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Serie "Einführung in die Astrofotografie"

Kometen

Sehr helle, Aufsehen erregende Kometen, die heller als die Sterne werden und deren Schweif sich im Extremfall über den halben Himmel erstrecken kann, sind sehr seltene Ereignisse. Häufiger sind jedoch Kometen, die man unter Idealbedingungen eben noch mit dem bloßen Auge oder zumindest mit dem Feldstecher erkennen kann. Solche Kometen treten im Durchschnitt ein- bis zweimal pro Jahr auf. Solche Schweifsterne sind oft bereits mit einer herkömmlichen Fotoausrüstung problemlos fotografierbar.

Allgemeines

Kometen entwickeln ihre größte Helligkeit, wenn sie sich in der Nähe der Sonne befinden. Die Folge ist, dass es oft noch nicht absolut dunkel ist, wenn sich der Komet in einer für fotografische Zwecke noch ausreichenden Höhe über dem Horizont befindet. Zehn Grad, also die Länge einer Faust am ausgestreckten Arm, gelten als Mindesthöhe, die ein Komet über dem Horizont haben sollte. In Anbetracht dieser Einschränkungen muss man oft Kompromisse bei der Fotografie eingehen: Entweder ist es noch nicht richtig dunkel, oder die horizontnahen Dunstschichten beeinträchtigen die Bildqualität.

Lichtschwache Kometen erscheinen häufig nur als kleiner, diffuser Stern. Mit kurzen Brennweiten kann man sie daher meist nur als sternförmigen Punkt erkennen und nur anhand ihrer Position und ggf. Bewegung bei mehreren Aufnahmen von Sternen unterscheiden.

Fast alle Kometen zeigen einen mehr oder weniger langen Schweif, mitunter ist er nur im Ansatz direkt am Kometenkopf vorhanden. Die Länge des Schweifes hängt von der Sonnendistanz und vom Winkel, in dem man auf ihn schaut, ab: Schaut man fast genau direkt von vorne auf den Kopf, kann ein Millionen Kilometer langer Schweif durchaus nur als kleiner "Stummel" erscheinen. Auf langbelichteten Aufnahmen erscheint der Schweif stets länger als bei der visuellen Beobachtung. Der Grund hierfür ist, dass er mit zunehmender Entfernung von der Koma lichtschwächer wird und die lichtsammelnde Wirkung des Sensors lichtschwache Partien deutlicher herausarbeiten kann als das menschliche Auge.

Der gelblich-weisse Staubschweif ist heller als der blaue Plasmaschweif.

Kommt ein Komet der Erde sehr nahe, erscheint die Koma zum Teil so groß wie der Vollmond oder gar noch größer. Hierbei wird der helle sternförmige, scheinbare Kern meist überbelichtet.

Kurzperiodische, lichtschwache Kometen mit Perioden von einigen 10er Jahren sind meist recht unspektakulär. Die langperiodischen, großen Kometan werden in der Regel erst wenige Wochen bis Monate vor der Passage ihres sonnennächsten Bahnpunktes, dem Perihel, entdeckt. Die Ausgasungen, die zur Ausbildung von Koma und Schweif führen, beginnen nämlich normalerweise erst auf Höhe der Marsbahn. Ankündigungen von hellen Kometen finden Sie auf dieser Website.

ISO-Empfindlichkeiten

Bei der Kometenfotografie kommt es auf die Wiedergabe lichtschwacher Details an. Bei Aufnahmen mit ruhender Kamera empfielt sich deshalb eine Empfindlichkeit von ISO 400 bis 1600, je nach Helligkeit des Kometen und Lichtstärke der Optik. Bis ISO 800 kann das Bildrauschen bei Vergrößerungen bis etwa DIN A4 vernachlässigt werden.

Soll die Kamera dem Lauf der Gestirne nachgeführt werden, empfehlen sich ISO-Empfindlichkeiten von 200 bis 800. Neben der Helligkeit des Kometen und den gewünschten Details hängt die benötigte Empfindlichkeit auch von der Eigenbewegung des Kometen ab (siehe unten).

Belichtungszeiten

Bei Aufnahmen mit ruhender Kamera gelten die gleichen Regeln und Grenzwerte wie bei der Fotografie von Sternbildern und Konstellationen mit ruhender Kamera. Die Belichtungszeiten sind in Folge sieben dieser Serie angegeben. Die maximale Belichtungszeit hängt also ausschließlich von der Brennweite der Optik ab.

Bei nachgeführten Aufnahmen hängt die Belichtungszeit in erster Linie vom gewünschten Detail ab. Es sollte unbedingt eine Belichtungsreihe aus verschiedenen Belichtungszeiten angefertigt werden, da die Helligkeit bestimmter Strukturen nur schwer geschätzt werden kann. Erschwerend kommt hinzu, dass schwache Bereiche des Schweifes, die meist reich strukturiert sind, nur schwer bis gar nicht visuell erkennbar sind.

