Sonnenfotografie im Weißlicht
Die Weißlichtfotografie zeigt die Photosphäre, die unterste sichtbare Schicht der Sonne. Sie ist die heißeste und dichteste Schicht, die wir direkt sehen können. Das Licht, das wir hier aufnehmen, ist das gesamte sichtbare Spektrum, daher der Begriff "Weißlicht" (manchmal auch "Integrallicht" genannt).
- Sichtbare Phänomene: Hauptsächlich die Sonnenflecken, die dunklere, kühlere Bereiche auf der Sonnenoberfläche darstellen. Bei gutem "Seeing" (Luftruhe) kann auch die Granulation sichtbar gemacht werden, die wabenartige Struktur der auf- und absteigenden Gaszellen.
- Ausrüstung: Zur Beobachtung und Fotografie im Weißlicht ist eine starke Dämpfung des Sonnenlichts erforderlich, um Augenschäden und Schäden an der Ausrüstung zu vermeiden.
- In meinem Fall verwende ich eine eine Baader AstroSolar Folie. Diese wird vor die Teleskopöffnung gesetzt, um das Licht extrem zu reduzieren.
Sonnenfotografie in H-Alpha (Hα)
Die H-Alpha-Fotografie konzentriert sich auf eine extrem schmale Wellenlänge des Lichts (etwa 656,3 Nanometer), die der Wasserstoff-Emissionslinie (Hα) entspricht. Diese Wellenlänge lässt uns in die darüberliegende Schicht blicken, die Chromosphäre.
- Sichtbare Phänomene: Die Chromosphäre ist wesentlich dynamischer als die Photosphäre.
- Protuberanzen: Gigantische Eruptionen und Gasmassen am Sonnenrand, die wie Flammen oder Bögen aussehen.
- Filamente: Die Protuberanzen, wenn sie vor der Sonnenscheibe projiziert werden (sie erscheinen als dunkle, fadenförmige Strukturen).
- Flares (Ausbrüche): Plötzliche, helle Energieausbrüche.
- Spikulen: Kurze, helle "Gasspritzer" am Sonnenrand.
- Ausrüstung: Die H-Alpha-Fotografie erfordert spezialisierte und teure Filter oder Teleskope, da nur ein sehr kleiner Wellenlängenbereich des Lichts durchgelassen werden darf.
- Zentrales Elemtent für meine Ha Fotografie ist ein Sonnenfilter QUARK H-Alpha, Chromosphäre. Zusammen mit meinem EDPH61 Teleskop welches nach Entferung des Reducers bei 333mm Brennweite liegt.
- Der QUARK ist ein "All-in-One"-Modul, das wie ein großes Okular in den Okularauszug deines Teleskops gesteckt wird. Er integriert alle Komponenten, die für die hochauflösende H-Alpha-Beobachtung notwendig sind:
- Ein Etalon-Filter: Dies ist das Herzstück. Es handelt sich um einen extrem engbandigen Filter, der fast das gesamte Licht blockiert und nur die sehr schmale H-Alpha-Wellenlänge (656,3 Nanometer) des Wasserstoffs durchlässt.
- Eine telezentrische Barlowlinse (4,2x): Diese ist integriert und sorgt dafür, dass das Licht parallel auf den Etalon-Filter trifft. Dies ist entscheidend für die Gleichmäßigkeit und den Kontrast über das gesamte Bildfeld. Damit komme ich auf eine effektive Brennweite von rund 1,4 m.
- Ein Blockfilter: Er blockiert unerwünschte, helle Strahlung außerhalb des H-Alpha-Bereichs.
- Temperaturregelung: Der Etalon-Filter ist sehr temperaturempfindlich. Der QUARK wird über einen USB-Anschluss mit Strom versorgt, um den Filter auf einer exakten Temperatur zu halten. Dies ermöglicht die präzise Abstimmung auf die H-Alpha-Linie, wodurch durch leichtes „Tuning“ (Feineinstellung der Wellenlänge) der beste Kontrast erreicht wird.
Kamera
- Als Kamera kommt die ZWO ASI174MM zum Einsatz. Diese Kamera ist aufgrund ihrer technischen Spezifikationen perfekt für die hochauflösende Sonnenfotografie geeignet:
- Monochrom (MM): Sie besitzt keine RGB-Subpixel. Da das Licht der Sonne im H-Alpha-Bereich ohnehin nur in einer einzigen Wellenlänge (rot) vorliegt, würde ein Farbfilter unnötig Licht blockieren. Die Monokamera nutzt hingegen die gesamte Sensorfläche für das wertvolle H-Alpha-Signal und maximiert dadurch die Empfindlichkeit und den Kontrast.
