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Astrofotografie

Aus AnthroWiki
Kleiner Hantelnebel (M76), 80-cm-Teleskop, Gesamtbelichtungszeit 6 Stunden

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

Grundlagen

Mit Hilfe der Astrofotografie kann man auch Objekte darstellen, die zu lichtschwach für visuelle Beobachtung sind. Fotografische Emulsionen (Filme, Platten) oder elektro-optische Bildsensoren können im Gegensatz zum Auge die Lichteinwirkung während langer Belichtungszeiten sammeln. Dieser Vorteil kommt v. a. bei geringer Flächenhelligkeit (Galaxien, Gas- und Staubnebel, Kometenschweife) zum Tragen. Die Objekte der Astrofotografie reichen von den Körpern des Sonnensystems (Planeten, Asteroiden, Kometen, Meteore usw.) über Objekte in unserer Milchstraße (Sterne, Sternhaufen, Nebel) bis zu den fernsten Galaxien und Galaxienhaufen.

Im Allgemeinen müssen die Himmelaufnahmen der täglichen Drehung des Sternhimmels angepasst werden, um statt einer Strichspuraufnahme eine punktförmige Abbildung der Sterne 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 kann manuell oder maschinell erfolgen, ihre Überwachung erfolgt mit einem Leitfernrohr.

Geschichte

Die Anfänge der Astrofotografie (1839-1900)

Die Geschichte der Astrofotografie begann mit der Erfindung der Fotografie im Jahr 1839. Louis Daguerre entwickelte das Daguerreotypie-Verfahren, das erste praktische fotografische Verfahren.[1] Die erste astrofotografische Aufnahme gelang dem US-Amerikaner John William Draper im Jahr 1840, der den Mond mithilfe einer Daguerreotypie-Kamera abbildete.[2]

Im Jahr 1850 gelangen George Phillips Bond und John Adams Whipple, zwei amerikanische Astronomen, die ersten Aufnahmen eines Sterns - des Doppelsterns Mizar im Sternbild Großer Wagen.[3] Mit der Einführung des Kollodium-Nassplattenverfahrens im Jahr 1851 durch Frederick Scott Archer konnten Fotografen lichtempfindlichere Platten verwenden, was zu kürzeren Belichtungszeiten führte.[4]

Fortschritte in der Astrofotografie (1900-1950)

In den ersten Jahrzehnten des 20. Jahrhunderts verbesserten sich die fotografischen Techniken weiter. Im Jahr 1900 entwickelte Julius Scheiner die Astrofotografische Kamera, die eine präzise Nachführung der Sterne ermöglichte.[5] Diese Kamera ebnete den Weg für die Entdeckung der Expansion des Universums durch Edwin Hubble im Jahr 1929.[6]

Die Einführung der Fotografie auf Zelluloidfilm in den 1930er Jahren ermöglichte es Astronomen, lichtschwächere Objekte abzubilden und Details in Gasnebeln und Galaxien sichtbar zu machen.[7] In dieser Zeit wurde auch die Spektroskopie zur Analyse des Lichts von Sternen und Galaxien eingesetzt, um Informationen über ihre Zusammensetzung und Entfernungen zu erhalten.

Das Weltraumzeitalter (1950-2000)

Mit der Einführung von Raumfahrtmissionen in den 1950er und 1960er Jahren wurden astronomische Beobachtungen über die Erdatmosphäre hinaus möglich. Die ersten Weltraumteleskope, wie das Orbiting Astronomical Observatory (OAO) und das Uhuru-Röntgenteleskop, lieferten wertvolle Daten über das Universum in verschiedenen Wellenlängenbereichen.[8]

Das Hubble-Weltraumteleskop, das 1990 gestartet wurde, revolutionierte die Astrofotografie. Durch seine Positionierung außerhalb der störenden Erdatmosphäre konnte es extrem scharfe Bilder von Himmelskörpern aufnehmen und unser Verständnis von Galaxien, Sternen und Planeten erweitern.[9] Einige der bekanntesten Bilder, wie die Hubble Deep Field-Aufnahmen, zeigten Tausende von Galaxien in einem kleinen Himmelsausschnitt und gaben uns einen tiefen Einblick in die Entstehung und Entwicklung des Universums.[10]

Moderne Technologie und Techniken (2000-heute)

In den letzten Jahrzehnten haben immer leistungsfähigere Teleskope und Sensoren sowie fortschrittliche Bildbearbeitungstechniken die Astrofotografie weiter verbessert. Digitale Kameras haben die Fotografie auf Film weitgehend ersetzt, was zu einer höheren Empfindlichkeit und schnelleren Verarbeitung von Bildern führte.[11]

