Allgemeines

Die Astrofotografie umfasst die Methoden der Fotografie, mit denen Sterne und andere Himmelskörper im sichtbaren Licht abgebildet und dauerhaft auf verschiedenen Medien (fotografisch oder elektronisch) gespeichert werden.

Die Objekte der Astrofotografie reichen von den Körpern des Sonnen- systems (Planeten. Asteroiden, Kometen, Meteore usw.) über Objekte in unserer Milchstraße (Sterne, Sternhaufen, Nebel) bis zu den fernsten Galaxien und Galaxienhaufen.

Mit Hilfe der Astrofotografie können Objekte dargestellt werden, die zu licht- schwach für die direkte Beobachtung sind. Fotografische Speichermedien (Filme, Platten) oder elektro-optische Bildsensoren haben im Gegensatz zum mensch- lichen Auge die Eigenschaft, das Lichts während langer Belichtungszeiten sammeln zu können. Dieser Vorteil kommt z.B. bei geringer Flächenhelligkeit (Spiral-, Gas-, Staubnebel) zum Tragen.

Im Allgemeinen müssen die Himmelaufnahmen der Drehung des Sternhimmels nachgeführt werden, um eine punktförmige Abbildung der Himmelskörper zu erreichen. Dazu erhält das Fernrohr bzw. die Kamera eine äquatoriale Montierung, deren eine Achse genau auf den Himmelspol (verlängerte Erdachse) ausgerichtet ist.

Die Nachführung (Guiding) ist in der Astronomie der Ausgleich der Erddrehung während der Beobachtung oder dem Fotografieren von astronomischen Objekten mittels eines Fernrohrs. Die Nachführung selbst ist Teil der Montierung. Mit der Nachführung wird erreicht, dass ein astronomisches Objekt über längere Zeit beobachtbar bleibt. Ohne Nachführung würde z. B. ein Stern bei stärkerer Vergrößerung bald aus dem Blickfeld des Okulars wandern. Für fotografische Aufnahmen ist bedingt durch die langen Belichtungszeiten lichtschwacher Objekte eine Nachführung unbedingt erforderlich.

In der Amateurastronomie werden neben analogen Spiegelreflexkameras auch digitale Kameras (meist auf CMOS-Basis), CCD-Kameras und spezielle Videokameras eingesetzt. Für Mond- und Planetenfotografie werden oft Bildserien mit Webcams aufgenommen, deren digitale Überlagerung die Luftunruhe vermindert.

Digitale Astrofotografie

Durch die Digitalisierung hat die Astrofotografie im Amateurbereich große Fortschritte gemacht. Durch die Aufnahme mehrerer Bilder nacheinander und deren nachträglicher Verarbeitung im Computer ergeben sich Bilder, wie sie vorher meist nur von großen Sternwarten gemacht werden konnten.

Diese Bilder kombinieren mehrere, verschiedene Aufnahmetechniken, bis hin zum Verschmelzen von Aufnahmen mit unterschiedlicher Belichtung (Exposure Blending, auch Pseudo-HDR).

Ein digitales Ergebnisbild besteht im Idealfall aus einer ganzen Serie unterschiedlicher Aufnahmen. Gespeichert werden die Bilder möglichst im Rohdatenformat (RAW), da hier sichtbar bessere Ergebnisse als im JPEG-Format zustande kommen.

Die Aufnahmen bestehen aus:

den eigentlichen Fotos des Nachthimmels (Lightframes). Es wird mehrmals derselbe Himmelsausschnitt fotografiert. 5–20 Aufnahmen sind erforderlich, aber auch bis zu 100 Aufnahmen – oft auch über mehrere Nächte verteilt – sind nicht ungewöhnlich.
mehreren Dunkelbildern (Darkframes); benötigt werden 10–20 Stück. Diese werden mit denselben Kameraeinstellungen und bei derselben Außentemperatur gemacht, jedoch ist das Teleskop dabei abgedeckt oder ein lichtundurchlässiger Filter ist eingelegt. Diese Dunkelbilder werden später im Computer untereinander zu einem Masterdark kombiniert und dessen Inhalt von jedem Lichtbild abgezogen. Die Digitalkameras zeigen auf Dunkelbildern nur ihre internen Fehler wie Hotpixel und das Sensorglühen; die erwärmte Karmeraelektronik belichtet mit ihrer Infrarotstrahlung Teile des Sensors von hinten. Diese Fehler sind auch in den Lichtbildern enthalten und werden aus diesen wieder herausgerechnet.
Biasframes (auch Offsetframes); benötigt werden ebenfalls 10–20 Stück. Dies ist eine Dunkelbild-Serie, die mit der kürzest möglichen Verschlusszeit und derselben ISO-Zahl wie bei den Lichtbildern gemacht wird. Sie dient dem Entfernen des Sensorrauschens, welches nur von der ISO-Zahl abhängig ist. Die kürzest mögliche Belichtungszeit wird gewählt, um andere Einflüsse auszuschließen.
Flatframes; benötigt werden ebenfalls 10–20 Stück. Dies sind wieder Lichtbilder, allerdings gegen eine gleichmäßig hell leuchtende Fläche aufgenommen. Mit diesen Aufnahmen werden die Vignettierung und sichtbare Staubeinlagerungen im System eliminiert. Die Belichtungszeit wird so gewählt, dass ein helles, aber nicht überstrahltes Bild entsteht. Ansonsten gelten wieder die Bedingungen wie bei den Biasframes. Weder die Kameraposition am Teleskop noch die Schärfelage dürfen für diese Aufnahmen verändert werden.

