Astrofotografie mit einfachen Mitteln – die Milchstraße

Dieser Artikel gibt eine kurze Einführung in die Deep-Sky- oder Astrofotografie mit einfachen Mitteln. Das benötigte Equipment hat fast jeder Hobby-Fotograf bereits zu Hause. Alles Weitere erfahrt ihr in diesem Beitrag.

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Einleitung

Astrofotografie oder speziell die Deep-Sky-Fotografie beschreibt die Aufnahme von Himmelsobjekten, die sich außerhalb unseres Sonnensystems befinden. Also z. B. das Fotografieren von Sternen, Galaxien und Sternennebeln am Nachthimmel.

Wie sicherlich viele von euch, habe auch ich mich bereits mehrfach an einfachen Aufnahmen des nächtlichen Sternenhimmels versucht. Diese ersten Versuche waren normale Langzeit-Aufnahmen im Bereich von bis zu 30 Sekunden Belichtungszeit bei einer Brennweite von 18mm, um einen möglichst großen Ausschnitt des Sternenhimmels abzubilden. Allerdings sind auf diesen Bildern nur die hellsten Sterne zu sehen und schon gar keine Deep-Space-Objekte, wie die Milchstraße, Sternennebel oder andere Galaxien. Diese Bilder mögen zwar recht gut aussehen, haben aber mit den bekannten leuchtenden Aufnahmen des Nachthimmels mit seinen tausenden Sternen und farbigen Nebeln nicht viel gemeinsam. Das folgende Bild zeigt eine solche einfache Aufnahme von mir während unseres Urlaubs auf den Malediven mit einer Belichtungszeit von 10 Sekunden.

Einstieg in die Astrofotografie

Zunächst möchte ich ein paar falsche Vorstellungen aus dem Weg räumen:

Zum Einstieg in die Deep-Sky- oder Astrofotografie benötigt man lediglich einfaches Fotoequipment, wie es die meisten Hobbyfotografen bereits besitzen. Ihr braucht weder teure Teleskope und auch nicht unbedingt eine automatische Nachführung (diese macht es allerdings etwas einfacher – siehe Beitrag). Es ist ebenfalls keineswegs notwendig, sich eine ganze Nacht um die Ohren zu schlagen und stundenlange Fotosessions aufzunehmen.

Benötigtes Equipment

Nachdem ich erste Infos zur einfachen Astrofotografie gelesen habe, wollte ich dies ebenfalls ausprobieren. Man benötigt lediglich eine normale digitale Kamera. Am besten ist eine DSLR geeignet, da diese lichtstärker sind als Kompaktkameras. Als Objektiv bietet sich ein lichtstarkes Weitwinkelobjektiv an, um einen großen Ausschnitt der Milchstraße abbilden zu können. Weiterhin ein Stativ und optimaler Weise noch einen Fernauslöser, die es für fast alle DSLR-Kameras bei einem Online-Händler eurer Wahl bereits für unter 20 € gibt.

Sinnvoll sind etwas zu Trinken und zu Futtern, zur Witterung passende Kleidung und evtl. ein guter Mückenschutz. Als hilfreich erweisen sich weiterhin eine Sternenkarte bzw. eine passende App für euer Smartphone, um die richtigen Sterne und die Milchstraße zu finden, sowie eine Taschenlampe. Am besten ist eine Stirnlampe mit Rotlicht-Funktion, da rotes Licht die Dunkeladaption eurer Augen nicht behindert.

Dunkeladaption bezeichnet die Fähigkeit eurer Augen, sich auf wenig Licht einzustellen. Nach ca. 20 bis 30 Minuten ohne helles Licht stellen sich eure Augen quasi auf Nachtsicht ein, sodass ihr plötzlich die volle Pracht unzähliger Sterne, der Milchstraße und anderer Nebel bewundern könnt. Leider können die Stäbchen (auf schwaches Licht angepasste Sinneszellen in den Augen) im Gegensatz zu den auf hellere Umgebungen angepassten Zapfen keine Farben wahrnehmen. Daher erscheint bei Dunkelheit alles grau. Aus diesem Grund können wir die kosmischen Nebel daher ohne Hilfsmittel nur in schwarz-weiß bewundern.

