Aufnahmen des Kometen C/2022 E3: Und ich sehe ihn doch!

Da fliegt schon mal ein Komet relativ nah an der Erde vorbei - und dann ist es dauernd bewölkt. An einem klaren Wintermorgen habe ich aber meine Chance ergriffen und ein Bild gemacht, in drei pragmatischen Schritten.

22. Januar 2023 um 09:00 Uhr / Ein Erfahrungsbericht von Mario Keller

2 Kommentare News folgen (öffnet im neuen Fenster)

Für dieses Bild hat sich das frühe Aufstehen schon gelohnt, finde ich. (Bild: Mario Keller) — Für dieses Bild hat sich das frühe Aufstehen schon gelohnt, finde ich. Bild: Mario Keller

Eigentlich hatte ich mich sehr darauf gefreut, den Kometen C/2022 E3 (ZTF) zu beobachten. Wegen des Wetters war das aber bei mir - und überhaupt in den meisten Teilen Deutschlands - nicht gut möglich. Grund genug, sich den Wecker an einem der wenigen klaren Wintermorgen auf 4:30 Uhr zu stellen, um doch noch ein eigenes Bild des Kometen zu bekommen - zumal fast Neumond und somit der Himmel besonders dunkel ist.

Neue Angebote bei Golem Jobs(öffnet im neuen Fenster)

Kaufmännischer Mitarbeiter (m/w/d) IT-Bereich SEEHAFEN KIEL GmbH & Co. KG, Kiel (öffnet im neuen Fenster)

IT-Spezialist ERP-Schnittstellen (m/w/d) A.T.U Auto-Teile-Unger GmbH & Co. KG, Weiden,Home Office (öffnet im neuen Fenster)

KI & Cloud Expert*in VDI GmbH, Düsseldorf (öffnet im neuen Fenster)

IT-Systemadministrator (m/w/d) Faßbender Tenten GmbH & Co. KG, Alfter (öffnet im neuen Fenster)

Teamleitung IT-Security (m/w/d) HIL Heeresinstandsetzungslogistik GmbH, Bonn (öffnet im neuen Fenster)

Abteilungsleiter (m/w/d) IT Business Application (SAP) Mehler Engineered Defence GmbH, Fulda (öffnet im neuen Fenster)

IT-Systemadministrator (m/w/d) Handwerkskammer für München und Oberbayern, München (öffnet im neuen Fenster)

ERP-Administrator (m/w/d) MUNK Group, Günzburg (öffnet im neuen Fenster)

Was das für ein Komet ist und wo, wann und wie man ihn am Himmel findet, haben wir bereits hier erklärt . Für ein Foto mit Teleskop oder Kamera mit Teleobjektiv ist aber ein wenig mehr Planung erforderlich.

Ich nutze dafür das Programm Stellarium(öffnet im neuen Fenster) auf meinem Computer. Die kostenlose Software für Linux, Mac und Windows kommt mit einigen praktischen Erweiterungen, die die Planung von Astrofotos vereinfachen.

Bild 1/15: Die Software Stellarium hilft bei der Planung von Astrofotos. (Bild: Mario Keller)

Bild 2/15: Das zu erwartende Bildfeld in Stellarium (Bild: Mario Keller)

Bild 3/15: Ich nutze ein Vespera-Teleskop und eine Systemkamera mit APS-C-Sensor und einem 300-mm-Teleobjektiv mit zusätzlichem 1,4-x-Tele-Konverter. (Bild: Mario Keller)

Bild 4/15: Hier werden in Stellarium die Kometendaten hinzugefügt. (Bild: Mario Keller)

Bild 5/15: Das Blink-Tool in Pixinsight (Bild: Mario Keller)

Bild 6/15: Kometen stacken in APP (Bild: Mario Keller)

Bild 7/15: Nach dem Stacken ist das Bild viel besser als vorher. (Bild: Mario Keller)

Bild 8/15: Zweites Gesamtbild, diesmal mit Ausrichtung auf die Sterne (Bild: Mario Keller)

Bild 9/15: Die Rohbilder bei Pixinsight sind komplett schwarz. (Bild: Mario Keller)

Bild 10/15: Das Stretching macht den Bildinhalt sichtbar. (Bild: Mario Keller)

Bild 11/15: Zuschneiden der Bilder (Bild: Mario Keller)

Bild 12/15: Starnet++ erzeugt aus einem Eingangsbild zwei Ausgangsbilder. (Bild: Mario Keller)

Bild 13/15: Das sind die fertigen Einzelbilder...

