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CCD-Aufnahmen des Quasars 3C273 und die Grenzgröße von CCD-Kameras

3C273, Einzelaufnahme 3C273, Summe aus 4 Aufnahmen 3C273, Summe aus 16 Aufnahmen
typische Einzelaufnahme Summe aus 4 Aufnahmen Summe aus 16 Aufnahmen
grenzbelichtet, resampled,
lineare Kontrastanpassung
wie links wie links

Die Aufnahmen des Quasars 3C273 habe ich aus zwei Gründen gemacht:

Normalerweise erwartet man von einem linear arbeitenden Detektor, daß einer Verdoppelung der Belichtungszeit auch eine Verdoppelung der Reichweite entspricht (was wegen der logarithmischen Größenklassenskala einem Gewinn von 0,75 mag entspricht). Das ist altbekannt und immer ein Pluspunkt für die CCD-Kameras gewesen. Wie erwartet macht auch meine Kamera keine Ausnahme: beim Objektiv 1,8/50 erreicht man in 10 Sekunden bei normalen Stadtbedingungen die Grenzgröße 9,5 mag. Die Belichtungszeit 60 Sekunden ist 6 mal länger und erreicht demzufolge 2 Größenklassen schwächere Sterne (ca 11,5).

Bei den Bedingungen am Aufnahmetag (leicht diesig) war allerdings nach 60 Sekunden die Grenze der möglichen Belichtungszeit erreicht: nach 70 Sekunden wären alle Pixel schon gesättigt gewesen, ein rein weißes Bild das Ergebnis gewesen.

Das heißt: ab 1 Minute Belichtungszeit dominiert der Hintergrund den weiteren Gewinn, und dann sieht die Wachstumskurve anders aus, da nun die aufzuwendende Belichtungszeit mit dem Quadrat wächst. Für die doppelte Reichweite (+0,75 mag) muß nun viermal so lange belichtet werden, für die vierfache Reichweite (+1,5 mag) sechzehnmal so lange. Die zusätzliche Belichtungszeit muß man dabei durch Aufsummieren mehrerer Aufnahmen erreichen.

Meine Bildbeispiele setzen an diesem Punkt ein. Die Einzelaufnahme ist "grenzbelichtet" und dann kontrastangepasst. Mehr ist nicht drin. Die Summation von vier Aufnahmen erbringt einen deutlichen Gewinn von der erwarteten Größenordnung. Einiges, was man auf der Einzelaufnahme als schwachen Stern interpretiert hätte, stellt sich als verstärktes Rauschen heraus, umgekehrt wird aus schwachen Sternchen ein leicht nachweisbares Objekt.

Bei der Summation von 16 Aufnahmen ist nochmal eine Steigerung in dieser Größenordnung zu sehen. Die Grenzhelligkeit beträgt nun 11,5 + 1,5 = 13 mag!! Der Quasar 3C273 mit ca 12,7 mag ist leicht zu sehen. Diese Grenzgröße ist mit Filmmaterial bei dieser Brennweite auch unter optimalen Bedingungen kaum zu erreichen, geschweige denn unter einem Stadthimmel mit Grenzgröße 4 - 4,5 mit bloßem Auge.

Die Belichtungszeiten wären erheblich kürzer, wenn der Himmelshintergrund schwächer wäre und erst später die Grenzgröße bestimmen würde. Beispiel: wenn erst nach vier Minuten die Aufnahme grenzbelichtet ist und der Himmel dominiert, dann gilt bis zu diesem Zeitpunkt, daß einer vierfachen Belichtungszeit ein vierfacher Gewinn entspricht, also 1,5 mag (d.h. in vier Minuten wäre man schon bei etwa 13 mag, statt wie im anderen Fall erst nach 16 Minuten).

Mit etwas mehr Erfahrung sind also Grenzgrößen jenseits 14 mag unter Stadthimmel möglich. Dabei geht es mir aber auch um die Möglichkeit, sehr schwache größere Nebel nachzuweisen.

Meine Träume gehen in die Richtung
... und natürlich mit 50 mm Brennweite

Die Aufnahme des Quasars 3C273 war für mich also ein sehr erfolgreiches Experiment.


... und wo ist er nun, der Quasar 3 C 273 ? Hier:

3C273 - Identifikation


So so, Grenzgröße 13mag mit 50mm Brennweite? Beweise!!
Die Originaldateien der nächsten Aufnahme befinden sich auf einer Sicherungs-CD von 1998, so kann ich das genaue Aufnahmedatum momentan nicht ermitteln. Es war aber auf jeden Fall 1998 während der längeren Testphase, zu der auch die Aufnahmen von 3C273 gehören.
Für die Galaxie NGC 4536 in Virgo habe ich für zwei schwache nicht-gefärbte(!) Sterne eine sehr gute Photometrie. Die Aufnahme ist eine Kombination von ca 20 grenzbelichteten (d.h. 60sec belichteten) CCD-Aufnahmen mit 1,8/50mm-Foto-Objektiv, ohne Filter. Die Grenzgröße liegt nahezu bei 14mag, der Stern mit V=13,07 ist noch geradezu leicht. Der schwache Stern mit V=14,15 hebt sich zwar noch vom Grundrauschen ab, das kann man aber nicht mehr als sicher betrachten. Fazit: eine Grenzgröße von V=13,5 ist hier sicher.

NGC 4536


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Gestaltet von Béla Hassforther. Letzte Änderung: 04.01.2003
Adresse dieser Seite: http://www.bela1996.de/astronomy/obs/3c273.html