Schon ein kurzer Blick in Lichtquellen (egal ob Scheinwerfer von Autos, Bildschirm des Smartphones oder der Kamera) kann diese Nachtsicht kaputt machen. Die Augen stellen sich fast schlagartig wieder auf Normalsicht um und ihr seht kaum noch Sterne und schon gar keine Milchstraße mehr. Nun dauert es erneut eine längere Zeit, bis die Augen wieder umgestellt sind. Rotlicht hat diesen Effekt nicht, sodass ihr bei Rotlicht problemlos arbeiten könnt und dennoch eure Nachtsicht-Fähigkeit der Augen erhaltet. Daher ist eine Stirnlampe mit Rotlicht absolut zu empfehlen. Sollte die Lampe weißes und rotes Licht haben, ist es wichtig, dass sich das Rotlicht direkt einschaltet lässt, ohne zunächst das weiße Licht anschalten zu müssen.

Das Equipment liegt bereit, nun muss nur noch der ideale Tag bzw. Abend gefunden werden.

Der passende Zeitpunkt

Die Milchstraße ist sehr schön im Sommer sichtbar. Das Zentrum der Milchstraße befindet sich während des Sommers über dem Horizont im Süden. Im Winter verschwindet das Zentrum dann unter dem Horizont, sodass man nachts nur noch die letzten Ausläufer der Milchstraße sieht. Ein weiterer Vorteil vom Sommer: Ihr braucht weniger Klamotten und keinen heißen Tee.

Weiterhin sollte es natürlich eine klare Nacht sein, damit sich die Milchstraße auch ohne störende Wolken ablichten lässt. Je klarer, desto besser. Außerdem stört der Mond, der mit seiner Helligkeit die schwach leuchtenden Nebel und Sterne der Milchstraße einfach überstrahlt. Bei Vollmond sind z. B. nur die hellsten Sterne sichtbar und schon gar keine Nebel. Daher bietet sich Neumond an. Alternativ ist auch abnehmender Mond okay, da der Mond dann erst gegen Morgen am Himmel erscheint und ihr vorher Abends problemlos eure Bilder machen könnt.

Wenn ihr dann auch noch auf ein Wochenende wartet, da ihr morgens nach der langen Nacht nicht völlig müde auf der Arbeit erscheinen wollt, müssen schon viele Punkte zusammenkommen und passen. Ihr seht also, dass es in einem ganzen Jahr vielleicht sogar nur einen einzigen Tag geben kann, der perfekt für Astrofotografie der Milchstraße geeignet ist. Nutzt also jede Gelegenheit und verschiebt es nicht auf einen anderen Tag.

Der passende Standort

Als Standort eignen sich dunkle Orte mit guter Sicht Richtung Süden, da sich dort das Zentrum der Milchstraße befindet. Je dunkler und klarer es ist, desto besser. Da es mitunter recht schwierig sein kann, dunkle Orte in Mitteleuropa zu finden, gibt es verschiedene Karten, die die Lichtverschmutzung darstellen. Ich nutze gerne die Maps von Lightpollutionmap.info.

Sucht euch also einen möglichst dunklen und hoch gelegenen Ort. Durch die Höhe ist die Atmosphäre weniger dicht und es stört weniger Dunst. Auch das Seeing ist geringer, welches zu dem bekannten Flimmern der Sterne führt und diese auf Bildern unscharf erscheinen lassen. Vergesst den freien Blick nach Süden nicht.

Wenn ihr die Möglichkeit habt, ein interessantes Objekt als Vordergrund vor der Milchstraße abzulichten, dann versucht dies. Bilder vom Sternenhimmel sehen mit Vordergrund einfach besser aus und wirken nicht so langweilig.

In der Nähe von Karlsruhe, Stuttgart oder dem nördlichen Schwarzwald eignet sich hierfür z. B. der Hohlohturm bei Kaltenbronn.

Das Deep-Sky-Shooting

Vorbereitung vor Ort und Kameraeinstellungen für Astrofotografie

Am besten ist man noch im Hellen vor Ort, um das letzte Tageslicht zum Aufbau des Equipments nutzen zu können.

