Erreichbarkeit von großer fotograph. Tiefe

Hallo Andreas,
kannst du nochmal die Parameter von deinem APO dazuschreiben, Apertur=80mm hatte ich mitbekommen.
Macht übrigens nicht viel Arbeit, gebe ich halt nur in die Tabelle ein. Die Canon1100DA hat zwar eine QE von 35% lt. Sensorgen.org, aber da die Farbfilter drauf sind, sind es dann über den kompletten VIS-Bereich (400-700nm) gemittelt nur etwa 15%. Kann man sicherlich nochmal diskutieren.
Viele Grüße
Tino

Hallo Andreas,
der C9.25 mit der Canon 1100DA macht bezüglich Tiefe keine besonders gute Figur, hauptsächlich weil das 4" Seeing den Spot bei der langen Brennweite über ziemlich viele der "kleinen" Pixel verteilt, etwa 60. In 60s ist man dann für SN=3 bei etwa 15,9mag. Wenn man 60 Bilder stackt kommt man auf etwa 17,1mag. Mit 600 Bildern a 60s kommt man gerade mal auf 17,8mag. Hier bremst zusätzlich der helle Himmelshintergrund schon ziemlich, viel tiefer kommt man also nicht.
1x60s 15,9mag
60x60s 17,1mag
600x60s 17,8mag

Ein besseres Seeing, bspw. 3" ergibt:
1x60s 16,5mag
60x60s 17,7mag
600x60s 18,4mag

Mit zusätzlich besserem Himmel ~21mag/" ergibt sich:
1x60s 16,8mag
60x60s 18,0mag
600x60s 18,7mag

Ein schlechtes Seeing und somit ein großer Spot sind also ein ziemlicher Spielverderber. Der Ralf (30sec) nutzt diesen Umstand aus, da bei den kurzen Belichtungen die Sterne schön klein bleiben und kommt somit schön tief.
Gruß Tino

Hallo

das wäre wohl gut das C9 im Faststarmodus zu betreiben, weinger Guideprobleme und besser für die kleinen Pixel.
Ein Newton ist natürlich vom Preis günstiger.... aber auch nicht mit ganz so schneller Öffung.
Für nur Sterne, die nicht vergrößerbar sind, könntest du aber auch den Apo mit 0,6 Reducer verwenden, aber wenn das Arrydisk des Sternes schon jetzt in einem Pixel Platz findet bringt auch das für Punktlichtquellen keinen Gewinn mehr.
Den maximalen Gewinn hast du eigentlich wenn du das gesammelte Licht in 1 Pixel quetschst, und es kann nur ankommen was vorn in die Öffnung reinkommt.

Gruß Frank

Hallo Andreas,
die Werte für den APO und den Newton(4" Seeing und 19mag/")

<b>80mm/F6:</b>
1x60s 17,2mag
60x60s 19,5mag
600x60s 20,7mag
Spot nimmt flächenmäßig etwa 2,8Pixel ein. (leichtes Undersampling)

<b>80mm/F4,8:</b>
1x60s 17,8mag
60x60s 20,0mag
600x60s 21,3mag
Spot nimmt flächenmäßig etwa 1,6Pixel ein. (Undersampling)

<b>Newton 150mm/F4:</b>
1x60s 17,8mag
60x60s 20,0mag
600x60s 21,3mag
Spot nimmt flächenmäßig etwa 4Pixel ein. (Sampling ok)

Viele Grüße Tino

ps. Rohsummenstack ist keine Pflicht, das SN sollte eigentlich trotz linearen Stretchens gleich bleiben, das Rauschen wird ja gleichmäßig mitverstärkt. Gradationskurven sind nicht so gut.

Hallo Andreas

mit dem Hyperstar hast du recht, teuer und die Kamera, bei einer Asi1600 wäre das eher machbar.

Reducer... ist die Frage ob der Reducer die Sterne verkleinert und ob das Sinnvoll ist, musst du nachsehen ob der Stern bei der Canon wesentlich mehr wie vier Pixel füllt, der Horror wäre ja wenn du bei Bayermaske einen blauen Stern auf ein rotes Pixel belichtest.
Du brauchst eine SW Kamera um Sinnvoll Grenzgrößen zu bestimmen.

Gruß Frank

Hallo Tino,

sehr interessante Zahlen sind das!

Ich hätte nicht erwartet, dass ein 80 mm Refraktor so viel schwächere Sterne liefert als ein Celestron mit immerhin 240 mm Öffnung. Die relativen Werte für 80 mm erscheinen mir plausibel, wenn die Belichtungszeit um einen Faktor N verlängert wird, kann man Wurzel N schwächere Sterne erkennen. Wird die Belichtunszeit von 1 Minute auf 10 Stunden verlängert bekommt man Wurzel 600, also etwa 3.5 mag schwächere Sterne.

