Manche Dinge kann man nicht verbessern. Man kann sie nur besser machen.
Filter für die Astrofotografie werden immer weiter entwickelt, um sie an moderne Aufnahmesysteme und sich ändernde Umweltbedingungen anzupassen. Unsere CMOS-optimierten Narrowband-Filter stehen für diese Entwicklungsrichtung. Für wissenschaftlich genutzte Filter gelten andere Ansprüche: Sie müssen Daten ermöglichen, die auch mit jahrzehntealten Datensätzen vergleichbar sind. Bei der Neuentwicklung darf also nur Herstellung und Handhabung verbessert werden, ohne die Filtercharakteristik selbst zu verändern.
Die Filter, die heute für die wissenschaftliche Photometrie mit digitalen Sensoren verwendet werden, gehen auf die Filtersätze von Johnson und Cousins zurück, die in den 1950er-1970er Jahren entwickelt wurden und in den 1990ern von M. Bessel für CCD-Kameras adaptiert wurden – jeweils mit den damals verfügbaren Techniken.
Die ursprünglichen UBV-Filter bestanden aus gefärbten Gläsern, zum Teil noch ohne schützende Vergütung. Daher funktionierte zum Beispiel der V-Filter wunderbar an trockenen Beobachtungsplätzen. Da sein BGT39-Material der Umgebung allerdings ungeschützt ausgesetzt war und hygroskopische Eigenschaften hatte, zog er Wasser und alterte: Unter ungünstigeren Bedingungen zeigte er rasch einen Schleier.
Eine weitere Eigenschaft der ursprünglichen Filter war, dass zum Beispiel der Cousins Ic Bandpassfilter am roten Ende offen war, sodass der Sensor/Film – und nicht der Filter – die Empfindlichkeit am roten Rand des Spektrums begrenzte. Am blauen Ende des Spektrums setzte wiederum eher die Atmosphäre (Luftfeuchtigkeit, Höhe des Beobachtungsplatzes) eine Grenze als der Filter. Trotz dieser Nachteile wurden tausende Beobachtungen mit UBV-System und den darauf aufbauenden Systemen gemacht.
Wer heute Filter entwickelt, hat ganz andere Möglichkeiten, die spektrale Durchlasscharakteristik zu beeinflussen. Während die ursprünglichen Filter aus gefärbten Gläsern und Schutzgläsern unterschiedlicher Dicke und Transmission bestanden, die obendrein nicht alterungsbeständig waren, können heute dielektrische Filter hergestellt werden, deren Charakteristika sehr gut definierte Transmissionsfenster ermöglichen – allerdings sind sie steiler als die ursprünglichen Transmissionsfenster, und vom Öffnungsverhältnis abhängig. An schnellen Astrographen Teleskopen mit f/2-f/4 arbeiten sie etwas anders als an langsamen Teleskopen mit f/8, und da sich der Einfallswinkel des Lichts über das Bildfeld verteilt ebenfalls ändert, gibt es an modernen Teleskopen mit großen CCD-Sensoren ganz andere Probleme als an alten, langsamen Fernrohren mit Filmkameras. Ein moderner photometrischer Filter muss daher nicht perfekt abgegrenzte Transmissionsfenster mit steilen Kanten liefern, sondern Daten, die mit den alten Datensätzen vergleichbar sind (und sei es, indem sie sich verlässlich umrechnen lassen).
Das UBVRI-System wurde in den 1950ern für das 0,9m-Teleskop McDonald Observatory entwickelt und bestand zuerst aus einem UBV-Filtersatz nach Johnson, später wurde es durch Cousins durch die R- und I-Filter im roten Bereich des Spektrums erweitert. Die Filter des erweiterten UBVRI-Systems nach Johnson und Cousins umfassen:
- U – Ultraviolett, mit einem Transmissionsfenster zwischen etwa 320 und 400 nm
- B – Blau, mit einem Transmissionsfenster zwischen etwa 400 und 500 nm
- V – Visible, also sichtbares Licht, mit einem Transmissionsfenster zwischen etwa 500 und 700 nm
- R – Rot, mit einem Transmissionsfenster zwischen etwa 550 und 800 nm
- I – Infrarot, mit einem Transmissionsfenster zwischen etwa 700 nm und 900 nm.
Entsprechend dem damaligen Stand der Technik hatten die Filter unterschiedliche Dicken, Transmissionswerte und keine scharf begrenzten Flanken (wenn überhaupt). Ihr Spektrum entspricht also einer Kurve statt einem Plateau.
Bessel-Filter für das digitale Zeitalter
1990 beschäftigte M. S. Bessel sich mit dem Thema, um eine Filterkombination für die damals zunehmend verbreiteten CCD-Kamera zu finden. Diese Bessel-UBVRI-Filter sind bis heute Standard und auch in Amateurkreisen wie der AAVSO am weitesten verbreitet. Insbesondere der V-Filter hat sich für den preiswerten Einstieg in die Photometrie bewährt: Er entspricht etwa der visuellen Helligkeit; da nur mit einem Messwert gearbeitet wird, ist das optimal, um die Techniken kennenzulernen.
Seit 2010 hat Baader Planetarium bereits photometrische UBVRI-Filter nach Bessel im Sortiment, die die farbigen Gläser mit einer dielektrischen Vergütung vor dem Altern schützten und zugleich die gewünschten Transmissionseigenschaften boten. Das ist keine Selbstverständlichkeit: Leider haben Vergleiche der AAVSO gezeigt, dass nicht jeder moderne „Bessel-Filter“ auch wirklich die unregelmäßigen Flanken echter Bessel-Filter zeigt, sondern Plateaus mit steilen Flanken. Diese steilen Flanken sind mit dielektrischen Filtern leicht erzielbar, aber die damit gewonnenen Daten sind eben nicht oder nur schwer mit den alten Datensätzen vergleichbar. Vergleichen Sie selbst: Die Transmissionsspektren finden Sie in der Produktbeschreibung.
