Wissenschaft kompakt

Der Geist in der Kasseopeia


Ein geheimnisvoller Nebel im Sternbild Kassiopeia, aufgenommen mit
einem Amateurteleskop südlich von Frankfurt. Doch nicht nur ein
wolkenfreier Himmel ist Voraussetzung für solche Astrofotografien.
Auch die Beschaffenheit der Atmosphäre spielt eine entscheidende
Rolle.


In der ersten Oktoberhälfte dominierten außergewöhnlich
langanhaltende Hochdruckwetterlagen, die vielerorts noch nicht von
Hochnebel geprägt waren. Das sorgte nicht nur für ein Plus bei der
Sonnenscheindauer, sondern bescherte uns auch zahlreiche klare Nächte
mit häufig trockener Luft. Die inzwischen wieder längeren Nächte
boten damit ideale Bedingungen für die Astrofotografie. Das folgende
Bild entstand mit einem Amateurgerät südlich von Frankfurt. Es zeigt
den sogenannten ?Geist der Kassiopeia? (IC 59/IC 63).

Die beiden Nebel befinden sich im Sternbild Kassiopeia, das aufgrund
seiner charakteristischen Form auch als Himmels-W bekannt ist. Ihren
Namen verdanken sie ihrem geisterhaften Aussehen. Sie bestehen aus
interstellarem Gas und Staub, die vom hellen Stern Gamma Cassiopeiae
angestrahlt werden. Dieser befindet sich nur wenige Lichtjahre von
den Nebeln entfernt. Während IC 59 überwiegend das Licht des Sterns
reflektiert und dadurch bläulich erscheint, handelt es sich bei IC 63
sowohl um einen Reflexions- als auch um einen Emissionsnebel. Hier
wird zusätzlich Wasserstoff durch die intensive UV-Strahlung des
Sterns ionisiert und zum Leuchten angeregt. Das dabei entstehende
H-alpha-Licht sorgt für die charakteristische rötliche Färbung. Die
gesamte Nebelregion ist etwa 500 bis 600 Lichtjahre von uns entfernt.


Für die Aufnahme kam ein 10-Zoll-Newton-Teleskop auf einer
sogenannten parallaktischen Montierung zum Einsatz. Diese gleicht die
scheinbare Bewegung der Sterne aus, sodass auch lange
Belichtungszeiten möglich sind. Als Kamera diente eine speziell
gekühlte Astrokamera, die das Bildrauschen reduziert.

Voraussetzung für ein solches Foto ist allerdings nicht allein ein
wolkenfreier Himmel. Auf seinem Weg durch die Atmosphäre wird das
Sternenlicht durch verschiedene Einflüsse abgeschwächt und verändert.
Dabei spielen insbesondere die Lichtverschmutzung, die Transparenz
der Atmosphäre und die Luftunruhe eine wichtige Rolle.
Der wohl größte Störfaktor bei der Astrofotografie ist die
Lichtverschmutzung. Durch künstliche Beleuchtung wird die Nacht
zunehmend zum Tag. Das Licht wird an Luftmolekülen und Aerosolen in
der Atmosphäre gestreut und hellt dadurch den Nachthimmel auf. Bei
einem dunklen Himmel lassen sich mit bloßem Auge tausende Sterne
erkennen und sogar die Milchstraße beobachten. In größeren Städten
sind dagegen häufig nur noch die hellsten Sterne sichtbar. Viele
Menschen, die in Ballungsräumen aufgewachsen sind, haben die
Milchstraße deshalb noch nie mit eigenen Augen gesehen.

Da unser Foto im lichtverschmutzten Rhein-Main-Gebiet entstanden ist,
droht der lichtschwache Nebel im aufgehellten Nachthimmel zu
verschwinden. Abhilfe schafft eine lange Gesamtbelichtungszeit: Dazu
werden zahlreiche Einzelaufnahmen angefertigt und anschließend zu
einem Bild zusammengerechnet. In diesem Fall wurden etwa 480
Einzelbilder mit jeweils 100 Sekunden Belichtungszeit aufgenommen.
Für den roten Anteil des Nebels kam zusätzlich ein spezieller
Linienfilter zum Einsatz, der vor allem das Licht des ionisierten
Wasserstoffs durchlässt und einen Großteil des störenden Stadtlichts
unterdrückt. Dafür wurden weitere rund zehn Stunden belichtet.
Insgesamt ergibt sich so eine Belichtungszeit von mehr als 23
Stunden.

Ein weiterer wichtiger Faktor ist die Transparenz der Atmosphäre. Bei
hoher Luftfeuchtigkeit können sich Dunst oder Nebel bilden, die das
Sternenlicht streuen und den Kontrast verringern. Auch Aerosole und
feine Schwebeteilchen in der Luft können die Sicht auf lichtschwache
Objekte beeinträchtigen. Besonders günstige Bedingungen herrschen
daher bei einer möglichst klaren, aerosolarmen und trockenen
Luftmasse. Nicht zuletzt deshalb befinden sich viele große
astronomische Observatorien in trockenen Regionen, beispielsweise in
Wüstengebieten.

Eine trockene und transparente Atmosphäre ist allerdings noch keine
Garantie für gute Beobachtungsbedingungen. Gerade bei hohen
Vergrößerungen spielt die sogenannte Luftunruhe eine entscheidende
Rolle. Dabei wird das Licht durch Turbulenzen in der Atmosphäre
ständig unterschiedlich stark gebrochen und abgelenkt. Die Sterne
scheinen dadurch zu funkeln. Im Teleskop beginnt das Bild zu flimmern
und verliert an Schärfe. Astronomen bezeichnen diese Bildunschärfe
als ?Seeing?. Eine Nacht kann somit einen sehr klaren Himmel bieten,
aber aufgrund starker Luftunruhe trotzdem schlechte Bedingungen für
astronomische Beobachtungen aufweisen.

Um die störenden Einflüsse der Erdatmosphäre zu umgehen, wurden
Weltraumteleskope wie das Hubble- und das James-Webb-Weltraumteleskop
außerhalb der Erdatmosphäre stationiert. Sie können das Universum
ohne die durch Wolken, Aerosole und atmosphärische Turbulenzen
verursachten Beeinträchtigungen beobachten.

Zu Zeiten der chemischen Fotografie waren solche Aufnahmen vor allem
großen Observatorien oder wenigen Spezialisten mit entsprechendem
Aufwand vorbehalten. Durch die digitale Fotografie lassen sich heute
auch mit vergleichsweise erschwinglichen Amateurgeräten erstaunliche
Details sichtbar machen. Moderne, zunehmend auch durch künstliche
Intelligenz unterstützte Bildverarbeitungsverfahren ermöglichen es
zudem, Bildrauschen zu reduzieren, Helligkeitsgradienten zu
korrigieren und die Bildschärfe zu verbessern. Selbst die
Auswirkungen des astronomischen Seeings lassen sich durch spezielle
Verfahren teilweise verringern. Die physikalischen Grenzen der
Atmosphäre können sie allerdings nicht vollständig aufheben.

(Das Bild zum heutigen Thema des Tages finden Sie wie immer im
Internet unter www.dwd.de/tagesthema.)

Dipl.-Met. Christian Herold

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Offenbach, den 05.11.2026

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