Deep Sky mit Teleobjektiv: Der Rosettennebel

RosettennebelFür mich ist Astrofotografie so faszinierend, weil man Objekte sichtbar machen kann, die für einen Beobachter am Teleskop kaum erreichbar sind – wie zum Beispiel der Rosettennebel um den Sternhaufen NGC 2244.

 

Der Rosettennebel: Das Objekt

Rosettennebel

Der Rosetten-Nebel ist ein sog. Emissionsnebel, eine gewaltige Gas- und Staubwolke, die durch die Strahlung nahegelegener Sterne zum Leuchten angeregt wird. Er liegt im Sternbild Einhorn (Monoceros) westlich des Orion.

Rosettennebel Aufsuchkarte

Die Größen- und Entfernungsangaben schwanken je nach Quelle; die NASA nennt eine Ausdehnung von rund 100 Lichtjahren in einer Entfernung von rund 5000 Lichtjahren. Im dunklen Zentrum des Nebels, das rund 30 Lichtjahre misst, liegt der Sternhaufen NGC 2244. Die Strahlung dieser Sterne ist es, die den Nebel zum Leuchten bringt. Für den Beobachter auf der Erde erstreckt der Rosettennebel über ein Feld von etwa 80 Bogenminuten – größer als der Vollmond! Trotzdem ist die Beobachtung schwierig. Der Nebel hat eine Helligkeit von ca. 6 mag (so hell wie die schächsten Sterne, die man unter einem sehr dunklen Landhimmel noch sehen kann), aber eine sehr geringe Flächenhelligkeit. Dadurch hebt er sich bei visueller Beobachtung nur wenig vom Hintergrund ab. Erst durch den Einsatz spezieller Nebelfilter (UHC-Filter) wird die Struktur deutlicher.

Rosettennebel fotografieren – ohne Teleskop

Die große Ausdehnung macht es möglich, den Nebel mit einem Teleobjektiv im Weitfeld abzubilden. Aber wie geht das?

Belichtungszeit und Rohdaten

Die geringe Helligkeit erfordert Belichtungszeiten im Bereich von 1-2 Stunden oder mehr. Üblicherweise macht man das mit einer Serie von Aufnahmen mit 1-3 Minuten Belichtungszeit, die in der Nachbearbeitung übereinandergelegt (“gestackt”) werden. Zu den eigentlichen Bildern (“Lightframes”) kommen noch Dunkelfeldaufnahmen (“Darkframes”). Dabei macht man eine Serie von Aufnahmen mit Belichtungs- und ISO-Einstellungen wie bei den “Lightframes”, aber mit abgedecktem Objektiv. Dabei bleibt das Bild natürlich schwarz, aber das Ausleserauschen der Kamera (erkennbar durch bunte Farbpunkte und ein unregelmäßiges Muster) kann damit sichtbar gemacht werden. Durch Subtraktion dieser “Darkframes” vom eigentlichen Bild kann man das Rauschen deutlich verringern. Wichtig ist es außerdem, die Bilder nicht im JPG-Format, sondern im RAW-Format abzuspeichern. Nur damit erhält man echte “Rohdaten”, die noch nicht von der internen Bearbeitung der Kamera verändert wurden.

Kamera: Eine modifizierte Canon EOS 500D

EOS 500D mit Olympus-Objektiv

Für die Aufnahme kam eine alte Canon EOS 500D zum Einsatz. Mit ihren 15 Megapixeln Auflösung ist sie nicht mehr ganz auf der Höhe der Zeit, kann aber immer noch gute Ergebnisse liefern. Ich habe die Kamera gebraucht erworben und für den Einsatz als Astrokamera modifizieren lassen. Warum das? Konventionelle DSLRs verwenden einen internen Filter, der die Wellenlängen im tiefen Rotbereich und im Infrarot blockiert. Das liefert mehr Schärfe, weil konventionelle Fotoobjektive nicht für diese Wellenlängen berechnet sind und Unschärfen produzieren können. Für die Astrofotografie ist das allerdings ein entscheidender Nachteil: Gerade die H-alpha-Linie des ionisierten Wasserstoffs, in der viele Nebelobjekte strahlen, wird damit gedämpft. Abhilfe schafft ein Umbau des Filters. Mutige und geschickte Bastler versuchen das selber, für die meisten Anwender empfiehlt sich eher der Umbau in einer Fachwerkstatt. Nach der Modifikation kann die Kamera mit einem benutzerdefinierten Weißabgleich noch immer für Tageslichtfotografie eingesetzt werden.

Das Objektiv: Ein Schätzchen aus Analog-Zeiten

Ein “gutes”, teures Objektiv muss nicht zwangsläufig eine gute Lösung für Astrofotografie sein. Entscheident ist, wie gut das Objektiv eine helle, punktförmige Lichtquelle (die Sterne) vor einem sehr dunklen Hintergrund abbilden kann. Selbst bei hochwertigen Exemplaren kann es da Überraschungen geben: Um die Sterne herum ensteht ein hässlicher Farbrand, oder die Lichter erscheinen “ausgefranst” (gerade an den Bildrändern). Hier hilft eigentlich nur ausprobieren…
Meine Wahl fiel auf eine klassische Festbrennweite aus den Zeiten der Analogfotografie, ein Olympus OM Zuiko 4,0/200mm. Mit einem Adapter von Canon EF auf Olympus OM (z.B. dieses Modell: K&F Concept Olympus OM Canon EF EOS Objektiv Adapter) kann man es problemlos an einer modernen DSLR verwenden.

