Hallo Herr Sommerfeld,
Schön, daß meinen provozierenden Beitrag mal jemand nachrechnet. Ich habe da noch etwas für Sie. :-)
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Richtiger wäre...
Der Faktor 100-10.000 entspräche in etwa der (theoretischen) Zunahme an erforderlicher Belichtungszeit oder der Anzahl von Einzelaufnahmen beim Stacking. Bei letzterer Technik müssten(!) wir gar noch das Grundrauschen berücksichtigen, daß wir in einer Einzelaufnahme mit langer Belichtungszeit nur einmal finden.
Wir reden zunächst also über den theoretisch gestiegenen Beobachtungsaufwand aus Sicht der Astronomie (was wieder in den Kostenfaktor eingeht)!
Da das das Signal-zu-Rauschverhältnis quadratisch mit dem Signal einhergeht, müste man also knapp 6x6=36 Mal so lange belichten, um zwei Größenklassen tiefer zu kommen. Bei vier Größenklassen dementsprechend mehr als 1.200 Mal so lange. In Nächten mit hohem Staubanteil, in denen man gerade noch die hellsten Sterne hier in Bonn sieht, liegt man dann gerne bei mehr als 4 Größenklassen.
Ein Großteleskop müsste darüberhinaus auch aus anderen Gründen zu tieferen Grenzhelligkeiten kommen.
Theoretisch wie gesagt, denn im nun folgenden, zweiten Teil wird es interessant. ;-)
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Was die EOS Kameras angeht, haben beide Modelle denselben Chip, jedoch unterschiedlichen Prozessor und Digitalisierung. Die EOS 400D liefert 12-Bit Daten, während die EOS 40D bereits mit 14 Bit aufwartet. Mich hatte interessiert, ob das in der Praxis wirklich einem Gewinn entspricht und wie hoch der ausfällt.
Es gibt von einem französischen Amateur einige Vergleichstests auf seiner Website. Nach meinen eigenen Auswertungen sind seine Darstellungen jedoch in einigen Punkten nicht realistisch. Beide Kameras zeigen korrelierte Rauschterme, so dass man das Signal-zu-Rauschen unter anderen Gesichtspunkten betrachten muss. Betrachtet man die Rohbilder ergibt sich zwar tatsächlich, daß die EOS 400D nicht nur 2 Bit weniger hat, sondern der EOS 40D auch im Rauschen knapp einen Faktor 4 unterliegt. Das entspräche mehr als einer Größenklasse.
Die Kameras zeigen nämlich einen rauschenden Zeilenbias, der sich in gewissen Grenzen kompensieren läßt. Damit verschiebt sich mit geeigneter Software bei der preiswerteren EOS 400D das eigentliche Kamera-Restrauschen leicht zu einem besseren Wert. Generell wäre natürlich jeder Detektor besser, der nicht nur bessere Dynamik aufweist, sondern auch geringeres Rauschen hat.
Ich habe hier noch Vergleichsaufnahmen mit einem älteren CCD Detektor vom Hohen List. Dieses System traf vom Rauschen her nicht ganz die optimistischen Herstellerangaben. Die EOS 40D kommt diesem Rauschwert schon recht nahe, wenn man den Dynamikunterschied zwischen 14 Bit und 16 Bit des Profisystems in der Rechnung berücksichtigt. Und das obendrein bei Raumtemperatur und ohne vibrierendes Kühlmonster.
Unter meinen vielen Aufnahmen, gibt es einige Aufnahmen vom "Bubble Nebel". Diese verglich ich letzten Sommer mit meinem ersten Versuch, mit der EOS 400D den Bubble Nebel mit einem Achtzöller aufzunehmen. In dieser Nacht lag die visuelle Grenzgröße obendrein nur etwa bei 3 Mag. Es ist meist doch recht hell hier in der Bonner Region. Hinzu kommt, daß Sommernächte meist doch heller sind, als Winternächte und die astronomische Dämmerung in Sommernächten irgendwie doch nie endet.
