NGC 2244 Rosettennebel

Rosettennebel

NGC 2244

1xLangzeitbelichtung 100 Minuten

bei ISO 100 mit mod. Canon EOS 450D

Sternwarte Schauinsland der Sternfreunde Breisgau

M33-Download in Großformat 2137x1424 Pixel

Aufnahmegerät:
15" Newton mit Reducer auf 1.300mm Brennweite
Canon EOS 450D, Sensor auf 1°C heruntergekühlt
OAG Guiding mit ALCCD5 und PHD-Guiding

Ort: SFB-Sternwarte Schauinsland bei Freiburg
www.sternfreunde-breisgau.de

2 Einzelbilder jeweils 32 Minuten belichtet bei ISO 400
Mit DPP in .tiff konvertiert
Mit DSS registriert und kalibriert (auf SkyFlat)
Mit Photoshop gestackt und bearbeitet

M81, M82, Holmberg Zwerggalaxie

Heute Nacht habe ich nochmal probiert, ob ich den galaktischen Cirrus abbilden kann. Leider hat es diesmal nicht gereicht. Ich habe diesmal nur eine Grenzgröße von 22mag erreichen können.

8 x 32 Minuten Belichtungszeit, Canon EOS 450D bei -20°C Sensortemperatur und ISO 100

NGC 7331

NGC 7331 mit den kleineren Begleitgalaxien und etlichen Hintergrundgalaxien. Aufgenommen am 12.10.2010 mit der gekühlten EOS 450D auf der Sternwarte Schauinsland. 1,5 Stunden Belichtungszeit (3x30min bei ISO 100)

M31 Andromeda Gezeitenschweif

Eine sehr seltene Aufnahme, die den Gezeitenschweif oder den Halo von M31 zeigt. Aufgenommen am 12.10.2010 mit meiner gekühlten EOS 1000D und 200mm Teleobjektiv. 3 x 32 Minuten Belichtungszeit.

Orionnebel und Umgebung

Am 12.10.2010 auf dem Schauinsland mit meiner gekühlten EOS 1000D und 200mm Brennweite Teleobjektiv aufgenommen. Dabei ca. 1h mit ISO 100 belichtet. Die Kamera hat den originalen IR-Filter noch mit drinnen. Man sieht die trotz Filter recht hohe IR-Empfindlichkeit.

NGC 6193

Bernards Galaxy

Aufgenommen in Namibia, Hakos

Dunkelnebel TGU H269

Extrem schwierig zu fotografieren ist dieser Dunkelnebel mit den Koordinaten

19 57.9 -13 57 link zu Simbad

Die Daten des Nebels sind:

	TGU	GLON deg	GLAT deg	dGLON deg	dGLAT deg	S deg2	Av mag	Av2 mag	dAv mag	SAv mag.deg2	SAv2 mag.deg2
	H269	027.53	-20.90	0.30	0.27	3.74e-02	0.9	0.9	0.15	2.42e-02	2.42e-02

Aufgenommen am 14.08.2009 mit der gekühlten Canon EOS 450D an einem Takahashi Epsilon 160
Obwohl es sich um eine Dunkelwolke handelt entpuppte sie sich bei der Nachbearbeitung gar nicht so dunkel, sondern sie war sogar heller als der Sternenhintergrund selbst. Eine alternative Interpretation, wo der Staub besser als solcher zu erkennen ist ergab folgendes Bild:

Adler Nebel

Im Jahr 2009 von Namibia, Hakos mit der gekühlten 450D

Ein zweiter Interpretationsversuch der Rohdaten startete ich am 17.10.2010

M27, Hantelnebel

Eine Einzelaufnahme mit 8 Minuten bei ISO 100 und moderater Kühlung auf ca. 12°C.

gekühlte Canon EOS 450D

Für interessierte Bastler hier die wichtigsten Informationen:

1. für Selbstbauer (Teileliste)

1. Kupferfinger (Konstruktionszeichnung)
2. Peltier Element TEC1H-30-30-44_80 hier kaufen, Datenblatt, Anschlusshinweise, Handhabungshinweise (mit freundlicher Genehmigung Eureca Messtechnik GmbH). Aus leidvoller Erfahrung empfehle ich dringend von China-Modellen abzusehen. Nur mit diesem Element habe ich bei einstufiger Kühlung 40°C Temperaturdifferenz erreicht.
   