Olympus Zuiko OM 4,0/200mm

Es hat eine vorzügliche optische Qualität und eine sehr feinfühlige Mechanik mit langen, präzisen Verstellwegen. Moderne Autofokus-Objektive lassen sich natürlich auch manuell scharfstellen, aber die sehr kurzen Verstellwege und die Mechanik machen eine exakte Einstellung schwieriger. Außerdem hat das Olmpus-Objektiv eine integrierte Gegenlichtblende, die sich ausziehen lässt und Taubeschlag wirkungsvoll verhindert.

Steuerung und Aufnahme

Für ein brauchbares Endergebnis sind 30 bis 100 Einzelaufnahmen erforderlich, und zwar mit Langzeitbelichtungen im Bereich von 1 – 3 Minuten pro Bild. Dafür ist eine automatisierte Kamerasteuerung fast unverzichtbar. Für Canon EOS gibt es dafür einige Möglichkeiten: Man kann mit der originalen Canon-Software EOS Utility die Kamera per Laptop steuern (wie das geht, siehe hier: EOS per Computer steuern). Meine bevorzugte Lösung ist die Firmware-Erweiterung Magic Lantern; damit kann man Langzeitbelichtungen und Aufnahmeserien programmieren, ohne dass ein Computer erforderlich ist. Einen Artikel dazu finden Sie hier auf der Webseite: Magic Lantern.

Magic Lantern

Weitere Möglichkeiten wären ein externer Timer oder eine Montierung, die auch Kameras steuern kann.
Wichtig für die Aufnahme ist es, die Schärfe penibel einzustellen. Es reicht auf keinen Fall, das Objektiv einfach “auf Anschlag” in die Unendlich-Einstellung zu drehen! Alle Objektive haben da einen gewissen Spielraum, um temperaturbedingte Änderungen der optischen Eigenschaften auszugleichen. Am besten stellt man die Kamera auf den höchsten ISO-Modus (Lichtempflindlichkeit), schaltet auf Live View mit Vergrößerung und stellt die Schärfe an einem ausreichend hellen Stern ein. Dafür sollte man sich ruhig ein paar Minuten Zeit nehmen – nichts ist frustrierender, als am Ende einer langen Aufnahmeserie festzustellen, dass die Bilder alle unscharf sind.

Nachführung

Bei Belichtungszeiten in dieser Größenordnung dreht sich die Erde (mit dem Beobachter und seiner Kamera) unter dem Sternenhimmel weg. Wenn die Kamera stillsteht, werden die Sterne als Striche abgebildet. Eine motorisierte parallaktische Montierung gleicht diese Bewegung aus. Ich verwende dafür eine Skywatcher EQ6. Die Kamera wird über das Stativgewinde auf eine sog. Prismenschiene verschraubt und kann dann wie ein Teleskop auf die Montierung gesetzt werden. Die Nachführung ist (bei korrekter Ausrichtung der Montierung) genau genug, um ca. 1-2 Minuten am Stück zu belichten.

Die Nachbearbeitung

Der zeitaufwändigste Schritt ist die nachträgliche Bildbearbeitung. Jeder Astrofotograf hat bei der Nachbearbeitung seine eigenen Gewohnheiten, aber im Grunde sind die Arbeitsschritte ähnlich:
– Abzug des Darkframes (siehe oben), um das Rauschen zu vermindern; ggf. weitere Schritte (Flatfields, Bias, etc.)
– “Stacken” (Kombinieren) der Rohbilder zu einem Summenbild

Im Summenbild:
– Helligkeitsverteilung optimieren (“Histogramm strecken”)
– Bildfehler korrigieren: Vignettierung (ungleichmäßige Helligkeitsverteilung), Farbstich, Schärfe, …
Diese Liste kann natürlich nur ein ein kurzer Abriss sein – eine ausführliche Darstellung würde den Rahmen dieses Artikels sprengen. Wer sich für das Thema interessiert, wird kaum darum herumkommen, etliche Anleitungen und Tutorials durchzuarbeiten und viel zu üben.

Ein Buchtipp zum Thema: Handbuch Astrofotografie: Grundlagen und Praxis für Hobby-Astronomen

Das fertige Bild – der Lohn der Mühe?

Rosettennebel

Am Ende dieser ganzen Schritte steht dann irgendwann das fertige Bild. In der Regel wird man feststellen, dass es im Internet schon viele Aufnahmen von  Objekten wie dem Rosettennebel gibt, und viele davon werden deutlich besser sein als das eigene Ergebnis. Wozu also das Ganze?

Das muss sicherlich jeder für sich beantworten. Für mich ist es einfach die Tatsache, dass es “mein” Bild ist. Ich konnte damit etwas aus der Tiefe des Weltalls holen, dass ich ohne Fotografie gar nicht wahrnehmen könnte. Ich konnte ein kleines Stück tiefer in die Unendlichkeit des Alls blicken – voller Ehrfurcht und Bewunderung für die Schönheit und die perfekte Harmonie der Naturgesetze in unserem Universum. Und das ist es, was für mich die ganze Mühe wettmacht.

Weitere Artikel zu Astrofotografie hier auf der Webseite:

Andromeda-Galaxie mit dem Teleobjektiv

Nebel im Schwan: Der Nordamerikanebel