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Heutige Amateuraufnahmen und POSS 2

 

Die POSS-Aufnahmen entstanden mit 48 Zoll = 121,9cm Öffnung und 305cm Brennweite (f/2,5) auf chemischen Fotoplatten. Dieser enormen Lichtstärke können heutige Amateure die CCD-Technik entgegen stellen, die nicht nur wesentlich empfindlicher ist und  einen linearen Schwärzungszuwachs aufweist, es besteht noch ein entscheidender Unterschied zur chemischen Fotografie:

Während chemische Emulsionen bei einer geringen Schwärzung des Himmelshintergrundes maximal belichtet sind, man spricht von Ausbelichtung, wachsen die Grenzgrößen in der CCD-Technik darüber hinaus bis zur Sättigung des Chips weiter an. Deshalb kann eine einzelne CCD-Belichtung bis zu 4 Größenklassen tiefer gehen. Das liegt nicht an der Empfindlichkeit! Es handelt sich um eine spezielle Eigenart des Sensors.
Früher war die Reichweite der Aufnahmen unmittelbar an die Helligkeit des Himmelshintergrundes (und auch an das Seeing) gekoppelt. Deshalb sprach man noch in den siebziger Jahren des 20. Jahrhunderts davon, dass etwa die 23. Größenklasse bei Sternen die natürliche Grenze des vom Erdboden aus Erreichbaren darstelle, was durch den Bau immer größerer Teleskope nicht zu durchbrechen sei. [Brockhaus ABC Astronomie, 1973, S. 108]

Heute hat die Hintergrundhelligkeit nicht mehr dieselbe Bedeutung. Auch bei aufgehelltem Himmel entsteht nach vierfacher Belichtung (im Bereich von Langzeitbelichtungen) eine Verdopplung der Reichweite (+0,75mag). Während früher ein längeres Belichten (über die Ausbelichtung hinaus) sinnlos war, wird mit CCD-Technik das Signal/Rausch-Verhältnis der Aufnahmen immer besser! Deshalb sind heute auch aus der Stadt heraus erstaunliche Aufnahmen möglich, wie die Ergebnisse durch den Cassegrain 257/4107mm (f/16, 0,9"/Pixel bei Binning 2x2), mit dem ich aus Leipzig heraus fotografiere, belegen. Auch wenn ich nicht ganz die Auflösung und Grenzgröße von POSS 2-Aufnahmen erreiche, ein Vergleich lohnt sich immer.  Folgende Links zeigen die Galaxie NGC 4051:

Cassegrain 257/4107              POSS 2, Rotplatte

Näheres zur Grenzgrößenthematik findet man hier.

Die Dateien des Digitized Sky Survey sind mit einem Abbildungsmaßstab von 1"/Pixel im Internet verfügbar. Um mit einem ähnlichen Abbildungsmaßstab zu fotografieren, ist bei einem 9μm Pixel-Chip (ungebinnt) eine Brennweite von etwa 1900mm erforderlich, bei 5,4μm Pixeln nur etwa 1140mm. Es ist aber zu bedenken, dass die volle Auflösbarkeit des Seeings und ein gutes Nachschärfen nur möglich werden, wenn die Pixel 2 bis 3mal kleiner sind!

Zentrale Beugungsscheibchen besitzen erst mit 10 Zoll Öffnung (λ=550nm) einen Winkeldurchmesser von 1". (Nicht irritieren lassen, das Auflösungsvermögen nach Rayleigh ist mit dem halben Durchmesser zentraler Beugungsscheibchen definiert). Fehlende Öffnung, heller Hintergrund, aber auch der Lichtanteil der Beugungsringe und diverses Streulicht sorgen zusätzlich dafür, auch ohne schlechtes Seeing und Nachführung, dass kleine Instrumente die Bildschärfe und auch die Grenzgröße der POSS-Aufnahmen (etwa 22mag) nicht erreichen. Die lineare Abbildungsgröße (in mm) der Beugungsscheibchen hängt übrigens nicht von der Öffnung ab, sondern vom Öffnungsverhältnis (n) und der Wellenlänge:

n            Hβ=486nm          Hα=656nm

1:4           0,0047mm          0,0064mm
1:5           0,0059mm          0,0080mm
1:6           0,0071mm          0,0096mm
1:8           0,0095mm          0,0128mm
1:10         0,0199mm          0,0160mm
1:15         0,0178mm          0,0240mm

Größere Amateurteleskope können heute die POSS 2-Aufnahmen in Auflösung und Grenzgröße deutlich übertreffen!
Dies kann man an folgenden Aufnahmen der Galaxie M 51 sehen. Die 20 Zoll-Aufnahme stammt von dem US-amerikanischen Astrofotografen R. Jay GaBany:

20 Zoll             POSS 2, Blauplatte

Fairerweise sei anmerken, dass die POSS-Platte 1mal geschätzte 20 Minuten belichtet wurde, GaBany´s Aufnahme mit CCD-Technik aber insgesamt 14 Stunden!