Sonnenfotografie: Profi H-Alpha-Aufnahmen

In diesem Magazinbeitrag erfahren Sie, wie Sie spektakuläre Aufnahmen von Sonnenstürmen sowie der Sonnenoberfläche erstellen können.

Dieser Guide ist die Fortsetzung eines früheren Beitrags. Falls Sie noch nicht wissen, wie Sie Ihr Teleskop am besten auf die Sonne ausrichten, welche Sicherheitsmaßnahmen zwingend notwendig sind und welche Aufnahme- und Stacking-Programme Sie benötigen, empfehlen wir Ihnen dringend, vorab diesen Artikel zu lesen: https://www.astroshop.de/i,1754 

Danach können Sie genau hier wieder anknüpfen. Sind Sie mit den Basics vertraut? Dann steigen wir jetzt gemeinsam in das faszinierende Thema der H-Alpha-Fotografie ein!

Die gewaltigen Materieauswürfe oder auch Sonnenstürme werden in der Fachsprache Protuberanzen genannt. Dabei handelt es sich um spektakuläre Plasmabögen, die von der Sonne regelrecht ins All geschleudert werden. Sie können die Größe mehrerer Erddurchmesser erreichen und besitzen eine verhältnismäßig schnelle Eigenbewegung – das macht sie in der Astronomie so einzigartig.

Allerdings gehen diese Auswürfe aufgrund der enormen Helligkeit der Sonne schnell im Licht unter und sind sehr kontrastarm. Protuberanzen lassen sich vorwiegend in einer ganz bestimmten Wellenlänge beobachten: bei 656,28 Nanometern. Um dieses extrem schmale Spektrum zu unterteilen, nutzt man die Maßeinheit Ångström (Å). Hier gilt: Je kleiner der Ångström-Wert, desto kontrastreicher die Protuberanzen. Absolute High-End-Geräte arbeiten teilweise mit nur 0,5 Ångström – ein unvorstellbar schmaler Bereich des Lichts.

Das ist auch der Grund, warum herkömmliche H-Alpha-Filter aus der Deep-Sky-Fotografie für die Sonne keine Option sind. Zwar ist es theoretisch möglich, mit einem 3-Nanometer-H-Alpha-Filter und zusätzlicher Sonnenfilterfolie sehr helle Protuberanzen aufzunehmen, allerdings führt das zu sehr langen Belichtungszeiten und das Ergebnis bleibt kontrastarm und unscharf.

H-Alpha-Filter für die Sonnenbeobachtung sind extrem kompliziert in der Herstellung und weisen einen sehr hohen Fertigungsausschuss auf: Von rund 100 produzierten Filtern schaffen es gerade einmal ein bis zwei durch die strenge Qualitätskontrolle. Je größer der Filterdurchmesser wird, desto teurer und schwieriger ist die Produktion.

Um exakt die richtige Wellenlänge zu treffen, besitzen viele Geräte einen mechanischen Tuning-Kippmechanismus, der den Filter um wenige Millimeter neigt. Dadurch verschiebt sich der Lichtweg minimal und die H-Alpha-Strukturen werden sichtbar. Andere High-End-Geräte nutzen stattdessen einen sogenannten „Pressure Tuner“, der den Filter über Luftdruck genau auf die richtige Wellenlänge einstellt. Der große Vorteil dieser Methode ist eine deutlich gleichmäßigere Schärfe und Ausleuchtung über das gesamte Bildfeld.

Für die H-Alpha-Sonnenfotografie empfehlen wir dringend eine Schwarz-Weiß-Kamera (Monochrom). Eine Farbkamera ist konstruktionsbedingt weniger lichtempfindlich, zudem geht durch die integrierte Bayer-Matrix wertvolle Auflösung verloren. Ein weiterer Nachteil: Das Bild einer Farbkamera ist extrem dunkelrot, was die spätere Bildbearbeitung erheblich erschwert.

Vor dem Kauf sollten Sie prüfen, welche Kamera die Sonne in Kombination mit Ihrem H-Alpha-Teleskop optimal einfängt. Sensorgröße und Brennweite entscheiden darüber, ob die Sonne komplett auf das Bild passt oder nur ein Ausschnitt zu sehen ist. Nutzen Sie am besten dieses Tool, um Ihren gewünschten Bildausschnitt vorab zu berechnen: https://astronomy.tools/calculators/field_of_view/  Schalten Sie dort oben auf „Imaging Mode“ um und wählen Sie bei „Solar System“ die Sonne („The Sun“) aus. Anschließend tragen Sie die Werte Ihres H-Alpha-Teleskops ein (z. B. 40 mm Öffnung und 400 mm Brennweite). Nun können Sie entweder Ihr Kameramodell auswählen oder die Daten manuell aus dem Datenblatt eintragen.

Sie werden schnell merken: Stellt man die Belichtungszeit so ein, dass die Oberfläche perfekt belichtet ist, sieht man die Protuberanzen kaum. Belichtet man hingegen die Protuberanzen richtig, brennt die Sonnenoberfläche komplett weiß aus. Um beide Elemente gleichzeitig sichtbar zu machen, empfehlen wir, die Oberfläche gerade so hell zu belichten, dass sie noch nicht überbelichtet ist (ausbrennt).