Warum klappt dies bei dem Celestron nicht, da beträgt der Gewinn von 1 Minute auf 10 Stunden nur magere 1.9 mag, also einen Faktor 5,7 statt der erwarteten knapp 25? Die Gesamtzahl der erzeugten Photoelektronen müsste doch mit der Belichtunszeit linear wachsen. Ist das Signal Rauschverhältnis pro Pixel berechnet? Falls dies so ist, müsste man im Grunde per Pixelbinning zu deutlich schwächeren Sternen kommen, da die Gesamtzahl der Photoelektronen von einem Stern im Verglich zu dem Rauschen auf der einem Stern entsprechenden Hintergrundfläche relevant ist. Oder wird alles durch das vielfache Ausleserauschen dominiert?

beste Grüße

Thomas

p.s. die Ergebnisse des Vergleichs zwischen 80 mm f/4.8 und 150 mm f/4 verstehe ich auch nicht, ganz grob unterscheiden sich die Geräte um einen Faktor 2 in der Öffnung, die Beleuchtungstärke der Pixel ist praktisch identisch. Beide Geräte liefern nach deinen Zahlen exakt die gleiche Grenzgröße obwohl das größere Gerät etwas 4 mal mehr Pixel pro Stern belichtet? Das ist die vierfache Information, also im Grunde das selbe, als wenn ich mit dem kleiner Teleskop 4 Aufnahmen machen würde.

Hallo Andreas, hallo Thomas, hallo Frank,
ich denke, dass es wirklich ziemlich wichtig ist, das die Sternabbildung nicht zu groß ist, zumindest im Bezug auf die Pixelgröße. Ein gutes Sampling wirkt dann bezüglich Tiefe oftmals mehr als der Rest. Für schlechte Seeingverhältnisse sind die kurzbrennweitigen Apos wohl das Mittel der Wahl. Lange Brennweiten sind wohl eher bei gutem Seeing und/oder Kurzbelichtungen angesagt. Prinzipiell sollte aber ein kurzbrennweitiger Spiegler mit großer Apertur die Apos noch toppen. Aber der Spot sollte halt auch nicht kleiner als die Pixel werden, dann wird wieder schlechter. Der Hyperstar ist wohl für die kleinpixelige ASI1600 optimal, wenn man die Fokussierung gut im Griff hat. Im allgemeinen ist noch zu sagen, dass das Stacking mit einer bestimmten Anzahl von Bildern immer ineffektiver wird, da die Steigerung nur mit der Wurzel der Anzahl der Bilder erfolgt. Dies gilt nur für normale Addition der Bilder. Das Stacking mittels Median ist nochmal etwa um den Faktor 0,8xAnzahl der Bilder schlechter. (==&gt;)Thomas: Ich habe mir die Berechnungen für den Celestron nochmal angeschaut und du hast recht, hatte es falsch abgelesen. Das Stacking mit 60 Bildern bewirkt eine Addition +2,2mag, bei 600Bildern sinds 3,5mag. Hier nochmal die berichtigten Werte für den C9.25:

"1x60s 15,9mag
60x60s 18,1mag
600x60s 19,4mag

Ein besseres Seeing, bspw. 3" ergibt:
1x60s 16,5mag
60x60s 18,7mag
600x60s 20,0mag

Mit zusätzlich besserem Himmel ~21mag/" ergibt sich:
1x60s 16,8mag
60x60s 19,0mag
600x60s 20,3mag"

Viele Grüße Tino

Und nochmal hallo Thomas,
der Newton hat halt eine schlechtere Transmission, da der Spiegel abschattet und die Reflexion pro Spiegel wohl eher 92% beträgt. Mit einer linearen Obstruktion von 30% beträgt die Gesamttransmission nur noch 65%. Der Apo ist auch hier mit den gut entspiegelten (98-99%) Linsenflächen im Vorteil. Bei angenommen 4 Linsenflächen sinds 85% Transmission. Wenn die Linsen verkittet sind sinds weniger Flächen und es sind noch weniger Verluste.
Viele Grüße Tino

Hallo Tino,

vielen Dank für die Erläuterungen.

Ich frage dennoch nochmal nach, denn mich wundert, dass die größeren Teleskope so schlecht im Vergleich zum kleinen Apo abschneiden. Wie ist die Grenzgröße berechnet, aus dem Signal Rauschverhältnis pro Pixel oder das Signal-Rauschverhältnis über die gesamte Fläche, die ein Stern abdeckt? Nur mal als Gedankenexperiment, der 80 mm f/6 Apo im Vergleich mit einem 240 mm Apo ebenfalls f/6. Die Beleuchtungsstärke ist identisch, er sammelt aber 9x mehr Licht, ich würde einen Gewinn vom Fakor 3 also 1.2 mag gegenüber dem 80 mm Apo erwarten. Der C9.25 mit 235 mm Öffnung liefert nach deiner Rechnung aber 1,3 mag weniger als das 80 mm Gerät, also ergibt sich eine Differenz von 2.5 mag, wie will man die durch die unterschiedliche Transmission erklären? Im Falle der beiden Apos kann man das Bild des größeren Gerätes in der Nachbeabeitungssoftware duch Binning von 3x3 Pixel zu einem Pixel in ein Bild umwandeln, das dem Informationsgehalt von 9 Bildern der gleichen Belichtungszeit des 80 mm Gerätes entspricht, insgeamt 9 mal mehr Photonen pro Pixel. Ausleserauschen und Dunkelstrom haben bei dieser Betrachtung auf das Ergebnis gar keinen Einfluss.

