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Der ”Astronomik Profi-UHC-Filter” 

von J.S. Schlimmer

(aus Sterne und Weltraum 10/2004)

Häufig stellen sich Einsteiger die Frage, ob sich die Anschaffung eines Nebelfilters lohnt und welcher der vielen angebotenen Filter am besten zum eigenen Teleskop paßt. Doch wie funktionieren Filter und warum kann ihr Einsatz die Sichtbarkeit von Deep-sky-Objekten verbessern ? 

Der Himmelshintergrund wird durch viele künstliche Lichtquellen aufgehellt. Oft handelt es sich hier um Emissionslinien von Quecksilber- oder Natriumdampflampen, die in der Nähe großer Städte den gesamten Himmel erhellen. Schon von weitem erkennt man leicht die Lichterglocken der Großstädte. 
Viele astronomische Objekte wie zum Beispiel Wasserstoffnebel oder Planetarische Nebel, leuchten in verschiedenen, aber diskreten Farben. Auf Grund ihrer geringen Helligkeit sehen wir diese Objekte jedoch nur als schwarz-weiße Nebel. Zum Glück stimmen die Emissionslinien der Straßenbeleuchtung nicht mit denen der astronomischen Objekte überein. 
Werden nun diejenigen Farben aus dem Himmelshintergrund herausgefiltert, die für die Beobachtung der gewünschten Objekte nicht notwendig sind, so wird die Helligkeit des Himmelshintergrundes herabgesetzt, während die Helligkeit der Deep-sky-Objekte unverändert bleibt. Dadurch steigt der Kontrast und viele schwache Nebel wie zum Beispiel NGC281 im Sternbild Cassiopeia (Abbildung 1) werden dem Auge auch bei nicht optimalen Beobachtungsbedingungen zugänglich.


Abbildung 1 : NGC281 im Sternbild Cassiopeia konnte der Autor erst mit Hilfe des Astronomik UHC Filters sehen, die Darstellung entspricht etwa der Beobachtung bei 30-facher Vergrößerung. Standort : Odenwald, aufgenommen mit Vixen R200SS am 13. September 2002.  8 Minuten belichtet auf Kodak E200 (Push Entwicklung), ohne Filter
Durch die zunehmende Lichtverschmutzung des Himmels nimmt die Bedeutung dieser Filter immer mehr zu. Es werden von verschiedenen Herstellern sowohl breitbandige als auch schmalbandige Filter angeboten. Diese Filter bestehen aus vielen verschiedenen Schichten mit Dicken von ?/4, die auf eine Trägerplatte aufgedampft werden. Durch Vielstrahlinterferenz werden die unerwünschten Farben reflektiert, so daß dem Auge nur noch bestimmte Farbanteile zugänglich sind. 
Zu den breitbandigen Filtern gehört zum Beispiel der sogenannte Light Pollution Reduction Filter (LPR) von Celestron. Seine Wirkung besteht darin, die Emissionslinien der künstlichen Lichtquellen herauszufiltern. Deutlich schmalbandiger als der LPR-Filter ist der UHC-Filter von Astronomik, der im folgenden genauer getestet und beschrieben wird. 

Der Astronomik Profi-UHC-Filter 1.25 Zoll

Seit einigen Jahren werden unter dem Namen Astronomik verschiedene Filter angeboten. Bei diesen Filtern handelt es sich um die Gemeinschaftsproduktion der Firmen Astro-Shop und Gerd Neumann jr. Aufgrund der hohen Beständigkeit gegen mechanische oder witterungsbedingte Einflüsse werden fünf Jahre Garantie auf die Produkte gewährt. Zum Programm gehört auch ein sogenannter Astronomik Profi-UHC-Filter für visuelle Deep-sky-Beobachtungen. Das Filter ist laut Hersteller für die Benutzung von Öffnungsverhältnissen von 1:4 bis 1:5 optimiert. Bei den meisten Deep-sky-Teleskopen handelt es sich um lichtstarke Newton-Teleskope, deren Öffnungsverhältnisse typischerweise zwischen 1:4 und 1:6 liegen. Die Auslegung des Filters für diese Öffnungsverhältnisse ist daher sehr sinnvoll.
Der Filter wird in einer praktischen Kunststoffbox geliefert (Abbildung 2). Leider wurde keine Transmissionskurve beigelegt. Diese ist aber über das Internet zu erhalten [1].