Ganz wichtig: Nehmen Sie kein Einzelbild auf, sondern ein Video im .ser-Format. In diesem Dateiformat werden die Rohdaten als unkomprimierte, lineare Bilder in einer einzigen Datei abgespeichert (ähnlich wie das .fits-Format, nur eben als Video). Das bietet Ihnen in der Nachbearbeitung viel mehr Spielraum. Die Software SharpCap eignet sich hervorragend für solche Aufnahmen.

Filmen Sie maximal 60 Sekunden lang mit der höchstmöglichen Bildrate (FPS) Ihrer Kamera. Da die Sonne eine starke Dynamik zeigt, werden bereits nach einer Minute erste Eigenbewegungen der Protuberanzen sichtbar – nehmen Sie also nicht länger am Stück auf, um Unschärfen zu vermeiden. Die fertige .ser-Datei wird anschließend in AutoStakkert! geladen und gestackt.

Wenn Sie die Bewegung der Sonnenstürme in einem Zeitraffer festhalten möchten, gehen Sie am besten wie folgt vor: Nehmen Sie beispielsweise 60 Videos à 60 Sekunden auf und lassen Sie dazwischen jeweils 30 Sekunden Pause. Damit haben Sie die Sonne über einen Zeitraum von rund 1,5 Stunden aufgenommen. Wichtig: In dieser Zeit muss die Nachführung Ihrer Montierung absolut präzise sitzen!

Nach der Session haben Sie 60 große Videodateien auf der Festplatte. Achten Sie also dringend auf ausreichend Speicherplatz, da hier schnell einige Gigabyte zusammenkommen. AutoStakkert! kann anschließend ein praktisches „Batch-Stacking“ durchführen, bei dem alle 60 Dateien automatisch nacheinander gestackt werden. Die 60 fertigen Summenbilder können Sie danach im Programm PIPP zu einem flüssigen Video zusammenfügen. Bei einer Wiedergabe von 20 Bildern pro Sekunde (FPS) erhalten Sie so einen spektakulären, etwa 3 Sekunden langen Zeitraffer.

Möchten Sie sogar ein noch längeres Timelapse erstellen und die langsame Rotation der Sonne zeigen? Dann benötigen Sie mehr Material. Wir empfehlen in diesem Fall etwa 300 Aufnahmen à 30 Sekunden mit jeweils 30 Sekunden Pause. Damit halten Sie rund 5 Stunden Sonnenaktivität fest und erhalten am Ende ein beeindruckendes Video von etwa 15 Sekunden Länge.

Um Protuberanzen und die Sonnenoberfläche im fertigen Bild gleichzeitig perfekt zur Geltung zu bringen, ist etwas Bildbearbeitung nötig. Das aktuell beliebteste Werkzeug hierfür ist die Software PixInsight in Kombination mit der Solar Toolbox. Wie Sie diese installieren und optimal nutzen, zeigt der Astrofotograf Daniel Nimmervoll in diesem hervorragenden und ausführlichen Video: https://www.youtube.com/watch?v=pyYM9l3NCKE 

• Fügen Sie die URL: https://www.cosmicphotons.com/pi-modules/solartoolbox/ in den Repository-Manager von PixInsight ein
  und starten Sie das Programm neu.
• Laden Sie Ihr gestacktes .tif-Bild der Sonne.
  Öffnen Sie die Toolbox über das Menü unter „Process“ -> „Solar Toolbox“.
• Stellen Sie den „Image Type“ auf „Surface and prominence“ (Oberfläche und Protuberanzen).
• Experimentieren Sie mit den Reglern und passen Sie das Bild nach Ihrem persönlichen Geschmack an.
• Speichern Sie das Ergebnis als .tif-Datei ab. Den finalen Feinschliff (z. B. Farbgebung oder Camera Raw-Filter) können Sie nun in Photoshop vornehmen.

Tipp: Sie können das Ganze auch als Stapelverarbeitung („Batch Edit“) anwenden, um alle 60 (oder mehr) Einzelbilder Ihres Zeitraffers in einem Rutsch identisch zu bearbeiten. Anschließend fügen Sie die fertig eingefärbten und geschärften Einzelbilder einfach in PIPP zusammen. Genau so machen es die Profi-Sonnenfotografen!

Wir hoffen, dieser Beitrag hilft Ihnen dabei, die ersten Hürden der Sonnenfotografie erfolgreich zu meistern. Falls Sie noch Fragen haben oder eine Beratung zu passenden Teleskopen und Kameras benötigen: Scheuen Sie sich nicht, unser Experten-Team zu kontaktieren – wir helfen Ihnen gerne weiter!

Marc-Antonio, auch online bekannt als astronomical_horizon ist leidenschaftlicher Astrofotograf mit einem Fokus auf schnelle Spiegelteleskope. Seine Spezialität: kleine planetarische Nebel. Abseits der Sterne schlägt sein Herz für die Botanik. Die heimische Flora kennt er wie seine Westentasche (auch wenn er auf dem Bild keine Weste trägt). Und sollte dann noch Zeit übrig sein, greift er zur E-Gitarre.