Alles gemütlich aufbauen und dann die restliche Helligkeit des Tages dazu nutzen, den Fokus der Kamera einzustellen, denn bei Dunkelheit funktioniert der Autofokus nicht mehr. Die geschieht am besten mittels Live-View und großzügigem digitalen Zoom auf ein weit entferntes Objekt, evtl. sogar auf bereits sichtbare Sterne. Hierfür den Fokus auf manuell umstellen und bei sehr hohem ISO-Wert die Kamera scharf stellen. Ab jetzt muss man aufpassen, den Fokus der Kamera nicht mehr zu verändern. Nicht vergessen, den Live-View-Modus wieder zu deaktivieren, da dieser den Akku der Kamera doch recht schnell leersaugt und man auf dem Bildschirm eh kaum etwas vom Nachthimmel erkennt.

Falls die Kamera Spiegelvorauslösung unterstützt, sollte man diese Funktion aktivieren. Hier wird erst der Spiegel zur Seite geklappt und erst kurz darauf beginnt die Kamera mit der Belichtung des eigentlichen Bildes. Durch das Klappen des Spiegels entstehen zwangsläufig kleine Erschütterungen, die zu Verwacklern im Bild führen können. Durch die Spiegelvorauslösung hat die Kamera auf dem Stativ nach dem Klappen des Spiegels noch etwas Zeit, sich wieder zu beruhigen, bevor das eigentliche Bild aufgenommen wird. Ebenfalls wird die Kamera auf Fernauslöser umgestellt, in meinem Falle ein sehr günstiger Infrarot-Fernauslöser oder ein kabelgebundener Timer. Ein Timer hat den Vorteil, dass man dieses programmieren kann und er die Bilderserie automatisch aufnimmt.

Die Kamera wird auf manuell gestellt, auch der Weißabgleich, der bei Dunkelheit ohnehin nicht mehr sicher funktioniert. Ich nutze hierfür die Voreinstellung für Sonnenlicht. Der Weißabgleich muss später sowieso in der Nachbearbeitung angepasst werden.

Die Blende wird komplett geöffnet, wir wollen ja möglichst viel Licht einfangen (in meinem Fall f/3,5). Die Belichtungszeit ist von der Bewegung der Sterne abhängig. Bei zu langen Belichtungszeiten zeigen sich auf den Bildern deutliche Sternspuren. Als grober Richtwert kann man 500 durch die Brennweite teilen (300 bei APS-C Kameras) und erhält einen Richtwert für die maximale Belichtungszeit. Ich habe die Bilder mit 10 Sekunden aufgenommen. Der ISO-Wert wird später so hoch eingestellt, dass auf den Bildern die schwachen Nebelbereiche der Milchstraße sichtbar werden. In meinem Fall startete ich mit ISO 6400. Diese Einstellungen dienen nur als Basis und müssen je nach Situation später während der Fotosession angepasst werden.

Da ihr die Kamera auf einem Stativ stehen habt, solltet ihr die automatische Bildstabilisierung deaktivieren. Damit ihr euch später im Dunkeln möglichst wendig blendet, stellt die Bildschirmhelligkeit auf Minimum und deaktiviert das automatische Anschalten eures Kamerabildschirms. Ihr könnt eure Einstellungen und die aufgenommenen Bilder auch genausogut per Knopfdruck kontrollieren, dafür muss der Bildschirm euch nicht ständig automatisch blenden und eure Nachtsicht beeinträchtigen.

Am Wichtigsten ist jedoch, die Bilder im RAW-Format aufzunehmen, da hier wesentlich mehr Helligkeitsinformationen gespeichert werden als bei JPEG-Aufnahmen.

Nun noch einmal die Kameraeinstellungen für Astrofotografie zusammengefasst:

• Kamera und Fokus auf Manuell stellen
• Kamera auf unendlich fokussieren
• Blende öffnen
• Belichtungszeit entsprechend der Brennweite so auswählen, dass die Sterne noch keine Striche bilden (Sternspuren)
• ISO Automatik deaktivieren
• ISO Wert so einstellen, dass die Bilder ausreichend belichtet sind (später nachkorrigieren)
• Dateityp auf RAW einstellen (ganz wichtig)
• Bildstabilisator deaktivieren
  
• Weißabgleich manuell einstellen (z .B. auf Sonnenlicht)
• Spiegelvorauslösung aktivieren
• Bildschirmhelligkeit der Kamera auf Minimum einstellen

Die Aufnahmen

Die hohen ISO-Werte führen bei meiner Kamera (Nikon D5100) zu bereits sehr deutlichem Rauschen. Aus diesem Grund werden mehrere Aufnahmen aufgenommen, die später am Rechner übereinandergelegt werden. So wird das Rauschen fast komplett eliminiert.