Ein Computerprogramm verrechnet diese Bilder nun alle miteinander und erstellt daraus das Ergebnisbild. Dabei kann immer nur eine Serie aus Bildern, die mit derselben Belichtungszeit entstanden sind, verrechnet werden. Sollen mehrere unterschiedliche Belichtungen angefertigt werden, so müssen zumindest sämtliche Licht- und Dunkelbilder neu erstellt werden.

Abbildungen mit Video-Kameras

Der Einsatz von speziellen Video-Kameras in der Astronomie hat den großen Vorteil, dass mit einer Bearbeitungssoftware (z.B. mit der Freeware AviStack) aus Videosequenzen die besten Einzelbilder extrahiert und wieder zusammengerechnet werden können.

Dabei entstehen hervorragende, hochauflösende Astrofotografien mit einem sehr geringen Rauschverhalten und - für die jeweiligen Verhältnisse - optimaler Belichtung.

Für meine Begriffe die interessanteste Möglichkeit mit verhältnismäßig einfachen Mitteln zu sehr guten Ergebnissen zu kommen! Allerdings: ein Note- oder Netbook als Steuerrechner und zur Ansicht bzw. Aufzeichnung muss immer mit! Wichtig dabei ist eine große und schnelle Festplatte, ein guter Akku, der eine Beobachtungsnacht mit Videoaufnahmen durchhält, und ein USB- oder Firewire-Anschluss.

Bildergalerien

AviStack: Vergleich zwischen den Ergebnissen der Software RegiStax und AviStack

Giotto: Planeten, Finsternisse, Erdmond beobachten mit Video

Software für die Video-Astronomie

AviStack ist eine Freeware.
AviStack ermöglicht die Verwendung von hunderten oder sogar tausenden Referenzpunkten, um seeingbedingte Bildverzerrungen möglichst effektiv zu eliminieren. Dies ist vor allem für hoch aufgelöste Mondbilder entscheidend, um selbst noch die kleinsten Details sichtbar zu machen.

RegiStax ist eine Freeware.
RegiStax wendet sich in erster Linie an Astronomiebegeisterte und Sternengucker. Die Freeware versteht sich als Bildkorrekturprogramm, wobei der Schwerpunkt sich den Besonderheiten astronomischer Foto- aufnahmen annimmt. So lassen sich beispielsweise mit RegiStax Kontrast und Helligkeit sehr simpel und filigran ändern, um beispielsweise Oberflächenstrukturen von Planeten deutlicher hervor zu heben. Ferner verfügt das Programm über diverse Filtermethoden zur Verbesserung der Bildqualität.

GIOTTO ist ein Public Domain Programm, jeder kann es sich kostenlos aus dem Netz herunterladen und so oft benutzen bis es keinen Spaß mehr macht.
GIOTTO in der 2.x-Version ist ein Bildverarbeitungsprogramm, das speziell auf Massenbildbearbeitung von Video- und Multimediastreams optimiert ist. Mit GIOTTO können sowohl Webcams diverser Bauarten und Videogeräte für die Astronomie einsatztauglich gemacht werden.

Produkte für die Video-Astronomie

Vor Jahren wurden Webcams, einst für den Internetbereich erfunden, auch für die Astronomie entdeckt. Heute werden Wecams und ähnliche Kameras gerne für die Planeten-Fotografie eingesetzt. Bei der Aufnahme von Planeten sind sie allen anderen Kameras überlegen (weitere Infos). Mit speziell rauscharm entwickelten Kameras werden heute auch Deep-Sky Aufnahmen gewonnen, die sogar als Livebild auf dem PC dargestellt werden können.

Gekühlte CCD Kameras gehören zur Königsklasse der Astronomie-Kameras. Sie sind ausschließlich für den astronomischen Bereich gedacht und liegen in punkto Bildqualität im High-End Bereich. Durch eine Peltier-Kühlung in einer CCD Kamera (z.B. Starlight Xpress) ist das thermische Rauschen sehr gering. Die Belichtungszeiten, die bei Webcams extrem kurz sind, können hier sehr lang gehalten werden. Es sind aber auch ungekühlte CCD Kameras (z.B. The Imaging Source) mit hoher Qualität erhältlich.

--> zusammengefasst aus den Seiten des Astroshop.de