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Deep-Sky-Objekte mit den eigenen Augen erkunden

Teil 4: Das Teleskop

16.01.2020
17 Minuten
Jedes Objekt hat seine Nacht.

Ein Teleskop erfüllt drei Funktionen: Es sammelt Licht, löst Details auf und vergrößert. In dieser Folge der Reihe zur visuellen Himmelsbeobachtung stelle ich jene Grundlagen der Teleskopoptik vor, die helfen mögen, Fernrohr, Okulare und Filter optimal zur Deep-Sky-Beobachtung einzusetzen.

Das Bild zeigt Okulare, die dem Autoren des Artikels dienen, den Sternenhimmel zu beobachten. Es sind echte Schätzchen. :-)
Die drei für die Beobachtung lichtschwacher Himmelsobjekte wesentlichen Kenngrößen, die der Beobachter am Teleskop variiert, ergeben sich aus dem Einsatz von Okularen verschiedener Brennweiten: Vergrößerung, Austrittspupille und tatsächliches Gesichtsfeld.

Grundlagen der Teleskopoptik

Die beiden zentralen Eckwerte eines Teleskops sind seine Öffnung und seine Brennweite. Die Öffnung eines Teleskops ist der Durchmesser des Objektivs oder des Hauptspiegels. Die Brennweite gibt die Distanz vom Objektiv (oder Hauptspiegel) und dem Brennpunkt an, in dem das Abbild mit einem Okular betrachtet wird. Der Quotient von Brennweite und Öffnung ergibt das Öffnungsverhältnis, das mit f/x angegeben wird. x ist die Öffnungszahl.

Je größer die Öffnung eines Teleskops ist, desto größer ist die einfallende Lichtmenge und desto größer ist die Grenzgröße eben noch beobachtbarer Himmelsobjekte. Die Fläche des Objektivs oder Hauptspiegels bedingt, wie viel Licht es „sammelt“. Folglich steigt die Lichtsammelleistung eines Teleskops quadratisch zum Durchmesser an. Eine doppelte Öffnung bedeutet also die vierfache Lichtsammelleistung.

Ebenfalls direkt von der Teleskopöffnung hängt das Auflösungsvermögen ab. Im Prinzip gilt: Je größer die Öffnung, desto feiner die abgebildeten Details. Nun sind Lichtsammelvermögen und Auflösung eines Teleskops eher theoretische Größen. In der Beobachtungspraxis hängen beide von weiteren Faktoren ab: Vor allem von der Qualität der Teleskopoptik und des verwendeten Zubehörs. Beides entscheidet, wie viel Licht am Auge des Beobachters ankommt – und wie viel Licht auf dem Weg durch das optische System auf der Strecke bleibt. Diese Lichtverluste durch Reflexion auf Spiegeln und Linsen lassen sich zwar nicht vollständig ausschließen, aber zumindest minimieren. Daneben limitiert die Obstruktion von Spiegelteleskopen (das ist in diesem Fall die Abdeckung des Hauptspiegels durch den Fangspiegel) die beiden Faktoren Lichtsammelvermögen und Auflösung – und mindert die Kontrastleistung. Schließlich nutzt die beste Teleskopoptik wenig, wenn die atmosphärischen Bedingungen am Beobachtungsort nicht mitspielen (siehe Teil 2 dieser Serie).

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Der Beobachter variiert

Die drei für die Beobachtung lichtschwacher Himmelsobjekte wesentlichen Kenngrößen, die der Beobachter am Teleskop variiert, ergeben sich aus dem Einsatz von Okularen verschiedener Brennweiten. Okulare vergrößern das im Brennpunkt des Teleskops entstehende Abbild, ehe sie es ans Auge des Betrachters leiten. Diese drei Kenngrößen sind die Vergrößerung, die Austrittspupille und das tatsächliche Gesichtsfeld.

Die Vergrößerung V eines Teleskops meint die Vergrößerung des Sehwinkels gegenüber dem bloßen Auge. Sie ergibt sich aus dem Quotienten von Teleskopbrennweite und Okularbrennweite. Je kürzer also die Okularbrennweite ist, desto höher sind – am selben Teleskop – die Vergrößerung und desto kleiner sind der Sehwinkel und das tatsächliche Gesichtsfeld.

Der Durchmesser des im Okular sichtbaren Lichtkreises ist die Austrittspupille Ap, die sich ergibt aus dem Quotienten von Öffnung und Vergrößerung beziehungsweise dem Quotienten von Okularbrennweite und Öffnungszahl. Die Austrittspupille ist Maß der Lichtmenge, die das Auge des Beobachters erreicht. Die Austrittspupille bedingt im Zusammenspiel mit dem Himmelshintergrund (im Prinzip Himmelsvordergrund, weil die durch künstliche Lichtquellen aufgehellte Troposphäre gemeint ist) die Sichtbarkeit von Deep-Sky-Objekten.