Bild 14/15: ... und das ist das zusammengesetzte Bild. (Bild: Mario Keller)

Bild 15/15: Und hier ist das Endergebnis. (Bild: Mario Keller)

Man kann den Beobachtungsort festlegen, die Uhrzeit und vor allem die Daten des Teleskops beziehungsweise der Kamera. Das gibt schon mal eine Vorstellung, wie groß das Objekt später im Bild zu sehen sein wird.

Neues aus der Golem Karrierewelt(öffnet im neuen Fenster)

Workshops und Weiterbildungen: Bessere C++-Codequalität mit modernen Clean-Code-Prinzipien

zum Artikel

Karriere Ratgeber: Microsoft Cloud verwalten auf höchstem Niveau

zum Ratgeber

Seminar: Microsoft Copilot im Unternehmen implementieren: virtueller Ein-Tages-Workshop

zum Kurs

E-Learning: Mehr digitale Ordnung für Selbstständige (E-Learning)

zum Kurs

Die Bilder 2 und 3 zeigen das zu erwartende Bildfeld mit dem Kometen mit einem Vespera-Teleskop von Vaonis (Test auf Golem.de) und mit einer Systemkamera mit APS-C-Sensor und einem 300-mm-Teleobjektiv mit zusätzlichem 1,4-x-Tele-Konverter.

Das hilft bei der Entscheidung, welches Equipment für die Aufnahme geeignet ist. Allerdings muss das Programm die Bahn der Kometen und alle anderen wichtigen Daten erst einmal kennen. Das Bild unten zeigt, wie man über die Einstellungen des Programms Himmelskörper unseres Sonnensystems hinzufügen kann.

Wenn man erst mal weiß, wo in den Tiefen der Konfiguration sich die Importfunktion verbirgt, ist der Rest schnell geschafft und über die Objektsuche kann man sich die Position des Kometen anzeigen lassen.

Wichtig werden später noch die in Bild 1 auf der linken Seite markierten Werte für die Rektaszensions- und Deklinationsachse(öffnet im neuen Fenster) . Denn je nachdem, welche Nachführung man für das Teleskop oder die Kamera verwendet, muss ihr das Ziel auch noch mitgeteilt werden.

Ich schreibe mir zur Sicherheit die Werte schon einmal auf. Aber Achtung: Diese Koordinaten verändern sich mit der Zeit langsam. Eigentlich ist das äquatoriale Koordinatensystem so definiert, dass die Rekt-/Dekl-Angaben unabhängig von Ort und Zeit auf der Erde überall gleich sind und sich somit Punkte am Himmel eindeutig bestimmen lassen. Das gilt allerdings nur, wenn die Objekte selbst ihre Position am Himmel nicht verändern.

Unser Komet hat aber eine Eigenbewegung relativ zu den fixen Sternen, daher ändert sich die Koordinate langsam über die Zeit. Es ist also sinnvoll, die aktuellen Werte erst kurz vor der Beobachtung abzufragen. Diese Eigenbewegung wird uns auch später bei der Bearbeitung der Bilder noch einmal beschäftigen.

Von wegen Mathe braucht man nie wieder

Wir wissen nun also, wann und wo unser Komet am Himmel zu finden ist. Mit dem Programm Stellarium haben wir auch schon eine ungefähre Vorstellung davon, wie klein beziehungsweise groß der Himmelskörper auf den Bildern zu sehen sein wird.

Da der Komet eine Eigenbewegung hat und somit über die Zeit der Aufnahmedauer seine Position im Bild relativ zu den Sternen verändern wird (wenn auch nur sehr langsam), muss die Aufnahmedauer pro Einzelbild recht kurz gehalten werden. Die Nachführung unserer Kamera beziehungsweise unseres Teleskops sorgt zwar dafür, dass die Erdrotation und damit die für uns wahrnehmbare Himmelsrotation ausgeglichen wird. Aber die Bewegung des Kometen können wir so nicht kompensieren.

