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Sonnenfotografie in H-Alpha...

...mit dem Personal Solar Telescope (PST)

Normalerweise ist die Sonnenbeobachtung und Fotografie im Licht der H-Alpha-Linie ein äußerst kostspieliges Unterfangen. Bisher fing der Einstieg in die H-Alpha-Beobachtung erst bei mehreren Tausend Euro an und war somit nur wenigen Hobbyastronomen zugänglich. Was ist jedoch mit dem Personal Solar Telescope von Coronado möglich, bietet es einen nicht nur günstigen, sondern auch sinnvollen Einstieg in die H-Alpha-Sonnenfotografie?

Die Sonne in H-Alpha - ein feuriger Anblick
Auf dem Markt existieren im Wesentlichen zwei Systeme zur H-Alpha-Beobachtung. Zum einen gibt es Systeme, bei denen okularseitig im Strahlengang eines Refraktors ein temperaturstabilisierter H-Alpha-Filter montiert wird und vor dem Objektiv ein Energieschutzfilter aufgesetzt wird. Die andere Variante, die auch Coronado bei seinen Modellen anwendet, ist ein H-Alpha-Filter, der vor dem Objektiv montiert wird und ein Blockfilter okularseitig.

In jedem Fall ist der H-Alpha-Filter die Komponente, die die H-Alpha-Beobachtung zu einem so kostspieligen Unterfangen macht. Hier kommt es nämlich auf die Bandbreite des Filters an. Je enger diese ist, desto stärker treten die H-Alpha-Strukturen hervor. Um dies zu gewährleisten, müssen die Filter und ihre optischen Flächen mit sehr hoher Präzision hergestellt werden. Die aufwendige Fertigung macht die Filter so teuer. Bisher fing deshalb der Einstieg in die H-Alpha-Beobachtung erst bei rund 2000 Euro an.

Das PST

Das Coronado Personal Solar Telescope PST
Das Personal Solar Telescope ist ein neues Design und wurde so konstruiert, dass ein wesentlich kleiner dimensionierter H-Alpha-Filter ausreicht. Es besitzt 40 mm Öffnung und 400 mm Brennweite. Der eigentliche H-Alpha-Filter liegt weiter innen im Strahlengang und sein Durchmesser kann daher wesentlich kleiner sein als 40 mm, was mit ein Hauptgrund für den günstigen Preis ist. Der Filter ist dort, wo sich auch der Tuner befindet montiert.

Durch seine äußerst kompakte Bauweise eignet es sich auch besonders gut als Reisegerät oder für schnelle und spontane Beobachtungen. Sehr praktisch ist der integrierte Sonnensucher, im Prinzip eine kleine Lochkamera mit Mattscheibe, womit sich schnell und einfach die Sonne finden lässt.

Das Coronado PST mit zusätzlichem SolarMax 40
Das PST ist auch erweiterbar; ein Gewinde in der Objektivfassung ermöglicht die Aufnahme eines zusätzlichen SolarMax40-Filters. Das Resultat ist hier eine kleinere Halbwertsbreite, die - wie bereits oben erwähnt - dafür ausschlaggebend ist, wie deutlich die H-Alpha-Strukturen hervortreten. Je enger die Bandbreite, desto mehr Restlicht wird im Spektrum rechts und links neben der H-Alpha-Linie weg gefiltert. Dabei wird das Bild jedoch auch dunkler, umso störender wirkt gestreutes Tageslicht bei der Beobachtung. Generell empfiehlt es sich, bei der H-Alpha-Beobachtung ein schwarzes Tuch dabei zu haben, um damit Kopf und Okular abzudecken.

Eines der Cemax-Okulare (18 mm), neben weiteren Brennweiten gibt es auch eine Barlow-Linse.
Coronado bietet auch eine kleine Palette mit visuellem Zubehör an. Dazu gehören die drei Cemax-Okulare mit 12, 18 und 25 mm Brennweite, sowie eine 2-fach Barlowlinse.

Dieses Zubehör ist - laut Hersteller - speziell für die Hα-Linie gerechnet. Das heißt jedoch nicht, dass man dieses zwingend für die Hα-Beobachtung braucht. Vielmehr ist es ratsam, erst mal das bereits vorhandene 1,25"-Zubehör auszuprobieren, denn das kann sich als mindestens genauso tauglich herausstellen. Und ob diese Okulare wirklich für Hα gerechnet sind, müsste man überprüfen.

Das PST wurde von Coronado eigentlich als rein visuelles Gerät konzipiert, was einen jedoch nicht davon abhalten sollte, dennoch zu versuchen, es fotografisch zu nutzen. Denn wie im Folgenden dargestellt wird, kann sich das durchaus lohnen!

Die Hindernisse

Variante 1, um mit einer Kamera in den Fokus zu kommen.
Nicht nur der kleine H-Alpha-Filter, sondern auch das einfach gehaltene technische Design tragen zum günstigen Preis des PST bei. Zum Beispiel ist die Einblickposition fest und steht im 90°-Winkel zur optischen Achse. Der Fokussierbereich ist sehr begrenzt, scharf gestellt wird über eine kleine Rändelschraube, eine von Coronado neu entwickelte Innenfokussierung wird verwendet.

So ist es auch nur über Umwege möglich, mit einem Binokular-Ansatz am PST zu beobachten. Gleiches gilt für fotografisches Zubehör jeglicher Art, ob man nun versucht mit einer digitalen Spiegelreflex-Kamera oder mit einer Webcam zu arbeiten.