Ein Okular längerer Brennweite vergrößert niedriger und führt mehr Licht ans Auge des Beobachters: Die Austrittspupille ist größer.
Ein Okular längerer Brennweite wie auf Bild 1, welches niedriger vergrößert, führt mehr Licht ans Auge des Beobachters: Die Austrittspupille ist größer.
Ein Okular mit kürzerer Brennweite vergrößert am selben Teleskop höher und die Lichtmenge, die am Auge ankommt, ist geringer: Die Austrittspupille ist kleiner.
Das Okular auf diesem Bild 2 mit kürzerer Brennweite vergrößert am selben Teleskop höher und die Lichtmenge, die am Auge ankommt, ist geringer: Der Lichtkreis ist kleiner.

Das scheinbare Gesichtsfeld eines Okulars ist konstruktionsbedingt. Es bestimmt das tatsächliche Gesichtsfeld TG°, welches der Beobachter vergrößert betrachtet. Der Himmelsausschnitt kann daher bei derselben Vergrößerung in einem modernen Ultraweitwinkelokular doppelt so groß erscheinen wie in einem einfacher konstruierten Keller-Okular.

Vergrößerung und Austrittspupille sind direkt voneinander abhängig und – wie die Abbildungen 3 und 4 zeigen – spezifisch für ein Teleskop mit einem bestimmten Öffnungsverhältnis. Erst in Kenntnis dieser Parameter ist es möglich, die Teleskopoptik optimal zur Beobachtung lichtschwacher Himmelsobjekte einzusetzen.

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Die Tabelle zeigt die Daten zweier Beispielteleskope. Man sieht, wie Brennweite des Teleskops, Okularbrennweite (und -gesichtsfeld), Vergrößerung, Austrittspupille und tatsächliches Gesichtsfeld miteinander zusammen hängen. Das größere der beiden ist ein Newton mit einer Öffnung von 250 mm bei einer Brennweite von 1250 mm. Es hat ein Öffnungsverhältnis von f/5. Beim rechten Teleskop handelt es sich um einen Refraktor mit einer Öffnung von 80 mm bei einer Brennweite von 560 mm. Es hat ein kleineres Öffnungsverhältnis von f/7.
Zwei Beispielteleskope, die zeigen, wie Brennweite des Teleskops, Okularbrennweite (und -gesichtsfeld), Vergrößerung, Austrittspupille und tatsächliches Gesichtsfeld miteinander zusammen hängen. Das größere der beiden ist ein Newton mit einer Öffnung von 250 mm bei einer Brennweite von 1250 mm. Es hat ein Öffnungsverhältnis von f/5. Beim rechten Teleskop handelt es sich um einen Refraktor mit einer Öffnung von 80 mm bei einer Brennweite von 560 mm. Es hat ein kleineres Öffnungsverhältnis von f/7.
Die Tabelle zeigt die Austrittspupillen, die sich mit verschiedenen Okularbrennweiten an Fernrohren mit unterschiedlichem Öffnungsverhältnis ergeben.
Die Tabelle zeigt die Austrittspupillen, die sich mit verschiedenen Okularbrennweiten an Systemen mit unterschiedlichem Öffnungsverhältnis ergeben. Die nutzbaren Okularbrennweiten sind dunkelblau dargestellt; die Okularbrennweiten, die zu kleine oder zu große Austrittspupillen ergeben, grau. Nur in ganz seltenen Nächten mit bestem Seeing können aber auch diese „zu kleinen“ Austrittspupillen manchmal die Wahrnehmung steigern! Bei Austrittspupillen, die größer sind als die Pupille des Betrachters ändert sich an der Wahrnehmung nichts; man verstärkt bei lichtverschmutztem Himmel allerdings das Himmelsgrau. Unter tiefschwarzem Sternenhimmel kann man ein Okular mit großer Austrittspupille zum Aufsuchen von Himmelsobjekten nutzen, sofern ihr Gesichtsfeld größer ist als das von verfügbaren kürzerbrennweitigen Okularen.

Das Spiel mit der Vergrößerung

In direktem Zusammenhang mit den beiden Variablen Vergrößerung und Austrittspupille stehen die sinnvolle minimale beziehungsweise maximale Vergrößerung, die mit einem System eines bestimmten Öffnungsverhältnisses zu erzielen ist. Die maximale Pupillengröße beim Erwachsenen beträgt etwa 7 mm, woraus sich die sinnvolle minimale Vergrößerung mit einem maximalen Gesichtsfeld ergibt: D / 7, mit D = Öffnung und Ap = 7 mm. Eine geringere Vergrößerung als jene, mit der eine Austrittspupille von 7 mm erzielt wird, ergibt folglich keinen Sinn. Im Gegenteil: Ist die Austrittspupille größer als die dunkeladaptierte Pupille des Beobachterauges, so streift ein Teil des Lichtes an der Pupille des Betrachters vorbei und das Bild wird dunkler.