Die Einführung von adaptiver Optik ermöglichte es, atmosphärische Verzerrungen zu korrigieren und schärfere Bilder von der Erdoberfläche aus aufzunehmen.[12] Moderne Weltraumteleskope wie das James Webb Space Telescope, das 2021 gestartet wurde, haben die Fähigkeit, noch tiefere und genauere Beobachtungen des Universums durchzuführen.[13]

Amateurastronomen und Hobbyastrofotografen haben ebenfalls von den Fortschritten in der Technologie profitiert. Durch den Einsatz von CCD- und CMOS-Kameras, automatisierten Teleskopnachführungen und fortschrittlichen Bildbearbeitungsprogrammen können sie beeindruckende Aufnahmen von Himmelskörpern erstellen, die früher nur professionellen Observatorien vorbehalten waren.[14]

Sonnenfotografie

Aufnahme der Sonne mit Sonnenflecken am 7. Juni 1992

Die Fotografie der Sonne stellt einen Sonderfall der Astrofotografie dar, denn bei diesem Motiv hat man meistens zu viel Licht zur Verfügung. Man benötigt fast immer einen Filter. Ausnahmen sind:

  • die Fotografie der tiefstehenden Sonne
  • wenn Dunst das Sonnenlicht stark abschwächt
  • die Korona während einer totalen Sonnenfinsternis.

Für die visuelle Beobachtung der ungetrübten Sonne oder zur Fotografie mit lichtstarken Instrumenten werden vor dem Objektiv spezielle Glasfilter oder mit Aluminium bedampfte Folien der Stärke ND 5, Transmission 0,00001, oder ND 6, Transmission 0,000001 angebracht. Neuere Produkte der Sonnenfilter-Folien sind beidseitig bedampft und visuell bedenkenlos einsetzbar. Filter der Stärke ND 4, Transmission 0,0001, benützt man nur zur Fotografie der Sonne bei starker Vergrößerung durch Okularprojektion oder bei Öffnungsverhältnissen von etwa 1:20 und kurzen Belichtungszeiten um 0,001 s.

Messung der Sternbewegungen

Dargestellt ist das Verhältnis zwischen Eigenbewegung und den heliozentrischen Geschwindigkeitskomponenten Radialgeschwindigkeit und Tangentialgeschwindigkeit eines Objekts. Hat das Objekt den Abstand d von der Sonne und bewegt sich quer zur Sichtlinie der Sonne bei einer Tangentialgeschwindigkeit vt, so ergibt sich eine Winkelgeschwindigkeit von μ = vt / d.

Die Astrofotografie spielt eine entscheidende Rolle bei der Messung der Geschwindigkeit, mit der sich Sterne bewegen. Durch die systematische Erfassung von Bildern der Himmelskörper und deren Positionsänderungen über längere Zeiträume hinweg können Astronomen die Bewegungen von Sternen innerhalb unserer Galaxie und darüber hinaus untersuchen. Es gibt zwei Hauptaspekte der stellaren Bewegung, die mithilfe der Astrofotografie gemessen werden können: die Eigenbewegung und die Radialgeschwindigkeit.

Eigenbewegung

Die Eigenbewegung ist die scheinbare Bewegung eines Sterns über den Himmel im Laufe der Zeit, wenn man sie aus der Perspektive unseres Sonnensystems betrachtet. Diese Bewegung ergibt sich aus der tatsächlichen Bewegung des Sterns innerhalb der Milchstraße sowie der Bewegung unserer Sonne. Durch die Aufnahme von Bildern desselben Sterns über Jahre oder Jahrzehnte hinweg und den Vergleich ihrer Positionen können Astronomen die Eigenbewegung eines Sterns genau bestimmen. Die Kenntnis der Eigenbewegung ist wichtig für das Verständnis der Dynamik unserer Galaxie, der Entfernungen zu verschiedenen Sternen und der Entstehung von Sternsystemen.

Radialgeschwindigkeit

Die Radialgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, mit der sich ein Stern entlang der Sichtlinie des Beobachters bewegt, also entweder auf uns zu oder von uns weg. Die Messung der Radialgeschwindigkeit wird mithilfe der Spektroskopie durchgeführt, einer Technik, bei der das Licht eines Sterns in seine Bestandteile zerlegt wird. Durch die Beobachtung der Verschiebung von spektralen Linien im Licht eines Sterns infolge des Doppler-Effekts können Astronomen die Radialgeschwindigkeit eines Sterns bestimmen. Da Astrofotografie die Aufnahme von spektroskopischen Daten ermöglicht, trägt sie wesentlich zur Messung der Radialgeschwindigkeiten bei.

In Kombination bieten Eigenbewegung und Radialgeschwindigkeit ein vollständiges Bild der räumlichen Bewegung eines Sterns. Die Astrofotografie hat somit eine zentrale Bedeutung für die Untersuchung der Geschwindigkeiten, mit denen sich Sterne bewegen, und trägt entscheidend zum Verständnis der Dynamik unserer Galaxis sowie der Evolution des gesamten Universums bei.

