Ein Erfahrungs- und Beobachtungsbericht zum neuen Baader Telezentrischem System TZ-3 und dem Research Grade (RG) Telekompressor (TC) 0.4fach für die Sonnenbeobachtung im H-alpha Licht mit SolarSpectrum Filter
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Einleitung
Eine erfolgreiche Sonnenbeobachtung im H-alpha Licht mit schmalbandigen Linienfiltern der Hersteller "SolarSpectrum" oder "Day Star" erfordert aus physikalisch-optischen Gründen ein annähernd paralleles Strahlenbündel mit einem Öffnungsverhältnis von ca. f/30 direkt vor dem Filter. Bei den heute üblichen, hoch geöffneten optischen Systeme von um die f/7 nicht ganz einfach. Ein solches Öffnungsverhältnis lässt sich entweder durch Abblenden der Objektivöffnung oder durch eine Brennweitenverlängerung mit einem "Telezentrischen System" (TZ) erzielen. TZ = siehe dazu auch die Ergänzung am Ende des Berichts.
Mein „Sonnenteleskop“ ist ein Astro Physics Refraktor von 155mm Öffnung und 1.085mm Brennweite, das primäre Öffnungsverhältnis ist somit f/7.
Um ohne eine Brennweitenverlängerung zu arbeiten, müsste die Teleskopöffnung auf ca. 35mm abgeblendet werden, um den f/30 Strahlengang zu realisieren. Dass das höchst unbefriedigend ist, sollte klar sein – die Detailauflösung solarer Strukturen ist stark eingeschränkt. Folgendes Bild zeigt als Beispiel die Teleskopöffnung meines Sonnenteleskops von links nach rechts mit einer Baader Irisblende abgeblendet auf 35,- 75- und 110mm Durchmesser.
Bislang habe ich mit dem Baader TZ-2 gearbeitet (2fache Brennweitenverlängerung), wobei für den f/30 Strahlengang das Objektiv auf 75mm abgeblendet werden musste (mittlere Blendenöffnung).
Doch schon oft hatte ich mir für Detailstudien in kurzen Zeitintervallen eine höhere Bildauflösung gewünscht, die aber eine größere Teleskopöffnung als 75mm voraussetzt. Das Baader TZ-4 erhöht die Brennweite meines Teleskops auf knapp 4.5m. Mein übliches Tagesseeing verhindert bei dieser Brennweite allerdings scharfe Bildergebnisse.
Mit dem neuen Baader TZ-3 geht mein Wunsch nach größerer Öffnung nun in Erfüllung. Entwickelt wurde das System zusammen mit dem Research Grade (RG) Telekompressor (TC) 0.4-fach für Teleskope mit einem primären Öffnungsverhältnis um die f/10. Der Einsatz des TZ-3 an meinem Teleskop ergibt eine sekundäre Brennweite von 3.250mm. Somit kann ich nun mit einer Teleskopöffnung von 110mm arbeiten und das ist bei meinen Seeingbedingungen mehr als ausreichend.
In den ersten drei Juni Wochen (an 7 Tagen) konnte ich den TZ-3 und auch den Reducer RG TC 04-fach ausführlich testen. Beide optische Komponenten wurden neu entwickelt und haben einen freien Durchlass von 46mm, passend zu den SolarSpectrum Research Grade Filter mit 46mm freier Öffnung. Mit einem Backfokus von 250mm sind sogar binokulare, visuelle H-alpha Beobachtungen möglich.
Da mein Hauptinteresse in der fotografischen H-alpha Beobachtung liegt, beschreibt dieser Bericht auch fast ausschließlich den fotografischen Einsatz des TZ-3 und des RG TC 0.4. Obwohl die Aktivität der H-alpha Sonne zur Zeit wirklich nicht „üppig“ zu nennen ist, gelangen mir jedoch einige Aufnahmen, die die Anwendung und die hohe optische Qualität aufzeigen.
Montage des Systems
Aufgrund der doch recht hohen Baulänge (die optimale Fokuslage liegt 250mm hinter dem letzten Linsenscheitel des TZ-3), ist das Telezentrische System bei mir in einem M68 Telekompendium montiert.
An dieses sind folgend SolarSpektrum Filter, für visuelle Beobachtungen das Baader SolarShield, Verlängerungen und Zenitprisma mit Okular oder die Webcam zur Fotografie über stabile 2 Zoll Anschlüsse mit einander verbunden.
Die Optik des TZ-3 sitzt dabei isoliert und verbiegungsfrei im Inneren des Kompendiums, welches über das große M68 Gewinde direkt mit dem Okularauszug verbunden ist.