Als Nebeneffekt einer großen Austrittspupille wird auch der Himmelshintergrund heller. Ist also der Nachthimmel eher grau als schwarz, ist der Einsatz eines Okulars, welches eine große Austrittspupille ergibt, kontraproduktiv. Bei lichtverschmutztem Nachthimmel empfiehlt es sich, auf eine mittlere Austrittspupille von 5 bis 4 mm herunter zu gehen, um den Kontrast zu erhöhen.

Ähnlich errechnet sich die sinnvolle maximale Vergrößerung, über die hinaus kaum eine Wahrnehmungssteigerung zu verzeichnen ist: D / 0,8 mit D = Öffnung und Ap = 0,8 mm. Nur bei der Trennung einiger Doppelsterne kann eine Austrittspupille von 0,5 mm (D / 0,5 oder 2 x D) Sinn ergeben, und das auch nur bei perfekter Transparenz und bestem Seeing. Denn ist die Austrittspupille kleiner als die Pupille des Beobachters, sinkt die Helligkeit des Abbildes.

Mit der Vergrößerung steigt nicht nur die Wahrnehmung der maximal theoretischen Auflösung, sondern auch die Wahrnehmung von Details, indem der Kontrast zum Himmelshintergrund erhöht wird. Zudem steigt die stellare Grenzgröße jener Sterne, die sich eben noch zeigen. Es lohnt immer, auch mit diesem Limitbereich zu spielen und an einzelnen Himmelsobjekten auszuprobieren, was an Wahrnehmungssteigerung eventuell erzielbar ist, selbst dann, wenn die Theorie (Transparenz und Seeing) eigentlich eine andere Sprache sprechen mag.

Die Normalvergrößerung lässt sich entsprechend mit einer Austrittspupille von 2 bis 5 mm errechnen. Man kann diesen Bereich als den „Kompromissbereich“ bezeichnen: Diese Okulare sind optimal für einen ersten Blick auf viele Deep-Sky-Objekte, weil selbst unter lichtverschmutztem Nachthimmel der Kontrast zum Himmelshintergrund groß genug ist, und bei mittleren Vergrößerungen mittelmäßiges Seeing nicht als ähnlich störend empfunden wird, wie es bei höheren Vergrößerungen der Fall ist.

Gesichtsfeld: Entscheidend für die Deep-Sky-Beobachtung ist das tatsächliche Gesichtsfeld, das mit dem Teleskop und einzelnen Okularen erzielt werden kann. Es ist nicht nur eine Frage der Ästhetik; das Gesichtsfeld eines Okulars kann auch darüber entscheiden, ob man ein Objekt auffindet oder nicht. Daher ist der Einsatz von Okularen mit einem möglichst großen Gesichtsfeld sinnvoll. Nebenher macht die Himmelsbeobachtung mit Weitwinkelokularen (mehr als 65°) oder Ultraweitwinkelokularen (82°) oder gar 100°-Okularen schlichtweg mehr Spaß, als das erfolglose Herumsuchen durch den Röhrenblick etwa eines Plössl-Okulars (50°) oder eines Keller (40°). Auch hier gilt die Devise: Wer es ernst meint mit dem Hobby der Astronomie, der sollte sich nicht selbst durch den Kauf von minderwertigem Zubehör bestrafen. Schließlich steht immer im Vordergrund, dass die Deep-Sky-Beobachtung Spaß bereiten soll.

Eine der häufig wiederholten – und dennoch falschen – Behauptungen ist jene, für die Beobachtung von Deep-Sky-Objekten seien möglichst niedrige Vergrößerungen notwendig. Diese Annahme ist im Prinzip richtig, weil zum Aufsuchen eines Himmelsobjekts ein möglichst großes Gesichtsfeld von Vorteil ist. Doch ist der Fokus auf eine niedrige Vergrößerung heute überkommen, da es für ein möglichst großes tatsächliches Gesichtsfeld keines Okulars mit langer Brennweite mehr bedarf.


