Ein Nebel versteckt zwischen unzähligen Sternen
Auf den ersten Blick sieht dieser Bereich des Nachthimmels hauptsächlich wie ein riesiges Feld voller Sterne aus. Eine Kamera kann jedoch viel länger Licht sammeln als das menschliche Auge. Nach mehreren Minuten Belichtungszeit werden schwache Strukturen sichtbar: leuchtende Gaswolken und dunkle Bereiche aus interstellarem Staub.
NGC 7000 wird wegen seiner charakteristischen Form Nordamerikanebel genannt. Er befindet sich im Sternbild Schwan, in einem besonders sternreichen Bereich der Milchstraße.
Die roten und rosafarbenen Bereiche des Bildes entstehen hauptsächlich durch leuchtenden Wasserstoff. Die dunklen Strukturen sind dagegen keine leeren Bereiche des Weltraums. Es handelt sich um Staubwolken, die einen Teil des dahinterliegenden Lichts blockieren.
Warum braucht man lange Belichtungszeiten?
Objekte wie NGC 7000 sind im Vergleich zu alltäglichen Fotomotiven extrem lichtschwach.
Ein normales Foto entsteht oft innerhalb eines Bruchteils einer Sekunde. In der Astrofotografie kann eine einzelne Belichtung dagegen mehrere Minuten dauern.
Für dieses Bild habe ich 15 Aufnahmen mit jeweils 180 Sekunden Belichtungszeit bei ISO 400 verwendet. Insgesamt sammelte die Kamera damit 45 Minuten Licht.
Statt einer einzigen extrem langen Aufnahme werden normalerweise viele einzelne Bilder aufgenommen und später miteinander kombiniert. Diese Technik nennt man Stacking.
Was ist Stacking?
Jede Aufnahme enthält sowohl echte Bildinformationen als auch unerwünschtes Rauschen.
Wenn viele Aufnahmen desselben Objekts exakt ausgerichtet und miteinander kombiniert werden, wird das echte astronomische Signal stärker, während zufälliges Rauschen weniger sichtbar wird.
Man kann es mit einer leisen Stimme in einem lauten Raum vergleichen. Hört man nur sehr kurz zu, geht die Stimme im Hintergrundgeräusch unter. Hört man länger zu, lässt sie sich immer besser erkennen.
Beim Stacking passiert mit Licht etwas Ähnliches.
Warum bleiben die Sterne punktförmig?
Die Erde dreht sich ständig.
Würde die Kamera während einer dreiminütigen Belichtung unbewegt stehen, würden die Sterne kleine Striche bilden.
Deshalb befindet sich das Teleskop auf einer motorisierten astronomischen Montierung, die der scheinbaren Bewegung des Himmels folgt.
Zusätzlich wurde bei dieser Aufnahme Guiding eingesetzt.
Ein kleines Führungsteleskop mit einer zweiten Kamera beobachtet ständig einen ausgewählten Stern. Bewegt sich dieser Stern geringfügig von seiner erwarteten Position weg, sendet das System eine Korrektur an die Montierung.
Dadurch sind lange Belichtungen möglich, während die Sterne möglichst punktförmig bleiben.
Was sind Dark Frames?
Auch die Kamera selbst erzeugt Rauschen.
Um einen Teil davon zu reduzieren, werden sogenannte Dark Frames aufgenommen. Dabei werden dieselben Belichtungseinstellungen wie bei den normalen Aufnahmen verwendet, das Teleskop wird jedoch vollständig abgedeckt.
Da kein Licht auf den Sensor gelangt, zeichnet die Kamera hauptsächlich eigenes Rauschen und bestimmte Sensorartefakte auf.
Diese Informationen können später bei der Bildbearbeitung verwendet werden.
Von den Einzelaufnahmen zum fertigen Bild
Die Aufnahmen wurden hauptsächlich mit Siril bearbeitet.
Zunächst wurden die Kalibrierungsbilder vorbereitet. Danach wurden die einzelnen Aufnahmen von NGC 7000 kalibriert und anhand der Sterne exakt aufeinander ausgerichtet.
Anschließend wurden alle 15 Aufnahmen zu einem einzigen Bild gestackt.
Das Ergebnis sieht jedoch noch nicht sofort wie das fertige Foto aus. Ein großer Teil der schwachen Informationen befindet sich zunächst im dunklen Bereich des Bildes.
Durch vorsichtiges Strecken des Bildes, die Korrektur des Hintergrunds und weitere Bearbeitung wird das schwache Signal des Nebels sichtbar gemacht, ohne die Sterne unnötig zu zerstören oder starkes Rauschen einzuführen.
Die abschließenden Korrekturen wurden in Adobe Lightroom vorgenommen.
Was sehen wir eigentlich?
Ein wichtiger Punkt ist, dass die Bildbearbeitung den Nebel nicht erzeugt.
Die Strukturen befinden sich bereits in den ursprünglichen Aufnahmen.
Die Bearbeitung macht lediglich extrem schwache Unterschiede in Helligkeit und Farbe für unser Auge besser sichtbar.
NGC 7000 liegt vor einem besonders sternreichen Bereich der Milchstraße. Zwischen diesen Sternen befinden sich gewaltige Wolken aus Gas und Staub.
Ein Teil des Gases leuchtet. Ein Teil des Staubes blockiert Licht.
Gemeinsam erzeugen sie die komplexen Strukturen, die auf dem Foto sichtbar sind.
45 Minuten gesammeltes Licht
Das fertige Bild kann innerhalb weniger Sekunden betrachtet werden. Seine Entstehung benötigt jedoch deutlich mehr Zeit.
Das Teleskop muss aufgebaut und ausgerichtet, das Ziel gefunden, das Guiding gestartet und die Kamera während der gesamten Aufnahmeserie exakt auf denselben Bereich des Himmels gerichtet werden.
Der endgültige Stack dieses Bildes enthält 45 Minuten gesammeltes Licht.
Und genau das macht Astrofotografie so faszinierend: Diese Strukturen befinden sich die ganze Zeit über uns. Wir benötigen lediglich die richtige Technik, genügend Zeit und ausreichend gesammeltes Licht, um sie sichtbar zu machen.