Visuelle Beobachtung:
Erste visuelle Beobachtungen mit einem alten Orthoskopischen 40mm Okular von Zeiss (siehe Abbildung rechts oben) zeigen ein knackscharfes Sonnenbild mit detailreichen Strukturen, Oberflächenstrukturen, deutlichen Spikulen am Sonnenrand und Protuberanzen vor einem tiefschwarzen, streulichtfreiem Himmelshintergrund.
Zu visuellen Beobachtungen ein wichtiger Hinweis: Soll für die Bildumlenkung ein Baader Zenitspiegel eingesetzt werden, MUSS ein BBHS Spiegel mit Silberbeschichtung gewählt werden, weil normale Zenitspiegel bei der H-alpha Wellenlänge nur ungenügend Licht reflektieren. Ein Einsatz beliebiger Prismen zur Lichtumlenkung ist problemlos. Für die Fotografie ist dieser Hinweis irrelevant, da hier ohne Lichtumlenkung im gestreckten Strahlengang gearbeitet wird.
Fotografische Beobachtung:
Mein privates Hauptinteresse gilt der „Lucky Imaging“ Fotografie mit Webcam Videomodulen. So habe ich als erstes Testbilder aufgenommen, um einen Eindruck über Abbildungsmaßstab bei der dreifachen Brennweite – und vor allem dem des 0.4fachen RG Telekompressors - zu bekommen.
Folgendes Bild zeigt eine Protuberanz am Sonnenrand, die Rohavis wurden am 1. Juni aufgenommen.
Die Länge der Protuberanz wurde in waagerechter Richtung einfach mit Photoshop ausgemessen und damit der Reduktionsfaktor des RG TC 0.4fach bestimmt.
Das obere Bild zeigt die Protuberanz, aufgenommen mit dem TZ-3 bei einer Brennweite von 3.250mm (grün).
Das mittlere Bild (blau) zeigt die Protuberanz, aufgenommen mit dem RG TC 0.4, der direkt hinter dem H-alpha Filter montiert wird, wobei der Kamerachip ziemlich genau im gefordertem Abstand von 76mm hinter dem Kompressor. Der Reduktionsfaktor liegt tatsächlich bei 0.4fach bei dann einer effektiven Brennweite von nur noch 1.300mm.
Ein solches Protuberanzenbild sagt natürlich noch nichts über die Randschärfe des Gesichtsfeldes aus, aber spätere Testaufnahmen der Sonnenoberfläche haben gezeigt, dass die Abbildungsqualität des RG TC 04 über das gesamte Feld gleichmäßig sehr gut ist.
Da mir vom Einsatz meines TZ-2 Systems mit dem alten TC 0.7fach Telekompressors bekannt war, dass der Reduktionsfaktor noch verkleinert werden kann, wenn man den Abstand zwischen Kompressor und Aufnahmechip vergrößert, habe ich dies auch am RG TC 0.4 ausprobiert und den Abstand von 76 mm mit einer 15mm T2 Hülse weiter verlängert (unteres Bild, rot). Der Reduktionsfaktor verringert sich dabei von 0.4- auf 0.3fach und die resultierende Brennweite beträgt dann nur noch 975mm.
Somit lässt sich der Reduktionsfaktor ziemlich variabel einstellen. Verkürzt man die geforderten 76mm erhöht sich der Faktor auf über 0.4fach, verlängert man die 76mm verkleinert sich der Reduktionsfaktor unter 0.4fach.
Somit lässt sich das komplette System sehr variabel den vorhandenen Seeingbedingungen anpassen. Dies ist für mich ein sehr wichtiger Punkt, denn das Tagesseeing ist an meinem Beobachtungsstandort alles andere als optimal.
Doch nun möchte ich einige Test- und Vergleichsbilder zeigen, die ich zwischen dem 1. und 19. Juni 2017 mit dem TZ-3 und dem RG TC 04fach mit folgendem Equipment aufgenommen habe
- Teleskop: Astro Physics EDF Refraktor, abgeblendet mit einem Baader D-ERF Filter auf 110mm Öffnung.
- H-alpha Filter: SolarSpektrum Advanced Observer mit einer Halbwertsbreite von 0.5 Angstroem und
- Kamera: Videomodul Celestron SkyRis 445M, Rohavis von jeweils 2.000 Einzelbilder, davon jeweils 200 frames gestackt. Video- und Bildbearbeitung mit AviStack und Photoshop CS2
Das erste Bildbeispiel zeigt den Vergleich des Sonnenflecks NOA 2662 am 18. (links) und am 19. Juni (rechts), aufgenommen mit dem Baader TZ-3 bei 110mm Öffnung und 3.250mm Brennweite.
NOAA 2662 war einer der sehr seltenen Sonnenflecken, dessen Penumbra von einem hellen Ring umgeben ist. Deutlich ist auch in beiden Bildern die Superpenumbra sichtbar, die die normale Penumbra spiralförmig umgibt. Das Bildfeld ist gleichmäßig scharf, die Bildauflösung hoch, deutlich kleiner als 1 Bogensekunde.