Abbildung 2 : Der UHC Filter in 1.25-Zoll-Ausführung in der praktischen Kunststoffbox
Der erste Eindruck des Filters enttäuscht. Der Durchmesser der Filterfassung ist mit 30 mm etwas geringer als die Durchmesser der Filter der anderen Hersteller. Auch die Höhe der Filterfassung beträgt lediglich 6,6 mm. Filterfassungen anderer Hersteller weisen Höhen von immerhin zehn Milimetern. Die Handhabung des Astronomik Profi-UHC-Filters wird durch die zu klein ausgelegte Fassung insbesondere im Winter erschwert. Es ist der einzige meiner Filter, bei dem ich zum Wechseln die Handschuhe ausziehen muß. 

Visueller Test des UHC Filters

Als Teleskop für Deep-sky-Beobachtungen verwende ich ein Vixen R200SS. Bei diesem handelt es sich um ein lichtstarkes 8-Zoll-Newton-Teleskop mit einer Brennweite von 800 mm. Hieraus resultiert ein Öffnungsverhältnis von f/4. Zur Korrektur der Koma wird serienmäßig ein zweilinsiger Komakorrektor mitgeliefert. Neben der Deep-sky-Fotografie im Primärfokus ist dieses Teleskop auch gut für die Beobachtung von großflächigen Deep-Sky-Objekten geeignet. 
Für niedrige Vergrößerungen (30 x) verwende ich gerne ein älteres 26-mm-Plössel-Okular von TeleVue (Abbildung 3). In Verbindung mit dem Komakorrektor liefert es nahezu randscharfe Abbildungen mit einer Austrittspupille von ca. 6,5 mm. Für höhere Vergrößerungen (114 x) kommt ein 7-mm-Nagler-Okular (Typ 1) zum Einsatz. Dieses liefert in Verbindung mit dem Komakorrektor ein randscharfes Bild und bietet zudem einen bequemen Einblick.


Abbildung 3 : UHC Filter mit einem 26 mm Tele Vue Plössel Okular

Bei einer Austrittspupille von 6,5 Milimeter ist der Himmelshintergrund bereits sehr hell, da die visuelle Grenzhelligkeit meines Beobachtungsstandortes in der Oberrheinischen Tiefebene (110 m ü.N.N) etwa 5,2 mag im Zenit beträgt. Der Himmelshintergrund wird im Norden durch den Flughafen Rhein-Main bei Frankfurt und im Süden durch die Firma BASF in Ludwigshafen deutlich aufgehellt. Unter diesen Beobachtungsbedingungen sind jedoch die Milchstraße und die drei Offenen Haufen im Fuhrmann (M36, M37 und M38) mit bloßem Auge gut sichtbar. Auch bei meinem zweiten Beobachtungsplatz im nahen Odenwald (520 m ü.N.N., siehe Artiekel Der Beobachtungsplatz) ist die Grenzhelligkeit mit ca. 5,6 mag nur etwas besser. Für den UHC-Filter bietet sich daher ein großer Spielraum. Die Wirkung des Filters möchte ich anhand von einigen Beobachtungsbeispielen exemplarisch beschreiben. Alle Objekte wurden am gleichem Abend von der Rheinebene aus beobachtet. Daher können die Eindrücke der Objekte direkt miteinander verglichen werden.
  • Als erstes Testobjekt drängt sich der Orionnebel M42 auf. Er bietet bereits bei 30-facher Vergrößerung ohne Filter einen beeindruckenden Anblick. Der innere Bereich von M42 und das darin liegende Trapez sind gut zu sehen. Auch die weiter südlich gelegenen Schwertsterne liegen im gleichen Gesichtsfeld meines Plössel-Okulars. Beim Einsatz des UHC-Filters ist der Himmelshintergrund wesentlich dunkler, der Orionnebel tritt deutlicher hervor. Das Trapez ist hingegen nicht mehr als solches aufgelöst zu erkennen. Noch deutlicher wird der Unterschied bei 114-facher Vergrößerung. Der  Nebel erscheint nun als hell leuchtendes Objekt, während die Trapezsterne viel dunkler wirken. Im Nebel selbst sind zahlreiche Strukturen zu sehen (Abbildung 4). 