Kontrast zwischen Himmelsobjekt und Himmelshintergrund

Warum ist das Wissen um diese variablen Kenngrößen bei Nutzung unterschiedlicher Okularbrennweiten so bedeutsam für den Deep-Sky-Beobachter? Jedes Himmelsobjekt verlangt – je nach seiner Beschaffenheit und je nach Beobachtungsnacht – nach einer bestimmten Austrittspupille beziehungsweise Vergrößerung, um optimal sichtbar zu sein. Maßgabe hierfür ist unter anderem der Kontrast zwischen Himmelsobjekt und Himmelshintergrund. Dabei spielt die Flächenhelligkeit von Himmelsobjekten eine Rolle: Es ist zwischen stellaren und flächig-nebelhaften Deep-Sky-Objekten zu unterscheiden. Sternhaufen, die bei niedriger Vergrößerung Nebeln ähneln, zeigen ihre Natur bei höherer Vergrößerung. Flächenhafte Nebel hingegen erfordern eher eine große Austrittspupille.

Man entlockt Deep-Sky-Objekten Details, indem man mit der Vergrößerung – und damit der Austrittspupille – spielt, und dadurch den Kontrast zwischen Objekt und Himmelshintergrund erhöht beziehungsweise senkt. Man geht vor, wieder zurück mit der Vergrößerung, probiert vielleicht die maximal sinnvolle Vergrößerung aus – und schaut, welche Strukturen bei welcher Vergrößerung sichtbar werden, welche mit einer anderen Vergrößerung wieder verschwinden, freilich unter Einsatz der Techniken teleskopischen Sehens (siehe Teil 1 dieser Serie). Oder zeigt das Deep-Sky-Objekt bei einer bestimmten Vergrößerung Details, die bei niedrigerer oder höherer Vergrößerung unsichtbar sind? Gerade in dieser Variation, die nicht hektisch erfolgen darf, zeigt sich: Jedes Himmelsobjekt hat seine Nacht – und seine Vergrößerung, die zu einem späteren Zeitpunkt schon wieder eine andere sein kann.

Auch hierin liegt der Reiz visueller Beobachtung von Himmelsobjekten: Aufgrund der vielen Faktoren, die bei astronomischer Beobachtung ineinandergreifen, erreicht man selten den einen Punkt, der nicht doch noch zu steigern wäre. Auch deshalb ist es reizvoll, einzelne Himmelsobjekte immer wieder anzusteuern.

Leicht funktioniert dieses Spiel mit der Vergrößerung mit einem Zoom-Okular. Doch das ist nicht jedermanns Sache, zumal das Gesichtsfeld guter Zoom-Okulare eher kleiner ist als das von Festbrennweiten. Ich verwende mehrere Okulare fester Brennweiten nebeneinander, die ich griffbereit direkt am Teleskop zur Hand habe.

Diese Übersicht zeigt für bestimmte Deep-Sky-Objekttypen sowie Objekte des Sonnensystems die Bandbreite sinnvoller Austrittspupillen, die ein Maximum an Details eröffnen können:

  1. großflächige, schwache Nebel: 7 – 6 mm
  2. großflächige, helle Nebel: 4 – 3,5 mm
  3. Offene Sternhaufen, Galaxien: 3,5 – 1,5 mm
  4. Kugelsternhaufen: 1,5 – 1 mm
  5. Planeten: 1,5 – 1 mm
  6. Mond und Doppelsterne: 1,5 – 0,7 mm
  7. enge Doppelsterne: 0,5 mm

Was braucht der Deep-Sky-Beobachter?

Wer lichtschwache Himmelsobjekte mit den eigenen Augen erkundet, dessen „Sehhilfe“ erfüllt im optimalen Fall vier Anforderungen: Sein Teleskop hat eine große Öffnung (Lichtsammelvermögen und Auflösung), eine geringe Obstruktion (die den Kontrast des Bildes beeinflusst), und die Qualität der Optik soll gut sein. Da wenig lichtverschmutzte Beobachtungsorte leider nur selten am Wohnort liegen, soll das Teleskop samt Montierung transportabel sein.

Ein obstruktionsfreier Refraktor stößt hier schnell an Grenzen, weil er schlicht zu teuer und mit robuster Montierung kaum oder gar nicht transportabel ist. Dobsonmontierte Newton-Reflektoren, die selbst mit großen Öffnungen heute bezahlbar sind, erfüllen diese vier Anforderungen eher als Linsen- oder andere Spiegelteleskope. Viele Deep-Sky-Beobachter nutzen daher für ihre Ausflüge ins Universum einen Dobson.