Kurze Belichtungen sorgen dafür, dass er nicht gestreckt, sondern möglichst punktförmig abgebildet wird. Wie lange man maximal belichten sollte, kann man sich recht gut ausrechnen. Die Auflösung in Bogensekunden pro Pixel für die Kombination aus Kamera und Objektiv ist bekannt und findet sich auch in den Daten, die Stellarium für das Bildfeld einer Kamera beziehungsweise für ein Teleskop anzeigt (bei Bild 2 und Bild 3 unten rechts im Rahmen des Bildfeldes). Während einer Aufnahme sollte sich der Komet nicht weiter als ein halbes Pixel im Bild bewegen, damit er keine Unschärfe erzeugt, gegebenenfalls sogar etwas weniger.

Einen weiteren Wert liefert uns wieder Stellarium. Der momentane Wert für die stündliche Bewegung von 4 Bogenminuten und 43 Bogensekunden in Richtung 340° (Bild 1) entspricht einer Bewegung von 283 Bogensekunden pro Stunde, also circa 12 Sekunden für eine Bogensekunde. Mein Vespera-Teleskop hat mit dem IMX462-Sensor von Sony und 200 mm Brennweite eine Auflösung von circa 3 Bogensekunden pro Pixel (siehe Bild 2). Damit kommen wir auf 12 Sekunden/Bogensekunde mal 3 Bogensekunden/Pixel = 36 Sekunden/Pixel, also maximal 18 Sekunden Belichtungszeit für eine Bewegung von maximal einem halben Pixel.

Meine Fuji X-T30 mit 300-mm-Objektiv und einem 1,4-x-Telekonverter, die ich in Bild 3 als Referenz genommen habe, hat 1,8 Bogensekunden pro Pixel Auflösung und kommt so auf 21,6 Sekunden für eine Bewegung um ein Pixel, was die Belichtungszeit auf 10 Sekunden für ein halbes Pixel reduzieren würde.

Viele Einzelbilder für ein gutes Endergebnis

Da ich für umfangreiche Vorbereitungen nicht noch früher aufstehen möchte, habe ich mich für das Vespera-Teleskop entschieden. Das Bildfeld passt perfekt für den Kometen und die azimutale Montierung des Teleskops, die nur kurze Belichtungszeiten von 10 Sekunden zulässt, stört auch nicht, denn bei langen Belichtungszeiten macht sich die Eigenbewegung des Kometen in den Einzelbildern schon bemerkbar.

Das Aufstellen und Initialisieren des Teleskops ist innerhalb von zehn Minuten erledigt, inklusive Autofokuslauf. Allerdings stelle ich das Teleskop schon 20 Minuten vor dem Einschalten nach draußen, damit es sich an die Außentemperatur von -4° C zumindest ein wenig anpassen kann. Das sollte man auch mit anderen Teleskopen oder Kameralinsen machen, um temperaturbedingten Veränderungen am Fokus oder Taubeschlag vorzubeugen.

Die Aufnahmen und wie ich aus vielen Bildern eines mache

Da nicht jeder den Vorteil eines Automatikteleskops nutzen kann, gehe ich hier kurz auf das Prozedere mit einem Star-Tracker ein. Ausführlicher ist das hier nachzulesen .

Für Kometenfotos wird der Tracker wie für andere Beobachtungen aufgebaut und die Polarausrichtung durchgeführt. Sie muss aufgrund der recht kurzen Belichtungszeiten von 10 bis 15 Sekunden nicht supergenau sein, aber eine Aufnahme von 15 bis 20 Sekunden sollte auf jeden Fall trotzdem runde Sterne auf dem Bild erzeugen. Hier helfen Testaufnahmen, die in die ungefähre Richtung des Kometen zeigen, um zu sehen, ob die Genauigkeit der Nachführung passt.

Wie genau die Polarausrichtung sein muss, hängt natürlich auch von der verwendeten Brennweite und dem Kamerasensor ab. Die Kamera sollte auf 10 bis 15 Sekunden Belichtungszeit eingestellt und der ISO-Wert nicht zu klein gewählt werden. ISO 800 bis 1600 sollte je nach Kamera noch recht gute Bilder liefern, aber trotzdem schon die helleren Bereiche des Kometen sichtbar machen.