Das zweite Beispiel demonstriert die Brennweitenreduzierung mit dem RG TC 04 Reducer und zeigt ein H-alpha Aktivitätsgebiet (ohne sichtbare Sonnenflecken im Weißlicht) am 1. Juni. Links aufgenommen mit dem TZ-3 bei f = 3.250mm und rechts mit dem hinter dem Filter montierten Reducer RG TC 04 mit f = 1.300mm.
Deutlich sichtbar ist die hohe Detailauflösung (< 1 Bogensekunde) im linken Bild (TZ-3). Das rechte Bild zeigt im Vergleich sehr deutlich die Zunahme des abgebildeten Gesichtsfeldes beim Einsatz der Brennweitenreduzierung mit dem RG TC 0.4fach. Das Bild ist über das gesamte Gesichtsfeld bis in die Bildecken gleichmäßig „knackscharf“.
Das nächste Bild zeigt ein Beispiel, wo der Einsatz der Brennweitenreduzierung sinnvoll ist. Der Vergleich zeigt eine größere Protuberanzengruppe vom 5. Juni, links aufgenommen mit dem TZ-3 und rechts mit Reducer RG TC 04.
Die lange Brennweite des TZ-3 zeigt dabei nur einen Teil der Protuberanzengruppe. Erst die Reduzierung der Brennweite zeigt bei dem dann größeren Gesichtsfeld die komplette Gruppe. Die Abdeckung der Sonnenoberfläche erfolgte nachträglich mit einer Maske in der Bildbearbeitung.
Das nächste Beispiel zeigt das Aktivitätsgebiet NOAA 2662 am 18. Juni, wo es lohnend war, den Reduktionsfaktor von 0.4fach durch Einsatz einer 15mm T2 Verlängerung zwischen Reducer und Aufnahmechip auf 0.3fach zu verkürzen, um das abgebildete Feld zu vergrößern.
Von links nach rechts: TZ-3 (f = 3.250mm), TZ-3 + RG TC 04 (f = 1.300mm) und rechts TZ-3 + RG TC 04 + 15mm T2 Hülse (f = 975mm). Durch die Vergrößerung des Feldes im rechten Bild wird ein weiteres, großes Filament gleichzeitig mit abgebildet.
Ein weiteres Beispiel für den Einsatz einer T2 Verlängerung zeigt der folgende Vergleich. Es zeigt die aktive Region NOAA 2661, aufgenommen am 2. Juni. Bildfolge wie oben, deutlich sichtbar die Zunahme des Gesichtsfeldes bei reduzierter Brennweite.
Ein weiteres Beispiel für den sinnvollen Einsatz des RG TC 04 sind die Aufnahmen von größeren Gebieten mit Mosaik- oder Panoramatechnik. Das Bild zeigt ein 2er Mosaik, aufgenommen am 18. Juni mit dem RG TC 04. Links die Region NOAA 2662 mit zwei großen Filamenten und rechts NOAA 2663, schon dicht am Sonnenrand.
Als letztes Beispiel zeige ich den Vergleich einer aktiven H-alpha Region (ohne sichtbaren Sonnenfleck im Weißlicht), aufgenommen jeweils mit dem TZ-3 bei f = 3.250mm Brennweite und 110mm Öffnung.
Die Bilder, aufgenommen am 1. und 2. Juni, zeigen die Veränderung in einer aktiven H-alpha Region im Abstand von nur 24 Stunden. Das Bild soll demonstrieren, dass es sich mit den langen Brennweiten des TZ-3 - auch zu Zeiten der sehr niedrigen Sonnenaktivität - durchaus lohnt, detaillierte Sonnenbeobachtungen durchzuführen!
Mein persönliches Fazit zum Baader TZ-3/RG TZ-0.4:
Wie schon das Baader TZ-2 - eingesetzt zusammen mit dem TC 0.7fach – ist das neue TZ-3 zusammen mit dem RG TZ 0.4fach ein ausgesprochen variables System für die Sonnenbeobachtung im H-alpha Licht.
Es ist über die flexible Brennweitenreduzierung beliebig an Seeinbedingungen anpassbar. Bilder, aufgenommen mit dem TZ-3 zeigen eine enorme Detailfülle, die Bildauflösung liegt bei 110mm Öffnung unter 1 Bogensekunde und die Bilder sind über das komplette Gesichtsfeld „knackscharf“ bis zum Bildfeldrand.