1. Öffnung: Die Frage der Teleskopöffnung wird unter Amateurastronomen seit jeher kontrovers diskutiert. Einige vertreten die Ansicht, erst ab 8 Zoll Apertur öffne sich ein Tor zur Beobachtung von Deep-Sky-Objekten. Andere sagen, die Öffnung spiele keine Rolle, schon mit bloßem Auge erkenne man sehr viel. Ein richtig oder falsch gibt es nicht. In der Regel ist mit einer größeren Öffnung mehr zu sehen als mit einer kleineren, allerdings mit Einschränkungen. Denn es gibt durchaus Nächte, in denen sich im 8-Zoll-Dobson mehr Details am selben Himmelsobjekt zeigen als am 18-Zoll-Dobson nebenan, gute und gut justierte Optiken bei beiden Instrumenten vorausgesetzt. Für Teleskope mit großen Öffnungen müssen die atmosphärischen Bedingungen (Transparenz und Seeing) stets besser sein als für Teleskope mit kleineren Öffnungen. Zudem steigt bei Newton-Teleskopen mit zunehmender Öffnung die Wahrscheinlichkeit „hausgemachter“ Luftunruhe im Teleskop-Tubus – Stichwort „Lokales Seeing“ (siehe Teil 2 dieser Serie).

Genau so habe ich immer wieder Nächte erlebt, in denen es umgekehrt war und mir nach dem beeindruckenden Anblick etwa des Hantelnebels M 27 im 20-Zoll-Dobson des Kollegen mein 10-Zoll-Dobson plötzlich mickrig erschien, was objektiv betrachtet freilich nicht zutrifft. Ich sehe Diskussionen um „das optimale Instrument und die optimale Öffnung“ heute nüchtern und weiß: Jedes Instrument hat seine Nächte und man sollte das Instrument nutzen und mit ihm zufrieden sein, welches man sich zum einen – samt Zubehör – leisten kann und zum anderen auch nutzt. Ein Riesenteleskop, das man nur unter großen Mühen ins Feld transportieren kann, ist sinnlos. Schon ein guter 8-Zöller und drei hochwertige Okulare können ein Leben lang zur visuellen Deep-Sky-Beobachtung genügen.

2. Obstruktion: Konstruktionsbedingt haben Newton- oder Schmidt-Cassegrain-Teleskope eine durch den Fangspiegel obstruierte Öffnung, welche die Kontrastleistung senkt. Grob gerechnet beträgt die effektive Öffnung eines Teleskops Hauptspiegel minus Fangspiegel (oder exakt formuliert: [Durchmesser bzw. Fläche des Hauptspiegels] minus [Durchmesser bzw. Fläche des Fangspiegels]). Ein Spiegelteleskop hat folglich etwa jene Kontrastleistung eines Teleskops mit der effektiven Öffnung. Die Kontrastleistung ist unter anderem abhängig von der relativen Größe des Fangspiegels zum Hauptspiegel. Teleskope, die für Astrofotografie optimiert sind, benötigen einen relativ größeren Fangspiegel. Für rein visuelle Beobachtungen kann man am Reflektor das untere Minimum ausreizen und einen Fangspiegel mit möglichst kleinem Durchmesser nutzen.

Die Obstruktion von Reflektoren wird häufig als gravierender Nachteil zu Refraktoren bezeichnet. In der Beobachtungspraxis relativiert sich dieser „Nachteil“: Zum einen „sammelt“ der Beobachter mit einer größeren Teleskopöffnung mehr Licht als mit einem kleineren Refraktor und die Auflösung seines Teleskops ist höher. Zum anderen fällt diese niedrigere Kontrastleistung meist nur unwesentlich ins Gewicht. Andere Faktoren können deutlichere Auswirkungen auf die Qualität eigener Himmelsbeobachtungen haben, wie etwa ein ungeeigneter Beobachtungsstandort mit zu hellem Nachthimmel oder eine unzureichende Kollimation und Justage des Reflektors.

3. Qualität der Optik: Zum Themenfeld der Qualität eines optischen Systems ließen sich Bücher füllen. An dieser Stelle möchte ich den Blick auf zwei Aspekte lenken:

Erstens auf die Aussagen im Anhang 2 „Welches Teleskop für die Deep-Sky-Beobachtung?“, nicht zu einem Billigprodukt zu greifen und zudem ausreichend Etat für Zubehör wie Okulare und Filter einzuplanen.

Zweitens auf die Tatsache, dass ein Newton-Teleskop ein äußerst reduziertes optisches System aus nur zwei Spiegeln und einem Okular ist, welches die hervorragende Möglichkeit bietet, Hauptspiegel und Fangspiegel exakt aufeinander und auf das Okular auszurichten. Mithilfe von Justierschrauben an Spinne, Fangspiegel und Hauptspiegel kann man bei einem Newton die optimale Leistung aus der Optik herausholen.