Siehe auch

Literatur

  • Tony Buick: How to photograph the moon and planets with your digital camera. Springer, London 2006, ISBN 978-1-85233-990-6
  • Michael A.Covington: Digital SLR astrophotography. Cambridge Univ. Press, Cambridge 2007, ISBN 978-0-521-70081-8
  • Jeffrey R. Charles: Practical astrophotography. Springer, London 2000, ISBN 1-85233-023-6
  • Peter Kroll, Constanze la Dous, Hans-Jürgen Bräuer: Treasure Hunting in Astronomical Plate Archives. (Proceedings of the International Workshop held at Sonneberg Observatory, March 4 to 6, 1999.) Verlag Harri Deutsch, Frankfurt am Main (1999), ISBN 3-8171-1599-7.
  • David Malin: Blick ins Weltall. Neue Bilder vom Kosmos. Franckh-Kosmos Verlags-GmbH & Co., Stuttgart 1994. ISBN 3-440-06905-2.
  • David Malin: Das unsichtbare Universum. Nicolaische Verlagsbuchhandlung Beuermann GmbH, Berlin 2000. ISBN 3-87584-022-4
  • Klaus P. Schröder: Praxishandbuch Astrofotografie – eine Anleitung für Hobby-Astronomen. Franckh-Kosmos, Stuttgart 2003, ISBN 3-440-08981-9
  • Wolfgang Schwinge: Das Kosmos-Handbuch Astrofotografie – Ausrüstung, Technik, Fotopraxis. Franckh-Kosmos, Stuttgart 1993, ISBN 3-440-06739-4
  • Stefan Seip: Astrofotografie digital. Franckh-Kosmos Verlags-GmbH & Co. KG, Stuttgart 2006. ISBN 3-440-10426-5
  • Stefan Seip: Himmelsfotografie mit der digitalen Spiegelreflexkamera. Franckh-Kosmos Verlags-GmbH & Co. KG, Stuttgart 2009. ISBN 978-3-440-11290-8

Weblinks

Commons: Astrofotografie – Weitere Bilder oder Audiodateien zum Thema
 Wikibooks: Astrophotographie – Lern- und Lehrmaterialien

Einzelnachweise

  1. ↑ Hirsch, R. (1981). Seizing the Light: A Social History of Photography. McGraw-Hill.
  2. ↑ Kingsley, S. (2009). A history of the telescope. Physics Education, 44(4), 372-379.
  3. ↑ Whipple, J. A. (1851). Photograph of the star Mizar. Proceedings of the American Academy of Arts and Sciences, 2, 73.
  4. ↑ Bates, R. H. (1952). Photography by the wet collodion process. The Photographic Journal, 92, 249–256.
  5. ↑ Scheiner, J. (1900). Die Astrofotografie. Verlag von Wilhelm Engelmann.
  6. ↑ Hubble, E. (1929). A relation between distance and radial velocity among extra-galactic nebulae. Proceedings of the National Academy of Sciences, 15(3), 168-173.
  7. ↑ Schwarzschild, K. (1933). Untersuchungen zur geometrischen Optik. III. Die Optik der Spiegelungen und Brechungen an ebenen und gewölbten Flächen. Nachrichten von der Gesellschaft der Wissenschaften zu Göttingen, Mathematisch-Physikalische Klasse, 2, 155–187.
  8. ↑ Giacconi, R. (1973). The Uhuru X-ray satellite. Scientific American, 228(3), 34-45.
  9. ↑ Mather, J. C., & Boslough, J. (1996). The Very First Light: The True Inside Story of the Scientific Journey Back to the Dawn of the Universe. Basic Books.
  10. ↑ Williams, R. E., et al. (1996). The Hubble Deep Field: Observations, Data Reduction, and Galaxy Photometry. The Astronomical Journal, 112, 1335-1389.
  11. ↑ Roddier, F., & Roddier, C. (2001). Adaptive optics in astronomy. Cambridge University Press.
  12. ↑ Rigaut, F., et al. (1998). Performance of the Canada-France-Hawaii Telescope Adaptive Optics Bonnette. Publications of the Astronomical Society of the Pacific, 110(746), 152-157.
  13. ↑ Gardner, J. P., et al. (2006). The James Webb Space Telescope. Space Science Reviews, 123(4), 485-606.
  14. ↑ Aveni, A. (2019). Stars Above, Earth Below: A Guide to Astronomy in the National Parks. University Press of Colorado.
Dieser Artikel basiert auf einer für AnthroWiki adaptierten Fassung des Artikels Astrofotografie aus der freien Enzyklopädie de.wikipedia.org und steht unter der Lizenz Creative Commons Attribution/Share Alike. In Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar.
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