Die Vorbereitung für dieses Ereignis

Für die Berechnung von Signalstärken und Kontrast Verhältnissen bei Videoaufnahmen muß man alle relevanten Kurven im nutzbaren Spektrum kennen. Die Grafik unten zeigt solche Kurven.

Detailierte Hinweise zu den Kurven

-  (1) Albedo der ganzen Jupiterscheibe mit einem Reflexionsmaximum von 52.56% bei 680nm und nur 4.11% bei 895nm.
-  (2) Empfindlichkeit des WAT-902H2 Ultimate CCD (CCIR ICX429ALL or EIA ICX428ALL) mit einer QEmax von 70% bei 600nm.
-  (3) Methanband Filter Edmund Optics 880/50nm mit einem Maximum von 55% bei 895nm.
-  (4) Spektralkurve eines Stern der Spektralklasse A7 und 8000K relativ zum Maximumwert von 1.
-  (5) Blau Filter vom RGB Filtersatz Astronomik Profi typ 2c mit einem Maximum von 95% im Bereich von 420nm - 440nm.
-  (6) Empfindlichkeit des WAT-120N CCD (CCIR ICX419ALL or EIA ICX418ALL) mit einer QEmax von 54% bei 500nm.
-  (7) Methanband Filter Custom Scientific 890/18nm mit einem Maximum von 97% bei 885nm.
-  (8) Spektralkurve eines Stern der Spektralklasse A7 und 8000K aber nun berechnet für einen +6.0mag Stern normalisiert auf die
       Jupiter Albedo mit einer Gesamthelligkeit von -2.8mag im visuellen Wellenlängenbereich von 400-700nm.
-  (9) Durchlasskurve der Erdatmosphäre relativ zum Maximumwert von 1.
- (10) Methanband Filter Dr. Anders Laboratorien 891/17nm mit einem Maximum von 87% bei 890nm. 
- (11) Spektralkurve eines Stern der Spektralklasse G2 und 5777K (wie unsere Sonne) relativ zum Maximumwert von 1.
- (12) Helligkeit der Jupiterscheibe die durch einen Stern der Spektralklasse G2 und 5777K (wie unsere Sonne) beleuchtet wird.
- (13) Baader U Filter mit einem Maximum von 76% bei 360nm.

Die nicht integrierende Videokamera WAT-902H2 Ultimate hat im Vergleich zu der integrierenden WAT-120N im Methanband bei 890nm eine doppelt so hohe Empfindlichkeit. Aber das kann durch die Möglichkeit der Integration bei der WAT-120N mehrfach kompensiert werden. Wenn es die notwendige Zeitauflösung erlaubt, liegt der Vorteil daher bei der WAT-120N.

Berechnungen mit Benutzung der Diagrammwerte
Um eine Übersicht zu erhalten welche Kombinationen aus Kameras und Filter gute Ergebnisse bringen könnten, sind einige Berechnungen erforderlich. Ich führte eine einfache Überlagerung der beteiligten Kurven für jede Kombination durch. Und eine Integration am Schluß lieferte die zu erwartende elektrische Signalamplitude am Kameraausgang. Auf diese Weise wurden fünf verschiedene Kombinationen berechnet und die Ergebnisse sind in der Tabelle unten gesammelt.

Wie wir sehen können, ist ohne irgendwelche Filterung das Signal von Jupiter viel stärker als das Signal vom Stern Cap. 45. Daher würde der Stern während der Bedeckung und dem Hervortreten durch Jupiter überstrahlt werden. Um das zu verhindern muß das Signalverhältnis geändert werden. Ein sehr gutes Ergebnis würde ein Signal- bzw. Kontrastverhältnis im Bereich von 1 sein. Das bedeutet nahezu die gleiche Helligkeit von Jupiter und dem Stern auf der Aufnahme und keine Gefahr von Überstrahlung.

Im Prinzip gibt es zwei Wege um das Kontrastverhältnis zu ändern. Die Verwendung eines Blaufilters um hauptsächlich das Signal des bläulichen A7 Stern Cap. 45 zu unterstützen oder ein Filter das das von der Jupiteroberfläche stammende Licht reduziert. Das Blaufilter kann eine Alternative sein wenn man kein Methanband Filter zur Verfügung hat und/oder das verwendete Teleskop/Kamera System nicht sehr empfindlich ist.

Glücklicherweise gibt es einen Wellenlängenbereich um 890 Nanometer, bezeichnet als Methanband, wo die Albedo der Jupiteroberfläche ein Minimum von nur 4 Prozent hat. Wenn wir hauptsächlich nur das Licht in diesem Wellenlängenbereich nutzen würden bekämen wir ein viel schwächeres Signal von der Jupiteroberfläche. Sogenannte Methanbandfilter mit verschiedenen FWHM Werten und Kurven von breit bis schmal sind dafür verfügbar. Aber neben der FWHM sind auch die maximalen Transmissionswerte der Methanbandfilter unterschiedlich.

Durch die Verwendung von Methanbandfilter erhät man ein besseres Kontrastverhätnis aber generell auch vom Stern ein viel schwächeres Signal. Und das kann, abhängig von der verwendeten Kamera und dem Teleskop, ein limitierender Faktor werden.

Tabelle mit den Ergebnissen der Berechnungen

Diese Tabelle kann eine grobe Übersicht über die Signalstärken mit verschiedenen Kombinationen von Kameras und Filtern geben. Es soll darauf hingewiesen werden, dass beide Kameras im nicht integrierenden Mode arbeitend, das bedeutet normales Video Zeitverhalten, berechnet wurden. Daher ist die grundsätzlich niedrigere Empfindlichkeit der WAT-120N hier klar ersichtlich. Aber die Verwendung dieser Kamera im integrierenden Mode und mit einem schmalen Methanbandfilter wird ein gutes Signal/Rausch Verhätnis und einen guten Kontrast liefern.

Aber man muß in Betracht ziehen, dass die CCD Pixelgröße, die Brennweite des verwendeten optischen Systems und das seeing die Ergebnisse dieser Tabelle stark beeinflussen können. Ganz besonders schlechtes seeing kann ein System an das Limit bringen. Das konnte ich auch während meiner Testaufnahmen sehen, die im nächsten Teil dieser Seite folgen.

20. Juli 2009

15. Juli 2009

06. Juli 2009

Testbilder zur Verfügung gestellt von Bernd Gährken, aufgenommen im Juli 2009 mit dem 80 cm Teleskop an der Sternwarte in München.

© Bernd Gährken

Ich möchte mich bei Bernd Gährken für das zur Verfügung Stellen der Testbilder auf dieser Seite bedanken.