Vor allem, wenn der Tracker keine Go-To Funktion hat, muss man den Kometen von Hand ins Bild bekommen. Wer ein Zoomobjektiv verwendet, hat es etwas leichter. Man fängt mit kurzer Brennweite und langer Belichtung bei sehr hohem ISO-Wert an und macht Testbilder, bis man den Kometen im Bild hat. Dazu sollte der Fokus halbwegs passen, muss aber noch nicht supergenau sein.

Nun kann man den Kometen in der Bildmitte zentrieren und langsam immer höhere Zoomstufen einstellen, ohne dass der Komet aus dem Bildfeld verschwindet. Ist der Bildausschnitt festgelegt, stellt man den Fokus so genau wie möglich ein und kann nun mit den eigentlichen Belichtungen beginnen. Dazu entweder, wenn vorhanden, den Intervallmodus der Kamera oder ein externes Intervallometer nutzen.

Für mein Vespera-Teleskop nutze ich noch den CLS-Filter vor der Linse, um die Auswirkungen der Lichtverschmutzung zu reduzieren. Denn von meiner Position aus steht der Komet genau in Richtung Berlin am Himmel. Ich kann über den manuellen Modus der Singularity App die ermittelten Koordinaten für den Kometen eingeben.

Hier stehe ich vor dem ersten Problem, denn es ist nirgendwo dokumentiert, ob der standardisierte J2000-Wert oder der für das aktuelle Datum verwendet werden muss. Allerdings sind die Abweichungen so klein, dass der Komet auf jeden Fall im Bild sein wird. Als Target-Typ wähle ich die Option Einzelner Stern, was sich später noch als Fehler herausstellen wird.

Die Belichtungszeit von 10 Sekunden und den Gain (Equivalent zum ISO-Wert einer Kamera) lasse ich auf den voreingestellten Werten. Nun kann ich den Kometen als Ziel auswählen und die Aufnahmesession starten.

Nur JPEG - und keine FITS-Bilder?

Das erste Bild sieht erst mal okay aus, also lasse ich die vermeintliche Bildautomatik des Teleskops ihre Arbeit machen. Nach 20 Minuten prüfe ich, was sich so getan hat, und stelle fest - es gibt nur JPEG-Bilder, keine Dateien im FITS-Format, obwohl das eingestellt ist, und auch kein vom Teleskop erstelltes Gesamtbild.

Nach kurzer Recherche stellt sich heraus, dass mit dem Target-Modus Einzelner Stern nur der Live-Modus der Beobachtung genutzt wird, der zum Beispiel auch bei der Sonnenbeobachtung zum Einsatz kommt - schade um die verlorene Zeit.

Ich ändere den Target-Typ auf Star Cluster, kann nun auch den Mosaik-Modus für die Aufnahme aktivieren und das Teleskop fängt auch an, die Einzelbilder zu verrechnen. Das nützt mir zwar nichts für meine Bildbearbeitung am Ende, gibt aber zumindest schon einen guten Hinweis auf die zu erwartende Bildqualität.

Es ist mittlerweile nach 6 Uhr und die astronomische Dunkelheit ist der nautischen gewichen, wir nähern uns der Morgendämmerung - und da ich Richtung Osten fotografiere, wirkt sich das noch deutlich mehr aus. Ich habe also nicht mehr viel Zeit. Zwei Aufnahmesessions mit insgesamt 45 Minuten und 265 Einzelbildern schaffe ich noch, ehe zu hell wird.

Aussortieren und Stacken

Für die Bearbeitung meiner Bilder nutze ich sowohl Astro Pixel Processor(öffnet im neuen Fenster) als auch Pixinsight(öffnet im neuen Fenster) . Beide Programme sind kostenpflichtig und nicht gerade günstig. Allerdings kann man beide Anwendungen uneingeschränkt für einen Testzeitraum von einem Monat beziehungsweise 45 Tagen bei Pixinsight nutzen.