Bei Kometen wird die maximale Belichtungszeit durch seine Eigenbewegung festgelegt. Abhängig von der Eigengeschwindigkeit des Kometen und seiner Distanz zur Erde darf die Belichtungszeit nicht länger als 15 Minuten sein, sonst werden feine Details durch die Eigenbewegung verschmiert. Eine Ausnahme stellen Aufnahmen dar, die direkt auf den Komet nachgeführt werden (siehe unten).

Kometenfotografie mit ruhender Kamera

Weitwinkelobjektive

Mit Weitwinkelobjektiven lassen sich sehr große Himmelsausschnitte fotografieren. Bei der Verwendung lichtstarker Modelle und hohen ISO-Empfindlichkeiten lassen sich bereits mit ruhender Kamera Objekte erfassen, die zu lichtschwach sind, um sie mit dem bloßen Auge erkennen zu können.

Die Koma von sehr kleinen, lichtschwachen Kometen geht bei solchen Aufnahmen sehr oft im Rauschen der Kamera unter. Sie erscheinen daher häufig nur sternförmig und sind nur anhand ihrer Position bzw. Bewegung bei mehreren Aufnahmen von Sternen zu unterscheiden.

Den Schweif kann man ab einer Länge von 0,5 Grad (das entspricht einem scheinbaren Vollmonddurchmesser) mit Weitwinkelobjektiven eindeutig als solchen identifizieren. Überdurchschnittlich lange Schweife, die sich in Extremfällen über den halben Himmel erstrecken können, lassen sich nur mit Weitwinkelobjektiven komplett erfassen.

Bei großen, hellen Kometen kann es sehr eindrucksvoll sein, Vordergrundmotive in das Bild mit einzubeziehen.

Normalobjektive bis leichte Teleobjektive

Hier liegen ähnliche Bedingungen wie bei den Weitwinkelobjektiven vor. Aufgrund der längeren Brennweite erscheinen die gleichen Strukturen größer als bei Weitwinkelobjektiven. Die Koma und ggf. der Schweif kleiner Kometen ist deutlicher zu erkennen.

Die maximalen Belichtungszeiten, um Sternstrichspuren eben noch zu vermeiden, sind kürzer als bei Weitwinkelobjektiven.

Lange Schweife werden formatfüllend, und das Kometenfoto zeigt nur wenige Feinstrukturen.

Mittlere Teleobjektive

Bei mittlerer Brennweite kann man maximal ein bis zwei Sekunden belichten, wenn man eine Strichspurbildung vermeiden will. Es können mit ruhender Kamera also nur noch die Koma und evtl. der innerste Teil des Schweifes hellerer Kometen fehlerfrei abgebildet werden.

In der Koma erkennt man andeutungsweise Strukturen, eventuell erkennt man den scheinbaren Kern als kleinen Punkt. Das ist nicht der Kometenkern im physikalischen Sinne!

Mehr lässt sich ohne Nachführung nicht erreichen.

Kometenfotografie mit Nachführung

Mit Nachführung können schwächere Objekte erfasst werden als mit ruhender Kamera, da die gleichen Pixel eine längere Zeit belichtet werden. Somit erscheint die Koma generell ausgedehnter und der Schweif länger als ohne Nachführung. Man sollte deshalb die helle Koma ausserhalb der Bildmitte positionieren, damit der Schweif besser auf das Bild passt.

Um eine exakte Nachführung zu realisieren, muss die Polachse der Optik sehr genau auf den Himmelspol ausgerichtet sein. Die Abweichung darf maximal +/- 0,25 Grad betragen. Ansonsten bilden die Sterne konzentrische Strichspuren um den Leitstern. Die Nachführung muss alle paar Minuten korrigiert werden. Eine ausführliche Anleitung hierfür wird in Folge zehn dieser Serie gegeben.

Bei der Nachführung können geringe ISO-Empfindlichkeiten verwendet werden. Das hat folgende Vorteile:

Farben, Kontrast und Bildschärfe sind besser als bei hohen Empfindlichkeiten. Ausserdem verringert sich mit abnehmender Empfindlichkeit das Hintergrundrauschen. Deshalb lassen sich Feinstrukturen, insbesondere im Plasmaschweif, deutlicher und besser abbilden.

Für die folgenden Beschreibungen gilt zusätzlich das gleiche, wie bereits unter Fotografie mit ruhender Kamera oben beschrieben wurde.

Weitwinkelobjektive bis leichte Teleobjektive

Bei den oben beschriebenen Landschaftsaufnahmen muss man mit Nachführung Kompromisse eingehen, da sonst der Vordergrund durch die bewegte Optik verwischt wird. Solche Motive empfehlen sich daher nur eingeschränkt für Aufnahmen mit Nachführung.

Die Koma zeigt nur wenige interne Strukturen.

Das folgende Foto zeigt eine Stimmungsaufnahme des Kometen Hale-Bopp. Verwendet wurde ein 28mm-Objektiv mit f/4. Die Belichtungszeit betrug fünf Minuten. Der Vordergrund wird durch die Nachführung leicht verwischt.