Die Anforderungen an eine exakte Justage steigen mit wachsendem Öffnungsverhältnis: Bei einem f/4-Newton muss sie wesentlich genauer erfolgen als bei einem f/5-Newton. Bei „schnellen“ Systemen ist daher auch ein vierter Schritt Pflicht: Die Feinjustage mithilfe eines Justierokulars (beispielsweise eines Cheshire-Okulars).

4. Transportabilität: Aus zwei Gründen ist ein azimutal montiertes Newton-Teleskop – nach seinem Erfinder, dem Amerikaner John Dobson (1915 – 2014) kurz „Dobson“ genannt – für visuelle Himmelsbeobachter die perfekte Lösung: Man spart sich viel Geld für eine stabile, parallaktische Montierung und investiert sie in ein Newton-Teleskop mit großer und guter Optik. Eine Person kann selbst ein großes Dobson-Fernrohr zum Beobachtungsort transportieren und ohne Hilfe auf- und abbauen. Ein Dobson ist intuitiv nutzbar und führt Lichtmengen ans Auge, von denen Amateurastronomen noch vor wenigen Jahrzehnten nur träumen konnten.

Astromessen wie der ATT in Essen oder die AME in Villingen-Schwenningen präsentieren alles, was sich der Sternfreund wünschen mag: Neben optischen Geräten auch alles erdenkliche Zubehör vom Nebelfilter bis hin zur Sternwartenkuppel.
Astromessen wie der ATT in Essen (jährlich im Frühsommer) oder die AME in Villingen-Schwenningen (jährlich im September) präsentieren alles, was sich der Sternfreund wünschen mag: Neben optischen Geräten auch alles erdenkliche Zubehör vom Nebelfilter bis hin zur Sternwartenkuppel.
Auf Astromessen wie dem ATT schlägt manches Sternfreundherz höher. Und manche Ehefrau schimpft, wenn der Ehemann mit leerer Haushaltskasse wieder nach Hause zurückkehrt.
Drum prüfe, wer sich ewig bindet.
Fernrohrwälder findet man auf Sternparties – und auf Astromessen.
Fernrohrwald auf einer Astromesse.
Fernrohrwald historischer Teleskope auf dem ATT in Essen.
Auf dem ATT in Essen finden sich auch historische Instrumente.

Der Einsatz von Nebelfiltern

Wer Planetarische Nebel und Supernovaüberreste beobachtet, schraubt dazu einen so genannten Nebel- oder Interferenzfilter ins Filtergewinde der Steckhülse seines Okulars. Einige Gasnebel leuchten in eng abgegrenzten Spektralbereichen. Nebelfilter nutzen dies, indem sie einen engen, exakt definierten Durchlass auf die Emissionslinien jener Elemente ermöglichen, aus denen diese Nebel bestehen. Das übrige sichtbare Spektrum dimmen Nebelfilter bis auf wenige Prozent ab. Das Himmelsobjekt hebt sich dadurch vom dunklen Hintergrund ab und erscheint heller und detaillierter als ohne Filtereinsatz.

Es gibt drei Arten von Nebelfiltern, die sich in der Breite ihres Durchlasses unterscheiden. Für bestimmte Deep-Sky-Objekte ist ein bestimmter Nebelfilter notwendig. Die Breitbandfilter (auch „Deep-Sky-Filter“ genannt) eignen sich mit ihrem großen Durchlassbereich eher für die Astrofotografie. Für die visuelle Beobachtung ist ihr Effekt zu gering.

Für den Amateurastronomen, der sich zur Beobachtung von Planetarischen Nebeln, Supernovaüberresten und Emissionsnebeln einen ersten Interferenzfilter zulegen möchte, eignen sich Schmalbandfilter oder UHC-Filter. Er führt bereits zu einer deutlichen Kontrasterhöhung zum Himmelshintergrund.

Wer einzelne Deep-Sky-Objekte wie den Cirrusnebel (siehe Abbildung 10) im Sternbild Schwan hell und außerordentlich detaillreich sehen möchte, der greift zu einem OIII-Linienfilter. Ein weiterer Linienfilter ist der H-Beta-Filter, der allerdings nur bei wenigen Emissionsnebeln seinen Vorteil ausspielt, zudem bei solchen wie dem Pferdekopfnebel im Sternbild Orion, der ein Teleskop mit sehr großer Öffnung voraussetzt. Linienfilter ergeben erst Sinn bei Teleskopen mit Öffnungen ab 8 Zoll, da viel Licht auf der Strecke bleibt.