  • Abbildung 4 : Der Orionnebel M42 in den Farben der H beta (486,1 nm) und OIII Strahlung (500,7 nm), Aufnahmedaten : Standort : Rheinebene, mit dem Vixen R200SS wurde am 25.01.2000  5 Minuten auf Fuji Superia New Reala 400ASA belichtet

  • Der Rosettennebel ist ohne Filter nicht sichtbar. Mit dem UHC-Filter glaube ich die hellsten Teile sehen zu können. Bezogen auf meinen Standort liegt hier die Grenze des Sichtbaren mit dem UHC-Filter. An einem besseren Standort könnte man sicherlich deutlich mehr sehen.
  • Im Fuhrmann gibt es zwei HII-Regionen : IC405 und IC410. Dazwischen liegen die Sterne 14-19 Aurigae, die mit bloßem Auge gut auszumachen sind und mit einem sehr offenen Haufen leicht zu verwechseln sind. Anhand dieser Sterne sind die Positionen der beiden Wasserstoffnebel gut zu lokalisieren. Ohne Filter ist bei 30-facher Vergrößerung keiner der beiden Nebel auszumachen. Lediglich der Offene Haufen NGC1893 der inmitten des Nebel IC410 liegt, ist gut zu sehen. Nun setze ich den UHC-Filter ein : Tatsächlich läßt sich auf einmal der um den Haufen liegende Nebel IC410 in seiner Form deutlich erkennen. Ich schwenke mein Teleskop an 18,19 Aurigae vorbei nach Nordosten, doch auch nach genauer Suche finde ich keine Spur von IC405. 
  • Ich probiere mein Glück bei IC443, einem Supernovaüberrest im Sternbild Zwillinge. Auch hier : Fehlanzeige.
  • Ich bleibe im Sternbild Zwillinge und suche den Stern Delta Geminorium auf, der auch den Eigennamen Wasat trägt. Ich schwenke mein Teleskop knapp -15 Minuten in Rektaszension und stelle den Eskimo-Nebel NGC2392 ein. Ohne Nebelfilter ist der Eskimo-Nebel bei 30-facher Vergrößerung nicht von einem Stern zu unterscheiden. Das ändert sich aber, sobald ich den UHC-Filter verwende. Bereits bei dieser niedrigen Vergrößerung wirkt nun der Eskimo-Nebel flächenhafter als der benachbarte Stern in 6-Uhr-Stellung. Planetarische Nebel benötigen höhere Vergrößerungen als die ausgedehnten Wasserstoffnebel. Ich tausche das 26-mm-Plössel-Okular gegen das 7-mm-Nagler-Okular. Jetzt ist NGC2392 bereits ohne Filter gut als kreisrunder Nebelfleck zu erkennen. Die Helligkeit verläuft gleichmäßig radial von innen nach außen. Der Stern ist heller als der Planetarische Nebel. Nun setze ich das UHC-Filter in das Okular ein. Der UHC-Filter liefert zusammen mit dem Nagler-Okular einen hervorragenden Kontrast des Eskimo-Nebels. Der Himmelshintergrund ist in dieser Kombination sehr dunkel. Die Ausdehnung des Nebels ist nun wesentlich größer als die des Sternes. Stern und Nebel sind unter Verwendung des Filters fast gleich hell !
Wie diese Beispiele verdeutlichen, wird je nach Objekt die Sichtbarkeit durch den UHC-Filter verbessert oder sogar erst ermöglicht ! Auch in anderen Beobachtungsnächten ließen sich zahlreiche Objekte erst mit Hilfe eines Nebelfilters beobachten. Zu diesen Objekten gehören unter anderem der Cirrus- und Nordamerikanebel im Sternbild Schwan oder NGC281 im Sternbild Cassiopeia. Aber auch bei tief stehenden HII-Regionen und Planetarischen Nebeln, die in den Lichterglocken der Städte liegen, konnte der UHC-Filter immer wieder mit großem Erfolg eingesetzt werden. Als Beispiel sei hier der Planetarische Nebel NGC2438 im Sternbild Puppis genannt.
Bei Objekten, die im kontinuierlichen Spektrum leuchten, wie beispielsweise bei Galaxien bringt der Filter keine Vorteile. Die Sichtbarkeit der Objekte hängt aber auch von der Helligkeit des Himmels ab : Auch bei einem dunklen Himmel bringt der UHC-Filter einen Kontrastgewinn.
Bei hellen Sternen erscheinen je nach Einblick in das Okular rote oder grüne Ränder um den Stern. Auch bei anderen Nebelfiltern wie dem Celestron-LPR-Filter sind diese Ränder zu beobachten. Sie sind aber nicht von Bedeutung, da es ja nicht auf die Farbreinheit der Abbildung ankommt. Die Nebelfilter sind für Objekte konstruiert, die so lichtschwach sind, daß sie die Zapfen unserer Augen, die für die Farbwahrnehmung zuständig sind, ohnehin nicht stimulieren können. Im Gegensatz zur Astrofotografie bleibt uns daher nach wie vor das Schwarz-weiß-Sehen erhalten. 