Die Bilder zeigen diagonal von links oben bis rechts unten bereits deutlich einen hellen Schleier am Nachthimmel, die Milchstraße. Es sind immer wieder Streifen von Satelliten, Flugzeugen oder sonstigen ungewollten Objekten im Bild zu sehen und das Bildrauschen durch den hohen ISO-Wert ist deutlich erkennbar, sodass eine Unterscheidung zwischen Sternen und dem Rauschen nur bei den hellsten Sternen möglich ist. Das macht jedoch nichts, da das Rauschen durch das Aufnehmen und spätere Übereinanderlegen mehrerer Bilder fast komplett entfernt wird.

Nach den Aufnahmen der Milchstraße wollte ich noch ein paar Aufnahmen von der Andromeda-Galaxie machen. Die Andromeda-Galaxie ist recht einfach zu finden, allerdings nur sehr schwer zu sehen. Sie erscheint zwischen den Sternbildern Kassiopeia und Pegasus als sehr schwacher Nebelfleck, der nur bei absoluter Dunkelheit erkennbar ist. In Stadtnähe hat man kaum eine Chance, die Andromeda-Galaxie zu erkennen, obwohl sie am Himmel deutlich größer als der Vollmond erscheint. Mit einem 200mm Objektiv kann man die Galaxie sehr schön bildfüllend ablichten. Allerdings hatte ich mit meinem 200mm Objektiv Probleme beim Fokussieren, sodass lediglich ein paar dunkle verwaschene Bilder entstanden sind. Einen neuen Versuch habe ich ein paar Wochen später unternommen (Beitrag Andromeda – Unsere Nachbargalaxie Fotografieren).

Wie viele und welche Bilder werden benötigt? – Lightframes, Darkframes und Co.

Von dem Motiv werden mehrere Bilder aufgenommen, in meinem Fall ca. 20 Stück von der Milchstraße. Das sind die sogenannten Lightframes, also die eigentlichen Bilder. Es dürfen aber auch gerne wesentlich mehr sein. Ich habe bereits von verschiedenen Fotografen gehört, dass sie bei solchen Gelegenheiten mehrere hundert Lightframes des selben Objekts aufnehmen. Mit jeder zusätzlichen Aufnahme verbessert sich das sogenannte Signal-Rausch-Verhältnis, was prinzipiell zu besseren bzw. weniger verrauschten Bildern führt.

Je nachdem mit welchem Programm man diese Bilder später am PC übereinanderlegen möchte, kann man noch sogenannte Darkframes erstellen. Diese enthalten Informationen zu Dunkelrauschen, Verstärkerglühen sowie Hot- und Dark-Pixel des Sensors und dienen dazu, diese Fehler später aus den Lightframes herauszurechnen. Die Darkframes müssen unter gleichen Bedingungen wie die Lightframes aufgenommen werden, also am besten unmittelbar nach dem Aufnehmen der Bilder einfach den Deckel vorne auf das Objektiv und bei exakt den gleichen Kameraeinstellungen und Umgebungsbedingungen (z. B. Temperatur) ein paar Bilder aufnehmen. Diese werden später ebenfalls zusammengerechnet und von jedem einzelnen Lightframe abgezogen.

Weiterhin kann man noch sogenannte Flatframes erstellen, diese dienen zum Herausrechnen von ungleicher Belichtung (z. B. Vignettierung) oder Staub und Schmutz im System. Hierauf habe ich allerdings verzichtet.

Als letztes erstellt man noch Biasframes. Diese können einfach zu Hause erstellt werden und werden bei kürzest möglicher Belichtungszeit und geschlossenem Objektivdeckel aufgenommen. Mit Hilfe der Biasframes kann das Ausleserauschen des Sensors aus den Lightframes herausgerechnet werden.

Deep-Sky-Stacker ist ein kostenloses Programm, welches all diese unterschiedlichen Bilder übereinanderlegen und miteinander verrechnen kann. Wer weitere Infos zu den Unterschiedlichen Bildtypen und deren Zweck erhalten möchte, kann sich gerne die Infos auf der Website von Deep-Sky-Stacker hierzu durchlesen.

Wem das alles zu viel ist, keine Angst. Man kann auch nur Lightframes aufnehmen und stacken, das funktioniert wunderbar und liefert meist schon sehr gute Ergebnisse.