Neue Generation der Baader Planetarium UBVRI-Filtern
Die Charakteristika unserer bisherigen, Bessel-kompatiblen UBVRI-Filter konnten wir nicht weiter verbessern – aber wir konnten die Filter besser machen. Die Ende 2021 vorgestellte neue Generation der Baader Planetarium UBVRI-Filtern ist ein moderner Filtersatz, der sowohl mit den Eigenschaften der originalen Bessel-Filter voll kompatibel ist und zugleich die modernen Ansprüche an zeitgemäße Filter erfüllt:
- Die photometrischen Filter haben nun die gleichen Dicken wie alle anderen Baader-Filter:
- 2 mm Filterdicke für alle Filter bis zur Größe 2" gefasst (1.25", 31 mm, 36 mm, 2")
- 3 mm Filterdicke für alle Größen darüber (50,4 mm, 50 x 50 mm, 65 x 65 mm)
- Somit passen sie in jedes handelsübliche Filterrad, für das die originalen Filter oft schlicht zu dick waren und sich nicht sicher befestigen lassen.
- Sie sind mit allen anderen Baader-Filtern der selben Größe parfokal und nun auch in Größen bis 100x100mm erhältlich – groß genug auch für moderne, professionelle Sensoren, oder optimal für einfache Handhabung in den gängigen Fassungen für Amateurteleskope.
- Die Vergütung aller photometrischen Filter ist in der gleichen Technologie hergestellt wie die CMOS-optimierten Narrowband und LRGB-Filtern. Auch hier gilt die lebenslange Life-Coat™-Garantie.
Transmissionskurven der CMOS-optimierten Baader UBVRI Bessel Photometric Filter
Die nächste Generation: SLOAN-Filter
SDSS-Kamera mit den fünf verschiedenfarbigen Filtern vor jeweils sechs CCDs. ©: Sloan Digital Sky Survey
Im Jahr 2000 begann eine neue Ära der Photometrie: Mit dem Sloan Digital Sky Survey (SDSS) wurde mit einem 2,5 m-Teleskop am Apache Point Observatory (New Mexico, USA) ein Drittel des Himmels in fünf Wellenlängen durchmustert. Dabei kam eine Kamera mit insgesamt dreißig großen CCD-Chips mit je 2048×2048 Pixeln zum Einsatz, jeweils in fünf Reihen á sechs Sensoren. Vor den Sensoren war ein u'g'r'i'z'-Filtersatz für fünf nicht überlappende Wellenlängenfenster um 355,1, 468,6, 616,6, 748,0 und 893,2 nm angebracht; Lichtverschmutzung wie das Airglow bei 558nm und die Quecksilberlinie bei 546 nm werden dagegen ausgeblendet. Dieses System wurde auch für das Pan-STARRS-Projekt genutzt; die breite Datenbasis dieser beiden Durchmusterungen macht sie sehr gut geeignet für die Kalibrierung von Aufnahmen. Ein weiterer Vorteil sind die breiteren Transmissionsfenster, durch die sich schwächere Objekte in kürzerer Zeit vermessen lassen.
Transmissionskurven der neuen Baader SLOAN/SDSS (ugriz') Photometric Filter
Auch wenn die sechs Sloan-Filter eine andere Charakteristik haben als die UBVRI-Filter: Es gibt mittlerweile die passenden Algorithmen, um die Daten miteinander zu vergleichen bzw. ineinander umzurechnen. Daher gewinnen das Sloan-Photometrie-System immer mehr an Bedeutung. Zurzeit dominieren in Amateurkreisen noch die UBVRI-Filter, dennoch bieten wir nicht nur ungefasste Sloan-Filter für professionelle Teleskope an, sondern auch in den für Amateure gängigen Größen und Fassungen. In den nächsten Jahrzehnten ist zu erwarten, dass sich das Sloan-System auch in Amateurkreisen stärker verbreitet, daher sind auch die SLOAN-Filter von Baader Planetarium sowohl in den gängigen Filtergrößen für Amateurteleskope als auch im Großformat 100x100 mm erhältlich. Der SLOAN z' Filter gehört momentan nicht zum Lieferumfang, da seine Funktion in der Regel auch von dem UBVRI -I- Filter übernommen werden kann.
Auch bei den Sloan-Filtern kommt die gleiche Technologie zum Einsatz wie bei den CMOS-optimierten Narrowband und LRGB-Filtern. Auch hier gilt die lebenslange Life-Coat™-Garantie.
Bereit für die Zukunft
In einer Zeit, in der gängige Filtertypen oft ohne Vorwarnung vom Markt verschwiden, wollen wir mit diesen Filtern allen Anwendern eine Möglichkeit bieten, auf den bisherigen Daten aufzubauen, die mit UBVRI- oder Sloan-Filtern gewonnen wurden. Durch die langfristige Verfügbarkeit ist es auch Amateuren möglich, mit begrenztem Budget und kleinem Filtersatz einzusteigen, um ihn langfristig zu erweitern. Deshalb haben wir der Versuchung widerstanden, die Filterlinien zu verbessern, und alles daran gesetzt, die Filter in Haltbarkeit und Anwendbarkeit zu verbessern.