Überraschender Weise kam heraus, daß die Aufnahmen vom Bubble Nebel mit zwei unterschiedlichen Teleskopen und Kameras bei den Umgebungssternen zur gleichen Grenzgröße kamen, unter völlig unterschiedlichen Voraussetzungen. Ein 1-Meter Spiegel ist nun mal doch um einiges größer als ein 8-Zöller, eine EOS 400D hat nur 12 Bit und keine 16 Bit, und das Rauschen ist erheblich größer, was ich in der verlängerten Belichtungszeit berücksichtigte.
Einzig eines war gleich: Der Abbildungsmaßstab in Bogensekunden/Pixel ist praktisch identisch in den Aufnahmen, die mir hier zum Vergleich dienen.
Der Hohe List war seinerzeit mit einem H-alpha Interferenzfilter ausgestattet, hatte somit und aus anderen Gründen praktisch kein Problem mit der Himmelsaufhellung. Die EOS 400D mit einem Achtzöller nahm ohne Filter aus einer Stadt auf. Die Belichtungszeit lag mit der EOS 400D bei knapp 15 Minuten aus 27 Einzelaufnahmen a 30 Sekunden, während der 1m- Cassegrain nur einmal mit 120 Sekunden belichtete. Rein rechnerisch kompensierte ich mit der EOS 400D also ungefähr nur den fehlenden Teil an Dynamik in dieser olympischen Disziplin gegen einen CCD anzutreten.
Ein wesentlicher Unterschied besteht in einer erheblich geringeren Rotempfindlichkeit im H-alpha der EOS verglichen mit dem CCD und zudem die Tatsache, daß die Rot-Pixel des RGB CMOS-Chips nur ein Viertel der Detektorfläche ausmachen.
Auch breitbandig gefilterten Aufnahmen von offenen Haufen, muss ich dem 1-Meter Cassegrain konstatieren, daß die Grenzgröße immer etwa bei 18 Mag bei einer Belichtungszeit von 120 Sekunden lag. Herr Geyer hatte mir dies seinerzeit bestätigt, da er das Teleskop bereits einige Zeit länger kannte als ich. Er drückte mir eine seiner Arbeiten, ein unveröffentlichtes Manuskript zur Physik der Grenzgröße in die Hand, welches er als mündlichen Vortrag auf einer DFG Tagung zum Thema Großteleskope vortrug. Die gleiche Grenzgöße finde ich nun sowohl mit der EOS 400D als auch mit der EOS 40D mit einem Achtzöller. Meine Stackingalgorithmen führen sogar an Sternen 16. Größe die Bilder mit Belichtungszeiten um 30 Sekunden noch gut übereinander.
Und nun kommen wir zu dem interessanten Teil der Wissenschaft, bei dem ich mir selbst widersprechen muss. Denn rechnen Sie das mal gegeneinander. Da kommt etwas Kurioses heraus, was den Betrachtungen und Forderungen nach Großteleskopen völlig widerspricht! Und obendrein den Betrachtungen zur wahren Auswirkung der Aufhellung des Himmels. ;-)
Ich habe selbst noch keine wirkliche Erklärung dafür. Denn ich widerspreche mir nicht nur selbst, liefere obendrein keine wirklichen Belege, daß der Nachthimmel wirklich stört, muss zudem behaupten, daß ein Großteleskop nicht tiefer kommt, als ein popeliges @#$%&Teleskop mit einer ungleich schlechteren Kamera. Finde somit ein ungeklärtes Phänomen.
Es läßt sich dies offenbar nicht mit Schulbuch-Physik lösen. Vielleicht haben Sie ja noch für mich Ideen.
Viele Grüße
Thilo Bauer
PS: was ich wirklich fantastisch finde, ist der frappierende Unterschied, daß die modernen CMOS-Detektoren in den DSLR Kameras solche Werte ganz ohne Kühlung erreichen.
2-mal bearbeitet. Zuletzt am 20.07.08 12:49.