Die Entwicklung der Bilder zu einer Astrofotografie

Stacking mit Deep-Sky-Stacker

Um nun eine fertige Astrofotografie zu erhalten, müssen alle diese Aufnahmen zunächst verarbeitet werden. Den ersten Versuch machte ich mit Deep-Sky-Stacker. Das Programm ist recht einfach zu bedienen und man findet einige Tutorials hierzu im Internet. Der Vorteil ist, dass es kostenlos ist und genau zu diesem Zweck programmiert wurde. Deep-Sky-Stacker richtet also die Bilder genau übereinander aus und rechnet auch die Sensor-Fehler heraus. Bei meinen Aufnahmen habe ich festgestellt, dass die Sterne links unten und rechts oben von Deep-Sky-Stacker teilweise mehrfach und verschwommen abgebildet werden. Woran das liegt, habe ich nicht herausgefunden. Üblicherweise liefert Deep-Sky-Stacker einwandfreie Ergebnisse.

Stacking mit Photoshop

Da ich mit den mehrfach und verschwommen dargestellten Sternen in der linken unteren und rechten oberen Ecke absolut nicht zufrieden war, habe ich mein Glück mit Photoshop versucht. Also die Bilder als Ebenen übereinander gelegt und von Photoshop automatisch ausrichten lassen. Dies ist notwendig, da sich die Erde unter dem Sternenhimmel dreht und die Sterne daher nicht immer am gleichen Fleck bleiben. Da weder Horizont noch Wolken mit aufgenommen wurden konnte Photoshop die Bilder problemlos ausrichten. Ansonsten kommt die automatische Ausrichtung von Photoshop sicherlich schnell an ihre Grenzen, sodass die Ausrichtung dann entweder zeitaufwändig manuell oder mit anderen Programmen erfolgen muss.

Als nächstes müssen die Bilder noch überlagert werden. Hierfür einfach alle Bilderebenen zu einem Smartobjekt zusammenführen und im Menü Ebene unter Smartobjekte als Stapelmodus Median wählen. Einen Abzug der Darkframes oder Biasframes wird hier nicht vorgenommen, das Ergebnis kann sich dennoch sehen lassen und steht dem mit Deep-Sky-Stacker erstellen Bild nicht nach. Auch die bei Deep-Sky-Stacker mehrfach abgebildeten Sterne tauchen hier nicht auf und werden scharf dargestellt.

Nun nur noch bei dem mit Photoshop erstellten Bild in Lightroom etwas den Weißabgleich richten, Belichtung und Kontrast korrigieren sowie etwas Dunst und Rauschen entfernen und fertig ist die Astrofotografie der Milchstraße:

Einen Vordergrund für die Milchstraße

Als Abschluss benötigt die Milchstraße noch einen entsprechenden Vordergrund. In Photoshop wird eine von mir im Sommer aufgenommene Aufnahme des Klosters Maulbronn als Silhouette eingefügt und die Farbdynamik der Milchstraße etwas erhöht und horizontal gespiegelt, um dem Bild eine bessere Gesamtkomposition zu geben. Die Aufnahme der Milchstraße wurde nicht mit Farben nachbearbeitet. Diese Farbeffekte entstehen lediglich durch einen entsprechenden Weißabgleich und Erhöhung der Sättigung und Dynamik.

Fazit

Die Einfachheit, mit der bereits Anfänger der Deep-Sky- oder Astrofotografie super aussehende Bilder schießen können, hat mich sehr erstaunt. Auch die Tatsache, dass kein teures Spezialequipment benötigt wird, lediglich wenige Dinge, die man als Hobbyfotograf meist eh schon besitzt oder die für sehr kleines Geld beschafft werden können, machen die Astrofotografie zu einem interessanten Thema, mit dem ich mich seit diesen ersten Aufnahmen immer mehr beschäftige.

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Siehe auch:

• Milchstraßenfotografie im Schwarzwald – der Hohlohturm bei Kaltenbronn
• Astrofotografie – das Problem mit der Erddrehung und Lösungsmöglichkeiten
• Andromeda – Unsere Nachbargalaxie Fotografieren
• Tutorial zum Star Adventurer von Sky-Watcher – Teil 1 – Nutzen und Ausstattung
  
• Tutorial zum Star Adventurer von Sky-Watcher – Teil 2 – Ausrichtung