3. Kühlkörper zum Beispiel Noctua NH C12P SE14 (Wärmeleitpaste nicht vergessen!) Je größer, desto besser, da Wärmeabfuhr die erreichbare Endtemperatur bestimmt.
   
4. Steuerelektronik (PWM, 7,4V, Canon Adapter, Temperaturregler)
   
5. Umbauvideo: Filterumbau nach G.Honis, IR Umbau und Kühlung Teil 1 + Teil 2.
   

2. für solvente Fertigteilkäufer

1. Kupferfinger fertig kaufen: 50€ (Vom Maschinenbauer gefertigt, plan, inkl. Satz Schrauben 2xM2 sowie 1x1,6mm selbstschneidende Kunststoffschraube) Bestellen per email an mich
2. Kompletter Umbau: aufAnfrage (mit Kupferfinger, modifikation Gehäuse, Modifikation Metallrahmen, Entladung und Deaktivierung Blitzkondensator, thermische Isolierung, NTC in Sensornähe, Schutz der Elektronik vor Kondenswasser, DC-Anschluss 7,4V, jedoch ohne Peltier, ohne CPU-Kühler, ohne elektr. Steuerung, ohne Spannungsversorgung)
3. Optional: Entfernung IR/AA Filter, Staubreinigung: zzgl. 200€ (Fremdvergabe in eine Canon-Werkstatt wegen besserer Staubreinheit, Staubrüttler wird nicht entfernt. Nach der Modifikation muss mit einem IR-Blockfilter oder CCD-Filter gearbeitet werden, was zusätzliche Kosten verursacht. Empfehlung: CLS-CCD-Filter oder IR-Filter
   
4. Umbau inkl. Peltier, Kühlkörper, elektrische Steuerung: auf Anfrage
   
5. Bestellen per email an mich (Achtung, teils lange Lieferzeiten, da dies hier NUR EIN HOBBY ist ;-)
6. Punkte 2-5 derzeit wegen Zeitmangel vorübergehend nicht möglich.
   

Schwarze Löcher

Ich habe mir mal vor Jahren Gedanken zum Thema schwarze Löcher gemacht. Dieses möchte ich aktuell mal wieder zur Diskussion stellen. Kleines Mini-Blog dazu und Dokument zum Download(.pfd)

NGC 2903

Aufgenommen mit einer astromodifizierten und gekühlten Canon EOS 450D auf der Sternwarte Schauinsland
mit der Astrokamera 250mm / 1050mm (F4.2)
14 x 20min bei ISO 200 sowie bei ca. -10°C Sensortemperatur und unter Verwendung eines Astronomic CLS-CCD EOS Clip Filter, welcher erstaunlich genial den aufgehellten Himmelshintergrund rausgefiltert hat. Sogar bei 20 Minuten Belichtungszeit ist der Hintergrund noch immer schwarz geblieben. Ein Herausschälen des Objektes aus dem hellrosa Hintergrund - wie sonst ohne Filter - ist damit hinfällig...
Ich bin begeistert.

Green IT Beratung für Baden Württemberg und Freiburg

In nebenberuflicher Selbständigkeit starte ich gerade eine Teilzeittätigkeit als green IT Berater.

Wenn alles gut geht, wird noch weniger Zeit für das Hobby Astronomie übrigbleiben wie bisher. Zumindest am Anfang.

Ich hoffe vielen Unternehmen gute Beratung bieten zu können und so ein Stückchen dazu beitragen zu können unsere schöne Welt zu erhalten.

Green IT Beratung in Baden Württemberg

Warum ISO 1600 nicht besser sein KANN!

Liebe Sternfreunde und Astrofotografen!