Durch die variable Brennweitenreduzierung mit dem RG TC 0.4fach und gegebenenfalls einer zusätzlichen T2 Verlängerung habe ich aktuelle Seeingbedingungen und geforderte Gesichtsfeldgrößen optimal unter Kontrolle. Ein weiterer Vorteil des RG TC 0.4: die Belichtungszeiten der Einzelbilder bei der Aufnahme eines avifiles reduzieren sich dramatisch und auch bei Mosaiken gibt es Zeitersparnisse, allein durch den Umstand, dass weniger Bildsegmente erforderlich sind.
Alles in allem für mich eine optimale Lösung, um mein Sonnenteleskop mit einer Öffnung von 110mm betreiben zu können, von daher
5 Sterne für Mechanik und optische Performance des TZ-3/RG TC 0.4fach und noch einmal 5 Sterne für die Firma Baader Planetarium, die immer wieder durch eigene Entwicklungen die Beobachtungsmöglichkeiten der Amateursonnenbeobachtung erweitert und damit bereichert .
Wolfgang Paech im Juli 2017.
Anmerkung zu Telezentrischen Systemen
Telezentrische Systeme sind NICHT mit Barlowlinsen gleichzusetzen! Barlowlinsen verlängern zwar ebenfalls die primäre Brennweite eines Teleskops, erzeugen aber kein parallelen Strahlengang.
NUR mit einem Telezentrischem System entsteht ein paralleles Strahlenbündel und NUR damit ist eine gleichmäßige Darstellung chromosphärischen Strukturen über das gesamte Bildfeld des Teleskops gewährleistet.
WICHTIGER HINWEIS
TZ-Systeme sind essentiell für die Funktion von Solar Spectrum Filtern.
Bitte nehmen Sie zur Kenntnis, dass man für die H-alpha-Beobachtung unterhalb von 1 Ang Halbwertsbreite (FWHM) unbedingt einen telezentrischen Ansatz braucht, um das empfohlene Öffnungsverhältnis von f/30 bis (vorzugsweise) f/40 zu erreichen! Denn ausschliesslich mit einem telezentrischen Ansatz kann man diesen perfekt parallelen Strahlengang herstellen der für die uneingeschränkte Funktion eines so komplizierten Etalons unabdingbar ist.
Das ist eine ZWINGENDE Voraussetzung. Man könnte ein Teleskop auch optisch - oder mittels einer Barlowlinse - auf ein Öffnungsverhältnis von f/30 bringen, aber das heisst keineswegs dass dadurch ein paralleler Strahlengang entsteht. Ein weiterhin leicht konischer Strahlengang mit f/30 würde jedoch bei einem Etalon mit 0.5 Ang FWHM nur den Kontrast liefern als hätte der Filter eine Durchlassbreite (FWHM) von 0.7 Ang oder noch viel schlechter.
Es muss nicht unbedingt ein TZ-4 sein. Das neue ist von der Optikrechnung her wesentlich besser als das 20 Jahre ältere TZ-4. Es macht also Sinn, dass man z.B. mit einem TZ-3 RG beginnt und lieber die Teleskopöffnung so abblendet, dass f/30 entsteht. Dadurch bleibt der Kontrast viel besser als mit einem schlecht angepasstem System, wo z.B. das ältere TZ-4 eine kleinere freie Öffnung hat als es das Solar Spectrum-Etalon erfordern würde. Auf längere Sicht ist ein neu gerechnetes, grosses RG TZ-4 in Vorbereitung - es lohnt sich darauf zu warten und sich mit dem TZ-3 in die h-alpha-Beobachtung einzuarbeiten. Später wird man sicher beide Systeme (RG-TZ-3 und RG-TZ-4) benötigen und jeweils nach Bedarf die Teleskopöffnung passend abblenden.
Erst NACH dem H-alpha-Etalon kann man dann den mittels des neuen ResearchGrade Telekompressor 0.4 die Bildfeldgrösse erweitern
Grundsätzlich - eine Barlowlinse hat in einem H-alpha-System nichts zu suchen!
Über den Autor: Wolfgang Paech
Dipl. Ing. Wolfgang Paech betreibt Astronomie seit nunmehr über 50 Jahren. Neben seinen zahlreichen Erfahrungen mit Sternwarten-Kuppeln aller Art sind seine Kerngebiete die Sonne und der Mond. Auf der Website www.chamaeleon-observatory-onjala.de finden Sie einen kompletten Mondatlas, aufgenommen mit seiner Standardtechnik. Aber auch in Sachen Deep-Sky und Planeten kann ihm, als langjährig erfahrenem Astrofotograf, niemand etwas vormachen.
Die 50+ Jahre Amateurastronomie mit vielen weiteren Bereichen, wie z.B. der Restaurierung historischer Amateurteleskope, Polarlichtreisen und vielem mehr sind auf seiner privaten Webseite unter www.astrotech-hannover.de aufbereitet.