Spektroskopischer Test

Nach diesem visuellen Test möchte ich den UHC-Filter quantitativ näher untersuchen. Hierzu wird das vom Filter durchgelassene Licht mit Hilfe eines Blaze-Gitters in seine Farbanteile zerlegt und mit einer Webcam aufgenommen. Als Lichtquelle dient der rote Riesenstern Beteigeuze im Sternbild Orion. Das Spektrum von Beteigeuze zeichnet sich durch gut sichtbare Absorptionslinien und Banden aus und reicht weit in den infraroten Bereich hinein. Abbildung 5a zeigt das ungefilterte Spektrum von Beteigeuze. In der Abbildung darunter sehen wir die vom UHC-Filter durchgelassenen Teilspektren. Über den Spektren ist der jeweilige Intensitätsverlauf dargestellt.


Abbildung 5 : a) Das Spektrum von Beteigeuze und b) die vom UHC Filter durchgelassenen Anteile.

Im Gegensatz zu breitbandigen Nebelfiltern läßt das UHC-Filter nur einen schmalen Frequenzbereich von etwa 480 Nanometer bis 515 Nanometer passieren. Innerhalb dieses schmalen Bereiches liegen die für die Astronomie so wichtigen H(beta) -  (486,1 nm) und OIII- Linien (495,9 nm und 500,7 nm) in denen sowohl Planetarische Nebel als auch Wasserstoffnebel leuchten. Diese Linien liegen in der Nähe der maximalen Empfindlichkeit des dunkel adaptierten Auges. Dadurch können wir Objekte, die in diesen Farben leuchten nachts gut sehen. Für das blau-grüne Fenster konnte eine Halbwertsbreite von 26 Nanometer ermittelt werden. Der Hersteller gibt eine Halbwertsbreite von 33 Nanometer an.
Ein zweites Transmissionsfenster beginnt bei etwa 620 Nanometer und reicht weit bis in den infraroten Bereich jenseits von 700 Nanometer hinein. In diesem Fenster liegt bei 656,3 Nanometer die H(alpha)-Linie, die den Wasserstoffnebeln auf länger belichteten Aufnahmen ihre charakteristische Farbe verleiht. Das dunkel adaptierte Auge ist jedoch nicht mehr in der Lage die H(alpha)–Linie zu sehen, da die Empfindlichkeit für diese Farbe nur noch etwa 0,05 Prozent beträgt [2] ! Daher können wir auch mit Hilfe von Nebelfiltern nur den inneren Bereich des Orionnebels sehen (siehe Abbildung 4). Im Innern des Orionnebels ist die Strahlungsenergie der Trapezsterne groß genug, um die Sauerstoffatome zum Leuchten anzuregen, wodurch die OIII-Linien entstehen. 

Fazit

Das Astronomik Profi-UHC-Filter ersetzt zwar keinen exzellenten Himmel, bewirkt aber eine enorme Kontraststeigerung von HII-Regionen und Planetarischen Nebeln. Dadurch lassen sich viele HII-Nebel beobachten, die ohne Hilfe des Filters bei einem Stadtrandhimmel unsichtbar blieben. Negativ aufgefallen sind die zu klein geratenen Abmessungen der Filterfassung, die im Winter einen Filterwechsel mit Handschuhen enorm erschweren. Hier sollte die Firma Astronomik die Maße der Fassungen vergrößern. 


Quellennachweis:

[1] Weiter Informationen, sowie eine Händlerliste findet man unter http://www.astronomikcom. Der Preis des Filters beträgt zur Zeit 99 Euro.
[2] Naumann/Schröder, Bauelemente der Optik, Taschenbuch der technischen Optik, 6. Auflage 1992, Carl Hanser Verlag, ISBN 3-446-17036-7
 
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