Version vom 10.1.2008
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Asteroiden

Erforderliche Vorkenntnisse: Montierungen, Fokussierung und Nachführung

Asteroiden ("kleine Sterne"), auch Planetoiden ("kleine Planeten") genannt, erscheinen selbst in den größten Amateurteleskopen als punktförmige, strukturlose Objekte.

Für Asteroidenaufnahmen ist wegen der teilweise benötigten langen Belichtungszeiten ein möglichst dunkler Himmel erforderlich. Bei extrem lichtschwachen Exemplaren kann bereits das Licht des Halbmondes stören. Der hellste Asteroid, Vesta, ist während seiner Oppositionszeit unter genauer Kenntnis seiner Position eben noch mit bloßem Auge identifizierbar. Alle anderen Asteroiden lassen sich nur mit Hilfe von Ferngläsern und Teleskopen aufspüren. Die Fotografie mit ruhender Kamera lohnt wegen ihrer geringen Helligkeit nicht, in diesem Artikel wird ausschließlich die Asteroidenfotografie mit Nachführung behandelt.

Schwarz-Weiss-Aufnahmen sind bei der Fotografie von Asteroiden der Farbfotografie überlegen: Sie haben einen höheren Kontrast als Farbaufnahmen und können schwache Strukturen und somit lichtschwache Asteroiden deutlicher erkennbar machen. Bei lichtschwachen Asteroiden bzw. ihren Strichspuren kann es zusätzlich vorteilhaft sein, die Aufnahmen mit einem Bildbearbeitungsprogramm in die Negativdarstellung zu konvertieren. Eine schwache, dunkle Struktur auf hellem Hintergrund erkennt man deutlicher als schwache, helle Strukturen auf dunklem Hintergrund.

Die folgenden Fotos zeigen die Positiv-Darstellung (links) und Negativ-Darstellung (rechts) im direkten Vergleich.

Bildquelle und Copyright der Positivdarstellung: Palomar Digital Sky Survey & NASA

Für eine gute Darstellung sollten wenigstens langbrennweitige Teleobjektive ab etwa 200 mm Brennweite zum Einsatz kommen. Ansonsten ist der fotografierte Himmelsausschnitt so groß, dass die Identifizierung des Asteroiden je nach Helligkeit schwer bis unmöglich ist.

Bei der Fotografie lichtschwacher Asteroiden, zu denen auch die regelmässig überwachungsbedürftigen erdnahen Asteroiden gehören, sind die speziell für die Astrofotografie entwickelten CCD-Kameras im Vorteil: Sie sind empfindlicher als analoge Filme und digitale Spiegelreflexkameras. Mit ihnen kann man innerhalb weniger Minuten extrem lichtschwache Objekte erfassen, die der fotografischen Grenzgröße des benutzten Teleskops entsprechen.

CCD-Kameras werden auf minus zehn Grad Celsius und darunter gekühlt. Dadurch wird das immer auftretende thermische Rauschen auf ein Minimum reduziert, so dass Langzeitbelichtungen mit hoher Auflösung und Qualität durchgeführt werden können.

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Filme/Empfindlichkeiten

Eine ISO-Empfindlichkeit von 400 stellt bei der Asteroidenfotografie einen guten Kompromiss zwischen Empfindlichkeit und Korngröße bzw. Rauschen dar. Je nach Kamera kann ISO 800 auch gute Ergebnisse liefern.

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Belichtungszeiten

Die Belichtungszeiten hängen von der Helligkeit des Zielobjektes und der gewünschten Darstellungsform (sternförmig oder Strichspur) ab. Entsprechende Angaben werden in den entsprechenden Abschnitten dieses Artikels gemacht.

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Fokussierung

Autofokus-Objektive lassen sich an hellen Planeten oder dem Mond fokussieren: Man zentriert den Mond/Planet oder einen hellen Stern über einem AF-Messsensor und stellt mit Autofokus scharf. Dann wird auf manuelle Fokussierung umgeschaltet (Entfernungs- und ggf. Zoomring dürfen jetzt nicht mehr berührt werden!) und auf den gewünschten Himmelsausschnitt zurückgeschwenkt.

Bei alten MF-Objektiven kann man sich meistens, aber leider nicht immer auf die Entfernungsangaben auf dem Objektiv verlassen. Die Unendlich-Marke sieht wie eine liegende "8" aus. Die Richtigkeit dieser Markierung sollte man vorher am Mond testen und bei Bedarf eine neue Markierung an Objektiv und Fokussierring anbringen.

Teleskope und Spektive fokussiert man idealerweise mit der Scheinerblende.

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Sternförmige Darstellung von Asteroiden

Im einfachsten Fall macht man eine Aufnahme des Sternfeldes um den Asteroiden mit einer Belichtungszeit von wenigen Minuten. Unter genauer Kenntnis seiner Position lässt sich unter Zuhilfenahme eines Sternatlasses der Asteroid bereits auf einer Einzelaufnahme eindeutig identifizieren. Um Fehler des Films oder Pixelfehler auszuschließen, sollte zur Sicherheit eine zweite Aufnahme angefertigt werden.