Ein Nebeneffekt beim Einsatz eines Nebelfilters besteht im Abdunkeln selbst heller Sterne. Mit einem Linienfilter werden Sterne um etwa zwei bis drei Größenklassen abgeschwächt, weshalb das Aufsuchen einzelner Himmelsobjekte mit der Starhopping-Methode (siehe Teil 3 dieser Serie) schwierig werden kann. Wenngleich Nebelfilter nur bei parallelem Lichteinfall funktionieren – den man im Filtergewinde eines Okulars gut erreicht – so kann man ihn zum Aufsuchen eines Nebels zwischen Auge und Okular anwenden, indem man kurzzeitig mit und wieder ohne Filter beobachtet. Manche Deep-Sky-Objekte lassen sich so leicht auffinden.

Ein weiterer Nebeneffekt von Nebelfiltern wird häufig überbewertet: Ihr Einsatz bei mäßiger bis starker Lichtverschmutzung. Da ein Interferenzfilter auch das Licht menschengemachter Lichtquellen dimmt, sind Emissionsnebel unter grauem Nachthimmel ebenso deutlicher sichtbar wie unter dunklem. Ersatz für einen wirklich dunklen Sternhimmel bieten Linienfilter damit freilich nicht.

Reizvoll ist es auch, sein Teleskop bei hoher Vergrößerung und einem Nebelfilter auf nähere Galaxien zu richten. Auch in fernen Sterneninseln zeigen sich beispielsweise Sternentstehungsregionen. Durch Abschwächung des Sternenlichts bleiben solche Objekte übrig, die nur im eng definierten Spektralbereich des Filters leuchten.

Der berühmte Cirrusnebel, ein wunderbares Himmelsobjekt des Sommerhimmels, einmal ohne Filter und einmal mit OIII-Filter gezeichnet. Erst mit Nebelfilter offenbart dieser Supernovaüberrest seine wahre Pracht.
Das linke Bild ist eine Zeichnung des filamentreichen Paradeobjekts NGC 6960 im Sternbild Schwan, ohne Filtereinsatz. Dieser Teil des Cirrusnebels, ein Supernovaüberrest, zeigt sich auf dem rechtten Bild, das auf Beobachtungen mit einem OIII-Filter basiert, besonders eindrucksvoll. Die Sterne erscheinen gleich hell wie ohne Filter.

Jedes Objekt hat seine Nacht

Beim Blick auf die technische Seite eines Hobbys besteht die Gefahr, das Wesentliche aus den Augen zu verlieren. Das ist auch bei der Himmelsbeobachtung so. Mit der Zeit aber gehen die Fakten ins Blut über, und man wählt am Teleskop intuitiv das Okular aus, welches in der Beobachtungssituation den „besten“ Zugang zu einer Galaxie, einem Kugelsternhaufen oder einem Nebel ermöglicht. Ich empfehle, einzelne Deep-Sky-Objekte wieder und wieder in den Fokus zu nehmen und durchaus auch mal vermeintlich widersinnigere – zu kurze oder zu lange – Okularbrennweiten einzusetzen. Eine neue Beobachtungsnacht verspricht neue Bedingungen. Gerade jene „alten Bekannten“, die ich schon oft betrachtete, zeigen mir immer wieder überraschende Details: Jedes Objekt hat seine Nacht!

Im Fokus des abschließenden, fünften Teils der Artikelserie zur visuellen Deep-Sky-Beobachtung steht die schriftliche und zeichnerische Dokumentation eigener Himmelserkundungen. Denn wer seine Eindrücke festhält, schaut genauer hin.

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Anhang 1: Formeln zur optischen Leistung astronomischer Amateurteleskope

Es bietet sich an, eine Tabelle für das eigene Teleskop zu erstellen, welche die sich mit verschiedenen Okularen ergebenden Kenngrößen enthält: Vergrößerung, Austrittspupille und das tatsächliche Gesichtsfeld. Puristen mögen die unter 8) aufgeführte Formel zur Errechnung des tatsächlichen Gesichtsfelds bemängeln, da sie nur ein genähertes Ergebnis angibt. Für die Beobachtungspraxis ist dies aber unerheblich.

Dieses Bild präsentiert alle notwendigen Formeln, die man zur Beurteilung der optischen Leistung astronomischer Amateurteleskope benötigt, die sich durch den Gebrauch unterschiedlicher Okulare ergibt.
Formeln zur optischen Leistung astronomischer Amateurteleskope

DOWNLOAD dieser Tabelle „Formeln zur optischen Leistung astronomischer Amateurteleskope“ (als PDF-Datei)

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Anhang 2: Welches Teleskop für die Deep-Sky-Beobachtung?

Wer den Kauf eines Teleskops plant, sollte sich eingehend mit Astrohändlern, beispielsweise auf Astromessen, unterhalten, um die eigenen Vorstellungen zu konkretisieren und zu einem nüchternen Blick zu gelangen. Viele Einsteiger suchen die sprichwörtliche „eierlegende Wollmilchsau“, also ein Teleskop, mit dem sämtliche Optionen offen sind. Ein Amateurteleskop samt Zubehör kann aber rein konstruktionsbedingt niemals sowohl visuell als auch fotografisch optimiert sein. Man muss sich also im Vorfeld entscheiden: Möchte man visuell oder fotografisch tätig sein?