Eben beim Beantworten einer Email bin ich dahinter gekommen, warum mathematisch ein Stack aus vielen ISO 1600 Bildern einem zeitequivalenten ISO 100 Bild NICHT ebenbürtig sein KANN. Es geht einfach nicht. Es ist nicht möglich.
Dieses können wir ganz leicht dann erkennen, wenn wir uns überlegen zu welchem Zeitpunkt der Bildgewinnung die ISO-Verstärkung stattfindet. Sie findet ja nicht durch den Tausch des Sensors statt, sondern in rein digitaler Form zu einem Zeitpunkt, wo alle Rauscharten schon in dem Bild physikalisch vorhanden sind, jedoch vor dem Abspeichern des Raw-Files.

Das heißt jetzt, dass vom Verstärker ALLE Rauscharten ebenfalls verstärkt werden. Findet eine Steigerung der Verstärkung um 100% statt, wird das Rauschen ebenfalls um 100% verstärkt.

Pro ISO Stufe bräuchte ich die doppelte Anzahl an Bildern im Stack um diesen Rauschanstieg wieder auszugleichen wie ich durch die verkürzte Belichtungszeit gewinne.

Ein Stack aus ISO 1600 Bildern kann daher mathematisch nicht an die Qualität eines ISO 100 Bildes herankommen. Es ist mathematisch nicht möglich.

Darkframes, Offsets, BIAS-Frames und Flatframes können die Situation entschärfen, jedoch nie die Qualität eines einzelnen ISO-100 Bildes wieder zurückgeben.

Eine einfache und geniale Idee die Umwelt zu schützen habe ich per Zufall hier gefunden. Ich konnte einfach nicht wiederstehen und auch mein Blog CO2 Neutral zu machen. Vielleicht ein kleiner Beitrag für einen sauberen Himmel - auch in der Nacht. Die Möglichkeit Prospekte der Region ohne Papiermüll online studieren zu können spart außerdem viel Altpapier. Toll gemacht!

Skulptor Galaxie

Aufgenommen in Namibia am 14.08.2009. 15 Einzelaufnahmen je 480s bei ISO 200 am Takahashi 160.

Gekühlte und modifizierte EOS 450D

M 27

1 Einzelfoto 960 Sekunden bei ISO 200 mit der EOS 1000D, unmodifiziert, ungekühlt

Große Magellansche Wolke

Ein Ausschnitt aus der großen magellanschen Wolke.

Aufgenommen in Namibia in Hakos an dem IAS-Observatorium

Milchstraße, ganz schön staubig...

Aufgenommen in Namibia mit einer EOS 1000D und Standard Tamron Zoomobjektiv 17-50mm bei 17mm und F4 5 x 16 Minuten auf ISO 400 belichtet.

Die Milchstraße in höherer Auflösung download hier: (10MB)

47 Tucane

Aufnahme vom 11.08.2009

1 x 1920 sec + 2 x 960 sec +
2 x 480 sec + 2 x 240 sec +
2 x 120 + 2 x 60 sec
Alle ISO 100 und
zu HDR zusammengesetzt

Kamera:
Modifizierte gekühlte Canon EOS 450D

Teleskop:
Takahashi Epsilon 160

Bild in höherer (2500 x 1700) Auflösung

M8 Lagoon Nebula

Der Lagunen Nebel ist ein "immer wieder schön"-Objekt, welches sich im Sternbild Schützen befindet. Der Nebel liegt in ca. 4000 Lichtjahren Entfernung und hat eine Ausdehnung von etwa 60-90 Bogenminuten

Die Aufnahme entstand am 8.Aug.2009 in Namibia, Hakos an dem IAS-Observatorium

16 Aufnahmen mit 5 Minuten @ ISO 100 mit meiner modifizierten gekühlten EOS 450D

Aufnahme entstand 1 Tag nach Vollmond bei sehr stark aufgehelltem Himmelshintergrund

Messier M 20, Trifidnebel

Aufnahmedaten:

Datum: 08.08.2009 (fast noch Vollmond, siehe hier)
Teleskop: 50cm Cassegrain @ 1500mm Brennweite
Kamera: EOS 450D, modifiziert, gekühlt auf ca. 2°C
Einzelbilder: 7 x 480 sec @ ISO 100
Ort: Namibia, Hakos, IAS-Observatory
Entfernung: 5200 Lj

Diese Aufnahme ist Bestandteil des Projektes Peltier gekühlte EOS 450D sowie LOW ISO

Vollmond vom 07.08.2009 ca. 00h UTC

Ein fast voller Mond:

Aufnahmedaten:
Mosaik aus ca. 100 Einzelbildern (lucky Imaging), ISO 100, 1/250stel Sekunde
Teleskop: 50cm Cassegrain, Sekundärfokus bei 4500mm Brennweite
Ort: Hakos, Namibia
Sternwarte: http://www.ias-observatory.de
Kamera: Canon EOS 1000D
Größe der Mosaik Originaldatei: 64 Megapixel

DOWNLOAD
1000x1000 Thumbnail (250 KB)
2000x2000 LowRes (1,2 MB)
4000x4000 MidRes (7,4 MB)
8000x8000 HighRes (18,6 MB)

Jupiter, Ganymede, IO, Europa

Am Aug 05 2009 03:15:13 GMT+0200 aufgenommen (Positionsberechnung) ein sehr schöner Jupiter, mit dem Schatten von Io und den Moden Ganymede und Europa. Auf dem Mond Ganymede kann man sogar noch Details erahnen, jedenfalls sieht man, dass er sich deutlich von dem Mond Europa unterscheidet.

Im Detail:Und die Monde Europa (hell, links) und Ganymede (dunkler, rechts)


Ganymede noch detailierter:


Aufnahmedaten:
Canon EOS 1000D, 40cm Cassegrain, 6000mm Brennweite
IAS-Sternwarte, Hakos, Namibia
Auswahl einer Einzelaufnahme aus 50 Bildern. Kein Stack, just lucky Image ;-)

Abell 66 oder ESO 595-4

ein sehr lichtschwacher planetarer Nebel im Sternbild Schütze.

Daten des Nebels:
Planetarischer Nebel ESO 595-4
Koordinaten 2000: 19h 57' 31'' -21h 36' 44''
Entfernung: ca. 2000 Lichtjahre
Durchmesser ca. 4,5 Bogenminuten
Helligkeiten laut Abell [1]:

• Photogr. Flächenhelligkeit: 25,9mag/sec²
  
• Integrierte Helligkeit: 14,9mag
• Helligkeit Zentralstern: 17mag

Entdeckt 1955 von Abell, beschrieben 1966 in:
[1] "Properties of Some Old Planetary Nebula"

Aufnahmedaten:
Modifizierte Kamera Canon EOS 450D
Sensor auf -2°C herabgekühlt
4 Bilder ISO 100 jeweils 32 Minuten belichtet.
128 Minuten Gesamtbelichtungszeit
Aufgenommen am 12.08.2009 in Hakos, Namibia, IAS-Sternwarte am 50cm Cassegrain im Primärfokus bei Brennweite 1500mm

Download .jpg Abell 66 (514px × 704px)

Liste weiterer mir bisher bekannter RGB Aufnahmen
Ein User von "iceINspace - Australian Amateur Astronomy" aus dem Jahr 2007
von der Webseite von mySLOOH: Abell 66, wo er sein hätte müssen aus dem Jahr 2008

Peltier gekühlte EOS 450D, NOISE HACK

1. Warum kühlen?

Rauschen ist der Feind Nr. 1 des ambitionierten Astrofotografen. Dabei gibt es zwei Arten von Rauschen, die man beeinflussen kann. Dazu gehört das Ausleserauschen, dass man durch die Reduktion der Bildanzahl (Siehe Projekt LOW ISO) sowie durch ein Ablösen des Histogramms vom linken Rand entschräfen kann.