Besser sind zwei oder mehr Fotografien im Abstand von einigen Stunden bis Tagen, abhängig von der Geschwindigkeit des Asteroiden am Himmel und somit meistens auch vom Abstand des Asteroiden zur Erde. Betrachtet man zwei solche Aufnahmen des gleichen Sternfeldes kurz hintereinander auf dem Bildschirm, sieht man zwei Lichtpunkte, die den sich bewegenden Asteroiden darstellen, zwischen den Sternen hin- und herspringen. Gerade bei möglichen Neuentdeckungen ist dieses Verfahren eine eindeutige Identifizierungsmöglichkeit für Asteroiden, denn ein Lichtpunkt auf einer einzelnen Aufnahme, der kein Stern ist, kann auch eine Nova oder Supernova sein, die neu explodiert ist.

Hierbei können sog. Hotpixel (einzelne Pixel, die bei der Belichtung hell erscheinen, ohne dass sie einen Stern erfasst haben) die Identifizierung erschweren. Sie lassen sich von astronomischen Objekten dadurch unterscheiden, dass sie bei starkem Einzoomen aus nur einem hellen Pixel bestehen. Sternförmige Objekte bestehen aus einem hellen und ihn umgebenden schwächere Pixel, wenn man extrem stark einzoomt.

Eine weitere Möglichkeit der punktförmigen Abbildung von Asteroiden, die sich speziell für extrem lichtschwache Exemplare empfielt, ist die direkte Nachführung der Aufnahmeoptik auf den Asteroiden: Hierbei wird der Asteroid im Fadenkreuzokular des Leitfernrohres zentriert und mittels Nachführkontrolle exakt in der Mitte des Fadenkreuzes gehalten. Während der bei schwachen Objekten für eine deutliche Darstellung zwingend erforderlichen langen Belichtungszeit, die je nach Aufnahmegerät und Kameratyp bzw. ISO-Empfindlichkeit einige zehn Minuten betragen kann, wird auf den Asteroiden nachgeführt, der dann punktförmig erscheint. Die Sterne bilden dann Strichspuren, die die gleiche Länge wie die Strecke haben, die der Asteroid während der Belichtungszeit am Himmel zurückgelegt hat.

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Darstellung von Asteroiden als Strichspur

Dies ist die klassische und einfachste Methode, Asteroiden fotografisch zu erfassen. Man richtet das Teleskop auf die gewünschte Himmelsregion und belichtet über einen Zeitraum von einigen zehn Minuten. Hierbei erscheinen die Sterne als Punkte, der Asteroid hat sich zwischen den Sternen weiterbewegt und bildet eine mehr oder weniger lange Strichspur.

Am deutlichsten erkennt man die Spuren bei Asteroiden von mittlerer Helligkeit. Vorteilhaft ist eine lange Brennweite, die ggf. mit einer Barlow-Linse verlängert wird. Durch die höhere Vergrößerung sind kurze Strichspuren deutlicher zu erkennen.

Erdnahe Asteroiden ziehen bei wenigen 10er Minuten Belichtungszeit so lange Strichspuren, dass sie große Teile des Bildfeldes durchziehen. Häufig sind sie sogar strukturiert und lassen somit Rückschlüsse auf eine wechselnde scheinbare Helligkeit zu. Diese entsteht dadurch, dass der Asteroid unregelmässig geformt ist und während seiner Rotation die beleuchtete Fläche und somit seine Helligkeit schwankt.

Das folgende Foto zeigt eine solche Aufnahme eines Asteroiden.

Bildquelle und Copyright: Palomar Digital Sky Survey & NASA

Der Nachteil dieser Methode ist, dass ein ohnehin schon lichtschwaches Objekt, wie z. B. erdnahe, meistens kleine Asteroiden, an Helligkeit verliert, wenn es sich während der Belichtung bewegt und das während der Belichtung einfallende Licht somit auf eine größere Fläche verteilt wird.

Beispiel: Ein lichtschwacher Asteroid sei mit 20 Minuten Belichtungszeit ideal belichtet. Während dieser 20 Minuten bewege er sich über ein Viertel des Bildfeldes. Die Lichtmenge, die bei einem relativ zum Sensor/Film ruhenden Objekt auf einen Punkt des Sensors auftrifft, um den Asteroiden korrekt zu belichten, verteilt sich bei der Bewegung des Asteroiden auf eine große Fläche. Dadurch erscheint die Strichspur umso blasser, je schneller und/oder weiter sich der Asteroid durch das Bildfeld bewegt.

Ergänzende Artikel: Konstellationen und Deep-Sky-Fotografie

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