Gerade beim Teleskopkauf läuft die Devise „Geiz ist geil“ arg ins Leere. Ein Teleskop samt Montierung muss gewissen Anforderungen an Stabilität und Optik genügen, die mit 100 Euro nicht zu haben sind. Billigteleskope – gar solche unterm Weihnachtsbaum – landen ohne hohe Frustrationsschwelle und gute Bastelfähigkeiten nach kurzer Frist und dauerhaft im Keller. Zudem sollte der Etat Zubehör wie Okulare und Filter einplanen. Auch hier gilt: Das schwächste Glied der Kette entscheidet über Erfolg oder Misserfolg eigener Himmelsbeobachtungen.

Bei der Auswahl eines für sein Teleskop passenden Okularsets ist es sinnvoll, neben einem großen scheinbaren Gesichtsfeld auch auf das Einblickverhalten zu achten. Viele moderne Okularkonstruktionen bieten einen Pupillenabstand, der auch mit Brille das gesamte Gesichtsfeld bequem einsehen lässt.

Eine gute Möglichkeit zur Wahl von Teleskop und Okularen bieten Teleskoptreffen. Hier kann jeder mit eigenen Augen testen, was er durch welches Instrument am Sternenhimmel sieht. Gerade beim durchaus komplexen Thema „Teleskop“ gilt: Dem eigenen Eindruck und den Auskünften versierter Himmelsbeobachter und Teleskop-Händler ist mehr zu trauen als schönfärbender Prospekt-Theorie.

Unter Amateurastronomen gibt es viele Bastler, weshalb man auf Teleskoptreffen meist auch Eigenkonstruktionen bewundern kann, die vielleicht motivieren, eigene handwerkliche Fähigkeiten zum Bau eines Teleskops zu aktivieren.

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Anhang 3: Literaturtipps

  • Harrie Rutten & Martin van Venrooij: Telescope Optics – Evaluation and Design. A Comprehensive Manual for Amateur Astronomers. Willman–Bell, Inc., Richmond, Virginia, 3. Auflage, 1993. Äußerst fundiertes Werk zu allen theoretischen und praktischen Grundlagen der Konstruktion von Amateurteleskopen und Okularen. Dieses Buch ist zeitlos, auch wenn es noch nicht neuere Okularkonstruktionen wie 100-Grad-Okulare behandelt.
  • Harold Richard Suiter: Star Testing Astronomical Telescopes. A Manual for Optical Evaluation and Adjustment. Willman–Bell, Inc., Richmond, Virginia, 2. Auflage, 1995. Ein Buch für alle, die möglichen Fehlern ihres Teleskops auf den Grund gehen möchten. Anhand des Sterntests lassen sich die meisten Fehlerquellen wie ein verspannter Haupt- oder Fangspiegel, unzureichende Kollimation, Oberflächenfehler etc. aufspüren.
  • Hans-Ulrich Keller: Kompendium der Astronomie – Zahlen, Daten, Fakten. Kosmos Verlag, Stuttgart, 6. Auflage 2019. Ein auf harte Fakten reduziertes Werk, das von Auflage zu Auflage wertvoller geworden ist. Auch zu Beobachtungsinstrumenten bietet dieses Buch viele harte Fakten & Formeln.
  • Ronald Stoyan: Teleskop-1×1, Oculum-Verlag, Erlangen, 4. Auflage 2018. Das Buch bietet vor allem Anfängern eine gute Basis.
  • Ronald Stoyan: Fernrohr-Führerschein in 4 Schritten, Oculum-Verlag, Erlangen, 7. Auflage, 2015. Insbesondere angehenden Amateurastronomen bietet dieser Ratgeber eine Fülle brauchbarer Informationen für Auswahl und Bedienung eines astronomischen Beobachtungsinstruments.

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Die Folgen der Serie „Deep-Sky-Objekte mit den eigenen Augen erkunden“

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Es handelt sich bei diesem Text zur visuellen Deep-Sky-Beobachtung um den vierten Teil einer überarbeiteten und erweiterten Version einer ursprünglich für die Zeitschrift „Sterne und Weltraum“ verfassten Artikelserie.

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Stefan Oldenburg

Stefan Oldenburg

Stefan Oldenburg ist Wissenschaftsjournalist, Fotograf und Amateurastronom und schrieb für die Weltraumreporter vom 1.1.2018 bis 30.10.2021.


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