Es gibt auch freie Alternativen wie Deep Sky Stacker(öffnet im neuen Fenster) (nur Windows) oder Siril(öffnet im neuen Fenster) (Linux, Mac Windows), die beide auch das Stacken von Kometen unterstützen - eine Funktion, die wir auf jeden Fall für die Bearbeitung brauchen. Mit APP und Pixinsight habe ich persönlich die meiste Erfahrung, die einzelnen Schritte der Bearbeitung sind aber auch mit anderen Programmen umsetzbar.

Als erstes sortiere ich meine 265 Einzelbilder mittels der Funktion Blink in Pixinsight.

Damit lassen sich alle Einzelbilder schnell und unkompliziert durchsehen und alle Bilder aussortieren, die unscharf sind (zum Beispiel durch Wolken) oder unrunde Sterne (Trackingfehler, Vibrationen durch Wind etc.) zeigen. Da ich den Mosaik-Modus des Vespera-Teleskops verwendet habe, um ein größeres Bildfeld zu erreichen, gibt es auch Aufnahmen, auf denen der Komet nicht zu sehen ist. Diese Bilder sortiere ich ebenfalls aus. Sie können für das Stacking des Kometen natürlich nicht verwendet werden.

Offenbar war das Tracking des Teleskops nicht sonderlich gut und ich muss viele Bilder aussortieren. Vor allem, wenn das Teleskop auf einen neuen Mosaikabschnitt geschwenkt wurde, sind häufig die ersten ein oder zwei Aufnahmen nicht gut. Am Ende behalte ich 87 Einzelbilder und damit nur etwa ein Drittel der Gesamtaufnahmen und gute 15 Minuten Belichtungszeit.

Für das Stacking der Einzelbilder, also das Verrechnen der Bilddaten zu einem Gesamtbild, verwende ich Astro Pixel Processor, da diese Software einen recht einfachen Workflow zum Bearbeiten von Kometen hat. Nachdem alle Einzelbilder analysiert wurden, muss man einmal von Hand den Kern (Nucleus) des Kometen auswählen; das Programm erkennt den Kometen anhand der Position des Objekts und der Sterne im Bild in allen weiteren Bildern weitgehend automatisch.

Nur bei einigen Bildern, in denen der Komet (durch den Mosaik-Modus) sehr nahe am Rand des Bildes ist, muss ich die Position noch einmal von Hand bestätigen.

Bild 7 zeigt recht gut, wie sehr sich die Bildqualität um den Kometen durch das Verrechnen im Vergleich zum Einzelbild in Bild 6 verbessert.

Da die Bilder auf den Kometen ausgerichtet wurden, entstehen einige Artefakte durch die Sterne. Das ist nicht zu vermeiden, daher erzeuge ich ein zweites Gesamtbild, diesmal jedoch mit einer Ausrichtung auf die Sterne. Bild 8 zeigt das Ergebnis. Man sieht, wie sehr die Bewegung des Kometen ihn über die Zeit verzerrt hat. Dafür haben wir aber in diesem Bild vernünftig aussehende Sterne. Jetzt müssen wir aus diesen Bildern nur noch ein Gesamtbild erzeugen.

Letzte Schritte zum Gesamtbild

Aus dem letzten Bearbeitungsschritt haben wir zwei Rohbilder erhalten: eines mit dem Kometen und eines mit vernünftig aussehenden Sternen.

Die nächsten Schritte mache ich wieder in der Software Pixinsight, aber auch hier können andere Programme wie Siril Ähnliches leisten.

Öffnet man die beiden Rohbilder, sind sie zunächst schwarz und es sind weder Sterne noch ein Komet zu sehen (Bild 9).

Das ist völlig normal, denn die Bilddaten befinden sich noch in einem linearen Zustand. Die meisten Bildinformationen sind so dunkel, dass unser Auge sie nicht unterscheiden kann. Daher wirkt das Bild wie eine einheitliche schwarze Fläche. Erst ein Vorgang, den man Bildstreckung oder auch Stretching nennt und bei dem das Bild in eine nichtlineare Darstellung der Bilddaten überführt wird, macht den Bildinhalt sichtbar. Das ist vergleichbar, aber nicht identisch mit der Gammakorrektur für die Bildhelligkeit(öffnet im neuen Fenster) .