Anders verhält sich das thermische Rauschen. Es steigt mit der Belichtungsdauer linear an und mit der Temperatur überproportional.

7° Temperaturdifferenz am CMOS-Sensor bedeutet eine Halbierung oder Verdoppelung des Rauschens. Um allein diese Temperaturdifferenz auszugleichen, muss ich 4 Bilder mit insgesamt 4facher Belichtungsgzeit stacken.

So sieht man schnell den Nutzen, da bereits eine Absenkung der Temperatur um 7°C eine reduktion der notwendigen Belichtungszeit auf ein Viertel reduziert.

Temperaturdifferenz Reduktion der Belichtungszeit / Anzahl Stacks
-7°C 1/4
-14°C 1/16
-21°C 1/64
-28°C 1/256

Daraus kann man erkennen, dass eine Kühlung des CMOS-Chips das effektivste Mittel ist um Rauschen zu unterdrücken. Es kann niemals durch Stacken nachgeahmt werden.


Messergebnisse der unterschiedlichen Belichtungszeiten bei unterschiedlichen Temperaturen. Interpretation:
Rot (ungekühlt) und Blau (gekühlt) jeweils eine Einzelaufnahme und der Stack.

1. die Kühlung um 24°C bringt einen Gewinn von 2-3 ISO-Stufen.
2. oder: eine einzelne gekühlte ISO 800 Aufnahme ist rauschärmer als 8 warm gestackte ISO 800 Bilder
   

Dazu ein praktisches Testbild:

Eine Innenraumaufnahme bei wenig Licht mit vorgeschaltetem Sonnenfilter. Der Unterschied ist enorm.

An dieser Stelle ist für die nächsten Monate eine komplette Bauanleitung für die Peltier-Kühlung einer EOS 450D geplant.

LOW ISO als Alternative zum Stacken

Eine beliebte Methode der Rauschreduktion ist das Stacken von Bildern. Ursprünglich in der Amateur-Planetenfotografie benutzt (wo mehrere 1000 Bilder analysiert und gestackt werden) wird diese Methode inzwischen auch gerne bei der Deep-Sky Fotografie benutzt. Dabei gibt es jedoch wichtige Unterschiede zu beachten.

In der Planetenfotografie werden tausende sehr kurz belichtete (1/10-1/100 sek.) Bilder produziert und aus diesen dann wenige 10 bis 100 Bilder, in denen das Seeing für diesen einen Moment perfekt war, zum Stacken herangezogen.

In der Deep-Sky Fotografie findet so eine radikale Auswahl nicht statt. Da werden höchstens ein paar wenige Aufnahmen, zum Beispiel bei denen ein Flugzeug direkt durch die Bildmitte geflogen ist, aussortiert.

Reduktion des Rauschens durch Stacking

Die Wirkung des Reduktionseffektes sinkt jedoch mit der Anzahl der Bilder gewaltig.

Eine mathematische Regel besagt, dass für jede weitere Halbierung des Rauschens vier mal so viele Bilder benötigt werden. Daher ist man schnell versucht in einer Nacht so viele Bilder wie irgend möglich zu machen. Da das Optimum für die Astrofotografie Belichtungssituationen sind, in denen sich das Histogramm vom linken Rand löst, werden dann gerne die hohen ISO-Stufen bevorzugt.

Doch dieses bedeutet den Teufel mit dem Beelzebub vertreiben. Denn es erweist sich, dass bei höheren ISO-Stufen das Rauschen eben sogar stärker ansteigt, als es durch das Stacken wieder ausgeglichen werden kann

DILEMMA: Anzahl Bilder vs. Rauschreduktion durch Stacken.

Angenommen es verdoppelt sich mit jeder ISO-Stufe das Rauschen. Um ein verdoppeltes Rauschen auszugleichen, benötige ich jedoch viermal so viele Bilder, also die doppelte Belichtungszeit.