Laut Hersteller ist es bestenfalls möglich afokal, also per Okularprojektion zu Fotografieren. Die Webcam ist nicht direkt anschließbar, da der Brennpunkt nicht genügend weit aus dem Okularstutzen herausgeführt werden kann.

Das Problem lässt sich jedoch auf zwei Wegen umgehen:

Möglichkeit 1: Man kann den Okularstutzen mit samt dem 5mm Blockfilter herausschrauben. Dann schraubt man die untere Verlängerungshülse raus und schraubt den Stutzen mit dem Blockfilter ohne die Verlängerung wieder hinein. So liegt die Kamera nun im Strahlengang weiter vorne. (Siehe auch Abb. 1A bis 1C)

Achtung: Es gibt inzwischen Modelle, bei denen der Filter an anderer Position sitzt, sodass ein Herausnehmen der Zwischenhülse nicht zu empfehlen ist!

Variante 2, um mit einer Kamera in den Fokus zu kommen.
Möglichkeit 2: Man verwendet eine Barlowlinse. Schraubt man zum Beispiel das Linsenelement aus der Hülse der 2x Cemax-Barlowlinse heraus und danach direkt in den 1,25-Zoll Stutzen des Kamera- / Webcam-Adapters, kommt man auch so in den Fokus, denn das Linsen-Element verlagert der Fokus weiter nach außen. (Siehe auch Abb. 2A & 2B)

Variante 1 ist nötig, um ohne eine Brennweitenverlängerung fotografieren zu können. Da die Brennweite mit 400 mm doch recht kurz ist, macht es meist mehr Sinn, ein Barlowlinsenelement zu verwenden.

Nun benötigt man also nur noch einen passenden Webcam-Adapter, den man jedoch inzwischen überall findet, bzw. einen Adapter für die digitale Spiegelreflex-Kamera. Bei der Canon EOS 300D hat man zum Beispiel die Möglichkeit, einen Adapter von Canon-Bajonett auf T2-Gewinde zu bekommen und dann einen zweiten von T2-Gewinde auf 1,25 Zoll Steckanschluss. Dabei sollte man unbedingt darauf achten, dass der beide Adapter möglichst kurz bauend sind. Denn der Abstand zwischen Gehäuse-Eingang und Bildsensor ist bei der EOS 300D größer als bei einer Webcam.

Vorsicht: man muss sich klar sein, dass bei Umbauten am PST eventuell der Garantie-Anspruch erlischt!

Fotografie mit dem PST

Variante 1, um mit einer Kamera in den Fokus zu kommen.
Am Besten eignen sich hier Webcams mit S/W-Chip. Schließlich beobachten und fotografieren wir monochromatisch. Ansonsten empfiehlt es sich bei normalen Webcams mit Farbchip die Farbsättigung ganz runter zu drehen. So lässt sich besser erkennen, ob einige Bereiche über- oder unterbelichtet sind.

Die Webcam wird, wie bereits beschrieben mit oder ohne Barlow-Element montiert, wegen der geringen Brennweite ist der Einsatz der Barlow empfehlenswert.

Nun gilt es die optimalen Einstellungen zu finden. Zunächst sollte man sich etwas Zeit lassen, den optimalen Fokus zu finden. Am besten gelingt dies, wenn man zunächst ein wenig um den Fokus hin und her pendelt, um ein Gefühl dafür zu bekommen.

Außerdem muss der Filter optimal auf die Hα-Linie eingestellt sein. Mit dem Tuner kann man den Filter kippen, um dies zu erreichen. Man stellt den Filter so ein, dass die Protuberanzen am deutlichsten und die Spikulen auf der Oberfläche am kontrastreichsten zu sehen sind.

Beim Einstellen der Belichtungszeit und der Empfindlichkeit stellt man in der Regel fest, dass es schwierig ist, die Protuberanzen und die Oberflächendetails gleichermaßen optimal abzubilden. In der Regel verschwinden die Protuberanzen fast im schwarzen Hintergrund, wenn der Kontrast der Oberfläche optimal ist. Umgekehrt sind einige Stellen der Oberfläche ausgebrannt, wenn man die Protuberanzen optimal einstellt.

Zunächst erscheint das widersprüchlich, da bei der visuellen Beobachtung doch beides gleichermaßen gut zu sehen ist. Der Grund ist, dass ein CCD-Chip ein linearer Sensor ist, also einfach Photon für Photon zählt. Unsere Augen sind dagegen in guter Näherung logarithmische Sensoren. Das heißt, es werden helle Objekte zugunsten schwächerer unterdrückt.

Möchte man nun den visuellen Eindruck auf einem Bild wiedergeben bleibt einem in der Regel nichts anderes übrig, als zwei getrennte Aufnahmen, mit verschiedenen Belichtungszeiten zu erstellen. Eine ist optimal auf die Oberfläche eingestellt, die andere auf die Protuberanzen. Später ist es dann bei der Bildverarbeitung die Aufgabe, beide möglichst gut zu kombinieren.

Das Vorgehen beim Einsatz eine Digitalkamera verläuft prinzipiell analog.

In der Regel reichen Bildserien oder Videos mit rund 300 Einzelbildern völlig aus, ein einigermaßen gutes Seeing sei natürlich vorausgesetzt.