Landschaftsaufnahme des Kometen Hale-Bopp
Landschaftsaufnahme des Kometen Hale-Bopp. Erläuterungen siehe Text. Foto mit freundlicher Genehmigung von Axel Mellinger (http://canopus.physik.uni-potsdam.de/~axm/astrophot.html).

Mittlere Teleobjektive

Mit kurzen Belichtungszeiten zeigt die Koma große, innere Strukturen und den sternförmigen, scheinbaren Kern. Bei großen, hellen Kometen wird der Schweif oft formatfüllend, und der Plasmaschweif zeigt bereits größere Strukturen.

Starke Teleobjektive und Spektive

Die Koma zeigt bei kurzen Belichtungszeiten deutlich einen sternförmigen Kern (dies ist nicht der Kometenkern im physikalischen Sinne). Man erkennt auch häufig sog. Jets. Das sind radiale, vom Kern wegströmende Strahlen aus ausgegastem Material.

Die Schweife zeigen zahlreiche, interessante Strukturen, insbesondere der Plasmaschweif zeigt filigrane, häufig vernetzte Strukturen. Letzterer ist von Verwirbelungen geprägt, die durch den Sonnenwind hervorgerufen werden.

Kommt ein Komet der Erde besonders nahe, nehmen Koma und Schweif sehr große Bereiche des Gesichtsfeldes ein. Es kann dann nur der innerste Schweif abgebildet werden, dieser ist dafür dann extrem strukturiert.

Teleskope

Für Teleskope gilt das gleiche wie für starke Teleonjektive und Spektive, nur dass noch feinere Strukturen erfasst werden können.

Kleine, lichtschwache Kometen erscheinen auch im Teleskop oft nur als kleine, diffuse Flächen, deren Helligkeit zum Zentrum hin zunimmt. Eventuell erkennt man den scheinbaren Kern und einen Schweifansatz.

Nachführung auf den Komet

Möchte man länger als ein paar Minuten belichten, macht sich die Eigenbewegung des Kometen zwischen den Sternen störend bemerkbar. Die Zeit, ab der dieser Effekt auftritt, hängt von der Eigengeschwindigkeit des Kometen und der Distanz zur Erde ab. Es muss deshalb bei solch langen Belichtungszeiten auf den Kometen nachgeführt werden.

Hierfür wird der scheinbare Kern im Fadenkreuzokular zentriert und die Optik auf diesen nachgeführt. Die Fixsterne werden hierbei zu Strichspuren verzerrt.

Das folgende Foto zeigt den Kometen Hale-Bopp. Während der Aufnahme wurde auf den Komet nachgeführt. Als Aufnahmegerät wurde ein 200mm f/4 Newton-Reflektor verwendet. Die Belichtungszeit betrug 20 Minuten. Wäre auf die Sterne nachgeführt worden, wäre der Komet um die Länge der Sternstrichspuren weitergewandert, von den Feinstrukturen im Schweif wäre fast nichts mehr zu erkennen gewesen.

Detailaufnahme des Kometen Hale-Bopp
Teleskopaufnahme des Kometen Hale-Bopp. Erläuterungen siehe Text. Foto mit freundlicher Genehmigung von Axel Mellinger (http://canopus.physik.uni-potsdam.de/~axm/astrophot.html).

Die Feinstrukturen in Koma und Schweif werden nach etwa 20 Minuten verschmiert, abhängig von der Dynamik des Kometen. Länger sollte also nicht belichtet werden. Es empfielt sich eine Belichtungsreihe aus verschieden langen Belichtungszeiten.

Die nächste Folge behandelt die Fotografie von Sternschnuppen und Meteoren.

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Serie-Inhaltsübersicht
Teil 1:Konzept und Ziele der Serie
Teil 2:Grundausrüstung und der richtige Beobachtungsort
Teil 3:ISO–Empfindlichkeiten und Belichtungszeiten
Teil 4:Objektive vom Weitwinkel bis zum Supertele und ihre Anwendungen in der Astrofotografie
Teil 5:Fokussierung von Astrofotos
Teil 6:Erste Astrofotos mit ruhender Kamera: Der Mond
Teil 7:Erste Astrofotos mit ruhender Kamera: Sternenhimmel, Strichspuren und Konstellationen
Teil 8:Das Einsteigerteleskop für die Astrofotografie und Gebrauchtgeräte
Teil 9:Montierungen
Teil 10:Nachführung und Piggyback-Fotografie
Teil 11:Die Sonne
Teil 12:Deep–Sky–Fotografie I
Teil 13:Deep–Sky–Fotografie II
Teil 14:Kometen
Teil 15:Meteore
Teil 16:Einführung in die Fotografie mit Webcams und verwandten Aufnahmesystemen
Teil 17:Astrofotografie und (Fern-)Reisen

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05.01.2007 13:11 Uhr, Christian Leu

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