- Große Pixel: Die recht großen Pixel sind ideal, um das Signal im Zusammenspiel mit dem Teleskop effizient einzufangen und das Rauschen zu minimieren.
- Global Shutter: Ein entscheidender Vorteil ist der integrierte Global Shutter, der alle Pixel des Sensors gleichzeitig belichtet. Dies verhindert Verzerrungen oder "Verwacklungen" der schnellen und dynamischen Sonnenstrukturen, die bei Kameras mit Rolling Shutter (zeilenweiser Belichtung) auftreten können.
Die Entstehung eines Sonnenbildes: Von 2000 Videoschnipseln zum fertigen Sonnenfoto!
Die Sonne ist ein dynamisches Objekt. Um die feinen Strukturen der Chromosphäre (der Schicht oberhalb der sichtbaren Sonnenoberfläche) festzuhalten, ist ein spezielles Vorgehen bei der Aufnahme und Bearbeitung notwendig.
Meine Aufnahmen entstehen mit dem oben beschriebenen Daystar Quark H-Alpha-Filtersystem, das nur das Licht des ionisierten Wasserstoffs (bei 656,3 Nanometern) durchlässt. Diese extreme Schmalbandigkeit macht Phänomene wie Protuberanzen, Filamente und Fackelgebiete sichtbar.
Da die Erdatmosphäre die Schärfe während der Aufnahme ständig verzerrt (das sogenannte "Seeing"), verwenden wir eine Technik, die als Lucky-Imaging bekannt ist.
1. Rohdaten: Die Basis der Aufnahme
Für jedes meiner Fotos werden keine Einzelbilder, sondern kurze Videosequenzen erstellt, in diesem Fall 2000 Frames im 16bit SER-Format, dadurch entstehen sehr große Dateien im Bereich von 20GB für wenige Sekunden Aufnahmen. Diese Videos enthalten viele Momente schlechter Schärfe, aber auch kurze Augenblicke, in denen die Atmosphäre ruhig war und das Bild fast perfekt ist.
2. Der Stacking-Prozess: AutoStakkert!
Das Ziel des ersten Bearbeitungsschritts ist es, das Beste aus den 2000 Einzelbildern herauszuholen und ein rauscharmes Summenbild zu erzeugen.
- Software: AutoStakkert! (AS!).
- Ablauf: AS! analysiert die 2000 Frames und sortiert die Frames der Schärfe nach. Die besten 200 Frames werden pixelgenau ausgerichtet (Alignment) und zu einem einzigen, ungeschärften Bild kombiniert (Stacking).
- Ergebnis: Durch die Mittelung der besten Bilder wird das Rauschen drastisch reduziert und die maximale Detailauflösung der Optik erreicht.
3. Detail-Extraktion: ImPPG
Das Summenbild aus AutoStakkert! enthält alle Details, aber sie sind noch versteckt. Dieser Schritt macht sie sichtbar.
- Software: Ich verwende ImPPG für die Hauptschärfung.
- Ablauf: ImPPG wendet hochpräzise Wavelet-Filter an. Diese Funktion erhöht den Kontrast und die Schärfe gezielt auf verschiedenen Detail-Ebenen, wodurch die feinen, fadenförmigen Strukturen der Filamente und das Fackelnetzwerk erst richtig hervortreten. Helligkeit und Kontrast werden hier für eine klare Darstellung der aktiven Regionen optimiert.
4. Kosmetische Finalisierung: PixInsight
Im letzten Schritt wird das technisch perfekte Bild in ein ästhetisch ansprechendes und rauschfreies Endergebnis überführt.
- Färbung (PixInsight): H-Alpha-Bilder sind ursprünglich monochromatisch (Graustufen). Um den visuellen Bezug zur H-Alpha-Wellenlänge zu schaffen, wird das Bild in einem Rotton eingefärbt.
- Solar Toolbox (PixInsight): Dafür nutze ich spezialisierte Werkzeuge in der Solar Toolbox von PixInsight zur finalen, selektiven Kontrastanpassung, um sicherzustellen, dass sowohl die hellen Protuberanzen am Rand als auch die dunklen Filamente auf der Scheibe perfekt zur Geltung kommen.