Mit Hilfe der Funktion Screen Transfer Function (kurz STF) können wir uns die Bilddaten anzeigen lassen. Dabei wird aber nur die Bildschirmausgabe angepasst, nicht die eigentlichen Bilddaten. Das ist wichtig für die nächsten Bearbeitungsschritte, wir sehen aber trotzdem, was mit dem Bild passiert.

Als erstes will ich das Bild auf den Bildabschnitt zuschneiden. Dabei ist es wichtig, dass beide Bilder am Ende exakt den gleichen Bildausschnitt haben, damit wir sie am Ende zusammensetzen können. Dazu nutze ich das Tool Dynamic Crop, mit dessen Hilfe ich den Ausschnitt, der für ein Bild festgelegt ist, auf das andere übertragen kann.

Somit bleiben beide Zuschnitte deckungsgleich, wie in Bild 11 zu sehen.

Ziel ist es, am Ende ein Bild nur mit dem Kometen ohne störenden Hintergrund zu haben, und ein weiteres, auf dem nur die Sterne ohne den verzerrten Kometen zu sehen sind. Dazu verwende ich das freie Tool Starnet++(öffnet im neuen Fenster) , das es als Plugin für Pixinsight, aber auch als Kommandozeilentool für Linux, Mac und Windows und als GUI-Programm für Windows gibt.

Mit Hilfe eines Machine-Learning-Modells erzeugt das Tool aus einem Eingangsbild zwei Ausgangsbilder: eines nur mit den Sternen und eines nur mit dem Rest. Ich wende das zunächst auf meine beiden Kometenbilder an, wie in Bild 12 zu sehen ist.

Man sieht, dass die Artefakte aus dem Kometenbild kaum entfernt wurden, da sie fast nicht als Sterne zu identifizieren sind. In der weiteren Bearbeitung muss ich versuchen, das schöner hinzubekommen. Es folgen weitere Bearbeitungsschritte, die aber hier nicht beschrieben werden, für die es aber - je nach verwendeter Bearbeitungssoftware - Tutorials gibt.

Ich nutze ein Tool, um das Bildrauschen zu reduzieren und überführe die immer noch linearen Bilddaten durch Stretching in einen nichtlinearen Zustand, um schlussendlich die Bildstrukturen sichtbar zu machen. Danach werden in beiden Bildern noch Kontrast, Farbsättigung und der Weißabgleich etwas angepasst und im Kometenbild, so gut es geht, die Artefakte der Sterne entfernt. Bild 13 zeigt das Ergebnis.

Jetzt muss ich nur noch die beiden Bilder zusammenführen. Dazu gibt es eine Funktion namens Pixelmath, mit deren Hilfe über beliebig komplexe Formeln Bilder manipuliert und zusammengeführt werden können, wie in Bild 14 zu sehen.

Das Ergebnis kann ich nun als 16-Bit-TIFF-Datei speichern und ihm in einem beliebigen Fotobearbeitungsprogramm den letzten Schliff geben. Korrekt zugeschnitten und noch leicht angepasst, ist Bild 15 unser finales Bild vom Kometen C/2022 E3 (ZTF).

Fazit

Bin ich zufrieden? Ja und Nein. Zufrieden bin ich, dass ich am einzigen klaren Morgen seit über einer Woche (und wohl auch für die nächste Zeit) ein Bild des Kometen machen konnte. Auch das Ergebnis der Bearbeitung freut mich, denn aus nur 15 Minuten Belichtungszeit ist ein ganz passables Bild geworden.

Leider habe ich durch technische Schwierigkeiten und einen Einstellungsfehler einiges an wertvoller Beobachtungszeit verloren, was mich schon ein wenig ärgert. Dafür war es aber auch der erste Einsatz des Vespera mit manuell eingegebenen Koordinaten, ein Mosaik im manuellen Modus an einem Objekt, das schon sehr hoch am Himmel stand, was für Alt-AZ-Montierungen technisch bedingt nicht so ideal ist.

Bis in den Februar hinein wird der Komet noch sichtbar sein und das auch immer weiter in Richtung Abend. Ich hoffe auf weitere Möglichkeiten, meinen Daten weitere Bilder hinzuzufügen.

Zur Startseite 2 Kommentare