie der meisten planetarischen Nebel und Supernovae-Überreste, da es Sternlicht um zwei Größenklassen reduziert und den Kontrast zwischen Nebel und Himmelshintergrund deutlich anhebt. Auch werden Randbereiche oft detaillierter abbildbar als bei Fotografie ohne den Filter. Die Spektrallinien des zweifach ionisierten Sauerstoffs liegen bei 496nm und 501nm; übliche [OIII]-Filter haben daher in der Regel einen Durchlassbereich von 6 bis 12nm im Bereich von 494nm bis 506nm.

[SII]-Filter
Dieser ebenfalls im Bereich der roten Spektrallinien transparente Filter eignet sich auch für die Fotografie von Emissionsnebeln. Im Gespann mit [OIII]- und Hα-Filter werden [SII]-Filter traditionell eingesetzt, um Falschfarbenaufnahmen von Nebelgebieten zu erstellen. Die Spektrallinie des einfach ionisierten Schwefels liegt bei 672nm; übliche [SII]-Filter haben in der Regel einen Durchlassbereich von 6 bis 12 Nanometer um diese zentrale Linie herum.

Hβ-Filter
Im Gegensatz zu Hα-Filtern sind Hβ-Filter im Bereich des blauen Lichtes transparent. Sie eignen sich für die Fotografie einiger Emissionsnebel, da nicht alle derartigen Nebelgebiete stark im [OIII]-Bereich strahlen. Teilweise sind Hβ-Filter daher für die Erstellung von Falschfarbenaufnahmen besser geeignet. Die Spektrallinie der Hβ-Linie des Wasserstoffs liegt bei 486nm; übliche Hβ-Filter haben in der Regel einen Durchlassbereich von 8 bis 12nm um diese zentrale Linie herum.

Um mit gekühlten, monochromen CCD-Kameras farbige Aufnahmen anfertigen zu können, ist wie oben bereits angesprochen der Einsatz von Farb- und/oder Schmalbandfiltern unumgänglich: Ein klassischer Satz aus Rot-, Grün und Blau-Filter ist meist der Einstieg, um farbige Aufnahmen der Himmelsobjekte erstellen zu können. Um jedoch spezifische Details einiger Himmelsobjekte herauszuarbeiten, bieten sich unterschiedliche Schmalband- oder Linienfilter an (vgl. Kasten). Die einzelnen Aufnahmen durch die verschiedenen Filter können bei der anschließenden Bildverarbeitung den einzelnen Farbkanälen eines Bildes zugeordnet werden, sodass aus den verschiedenen Schwarzweiß-Bildern einzelner Wellenlängen eine leuchtende, farbige Aufnahme entsteht. Da bei der Deep-Sky-Fotografie nicht selten Belichtungszeiten von mehreren Stunden verwendet werden, sollte man zur Deep-Sky-Fotografie stets ein Fernglas mitnehmen, um im Sternenhimmel "spazierenzuschauen", während die Kamera am Teleskop die Belichtungsreihen abarbeitet.

Autor: Ullrich Dittler / Lizenz: Oculum-Verlag GmbH