ISO-Stufe	Rauschzahl relativ Einzelaufnahme	Anzahl Stacks bei gleicher Belichtungszeit	Rauschzahl des Stacks	Anzahl Bilder für Ausgleich des Rauschens	Notwendige Gesamtbelichtungszeit zum Rauschausgleich
100	20	1 x 32min	20	1 x 32min	32 Minuten
200	40	2 x 16min	28,3	4 x 16min	64 Minuten
400	80	4 x 8min	40	16 x 8min	128 Minuten
800	160	8 x 4min	56,6	64 x 4min	256 Minuten
1600	320	16 x 2min	80	256 x 2min	512 Minuten

Annahme: Der durch erhöhte ISO-Stufen entstehende Qualitätsverlust kann in gleicher Zeit nicht durch Stacken ausgeglichen werden.

Paradox: je höher ich die ISO-Stufe wähle, desto länger muss ich belichten um durch das Stacken das Rauschen zu eliminieren.

Diese Hypothese kann messtechnisch nachvollzogen werden:

Dazu habe ich einen Sonnenfilter in den Strahlengang meiner EOS 450D platziert und 32 Minuten lang ein graues Papier abgelichtet. Danach habe ich sowohl die Einzelbilder wie auch die resultierenden Stacks mit FITS-Work auf das Rauschen untersucht

Erkennbar ist, dass das Rauschen mit jeder ISO-Stufe überproportional anwächst. Deutlich erkennbar ist der Gewinn, der durch das Stacken der Einzelbilder erreichbar ist, jedoch niemals den Gesamtverlust ausgleichen kann. Der Unterschied mag nicht groß erscheinen, jedoch im realen Bild macht er sich sehr deutlich bemerkbar!

Einschränkungen:

KAMERAMODELL: Nicht jedes Kameramodell muss sich identisch verhalten. Obwohl zu erwarten ist, dass die Tendenz bei allen modernen Modellen ähnlich ist, müsste für jedes Modell so eine Messung durchgeführt werden.

RAUSCHSTEIGERUNG: Es ist nicht sichergestellt, dass das Rauschen sich mit jeder ISO-Stufe verdoppelt. Es wäre denkbar, dass in den niedrigen ISO Stufen der Rauschanstieg kleiner als Faktor 1,4 pro Stufe ist. In diesem Fall ist der Gewinn durch das Stacken größer als der Verlust.

NACHFÜHRUNG: Qualität der Montierung. Hält die Montierung nur wenige Minuten, nutzen mir rauschfreie Strichspuren jedoch am Ende wenig.

HISTOGRAMM: Es ist sicherzustellen, dass man mit jeder Aufnahme immer noch im linearen Bereich des Sensors landet. Das bedeutet, dass die Tiefen (dunkle Bereiche der Aufnahme) sich deutlich vom linken Rand lösen müssen um im Graubereich landen zu können.

FAZIT: Optimale niedrige ISO - Stufen für die Astrofotografie ermitteln!

Um das Optimum einer Nacht aus fotografischer Sicht zu erreichen gilt:
1. die maximal mögliche Dauer der korrekten Nachführung ermitteln und benutzen
2. die minimal mögliche ISO-Stufe bei der sich das Histogramm noch deutlich vom linken Rand löst benutzen

Ich habe gute Erfahrungen mit 30 Minuten @ ISO 200 gemacht. (Siehe Orionnebel...)

Alle Tests und Messungen sind mit einer EOS 450D vorgenommen worden. Obwohl ich erwarte, dass andere Modelle sich ähnlich verhalten sind eigenständige Messungen jedoch Voraussetzung für die Ermittlung des eigenen Optimums.

So sich jemand die Mühe machen wollte und für andere Kameras diesselbe Messreihe durchzuführen, wäre ich über Rückmeldung dankbar.

Vergleich ISO Stufen 100, 200, 400, 800, 1600 (EOS 450D)

So, heute habe ich meinen ISO-Test mit der EOS 450D wiederholt. Wieder ist ISO 100 bzw. 200 als klarer Gewinner zu betrachten. Auf das Bild für größere Ansicht klicken!

















Weitere Tests werden folgen...