Was für ein Ergebnis bekommst du mit deinem Program für einen 240 mm f/6 Apo?

beste Grüße

Thomas

Hallo Thomas,
ich war mir auch nicht sicher und habe nochmal nachgeschaut. Das Signalrauschverhältnis beinhaltet auch die Anzahl der Pixel über die gemittelt wird. Diese geht mit der Wurzel ein. Dh. wenn sich der Spot über 1 Pixel erstreckt ist das SNR doppelt so hoch, wie wenn sich der Spot über 4 Pixel erstreckt. Das C9 hat bei dem schlechten Seeing einen Spot mit 60 Pixeln, sodass hier das SNR theoretisch 4,6 mal schlechter ist als das SNR des 2,8Pixel-Spots des 80/F6 APOs. Naja, so richtig hab ichs vielleicht auch noch nicht verstanden.
Gruß Tino

Hallo Tino,

wieso geht die Zahl der Pixel in das Signal-Rauschverhältnis mit der Wurzel ein? Hast du mal verschiedene Öffnungen bei gleichen öffnungsverhältnis verglichen, wie ich schon schrieb 80 mm f/6 und 240 mm f/6. In beiden Fällen ist der Spot größer als ein Pixel, was kommt bei 240 mm als Grenzgröße im Vergleich zu 80 mm heraus?

beste Grüße

Thomas

Hallo Andreas, hallo Thomas,
ich komme heute leider erst dazu zu antworten. Ich habe leider noch einen Fehler in meiner Berechnungstabelle gefunden. Prinzipiell beziehe ich mich auf die sogenannte CCD-Equation, in diesem Artikel (http://www.astro.gsu.edu/~bent…/handouts/merline1995.pdf) unter Punkt 2H "CCD-Equation" beschrieben. Das Rauschen setzt sich danach aus der Kombination folgender Rauschterme zusammen: Schrotrauschen, Ausleserauschen, Rauschen aufgrund des Himmelshintergrunds und Thermisches Rauschen. Zusätzlich ist hier auch dargestellt, dass die Anzahl der beleuchteten Pixel im Spot mit in das Rauschen eingeht, im Endeffekt mit der Wurzel. Dh. je großflächiger der Spot ist, desto schlechter ist das SNR. Ich hatte bei meinen Berechnungen das SNR auf den einzelnen Pixel bezogen. Ich werde die vorher geposteten Berechungen morgen nochmal korrigieren und denke das dann alles ok ist. Eine Dokumentation der Tabellenberechnungen werden ich noch anfertigen und würde die Exceltabelle allen Interessierten zur Verfügung stellen.
Gruß Tino

Hallo Tino,

vielen Dank, das finde ich beruhigend, ich war etwas nachdenklich geworden, und hatte versucht rein empirisch aus bekannten Beobachtungsdaten die weiter oben genannte Formel (leicht geänderte Form) zu kalibrieren.

Hier das Ergebnis für die stellare Grenzgröße M (in mag)

M = 2.1 + 1.25 log ( D^2*t*Q*T/d^2) + 0,5 m

wobei D die Öffnung in mm, d der Winkeldurchmesser des Sterns (seeing) in Bogensekunden , t die Belichtungszeit in s, Q die Quantenausbeute des Sensors, T die gesamte Transmission ( Himmels- * Teleskoptransmission), m die Flächenhelligkeit des Himmels in mag/arc sec^2. Zur Kalibrierung habe ich einen Wert für das 2,2 m ESO Teleskop, M= 25.0 mag (für S/N=5) verwendet, t=1000 s, Q= 0,5, T=0,7, d=0,65 arcsec, m= 21.8 mag/arcsec^2.

Für Andreas Parameter (D=80 mm, 5400 s, d= 4 arcsec , 19 mag/arcsec^2, für T=0,8 Q=0,5 angenommen) ergibt sich M= 19,0 mag, bei dunklerem Himmel (20 mag/arcsec^2 ) wären es M=19,5 mag, also etwas niedriger als die 19.8 mag die Andreas bestimmt hat.

Die so abgeschätzten Werte sind sicher recht grob, denn bis auf die Quantenausbeute ist angenommen, dass der Detektor perfekt ist, also kein Dunkelstrom, Ausleserauschen etc. Ich bin auf deine neuen Ergebnisse gespannt.

Beste Grüße

Thomas

Hallo Andreas,
die unterschiedliche Brennweite bewirkt einen unterschiedlichen Abbildungsmaßstab, dh. der konstante Winkeldurchmesser(Seeingbegrenzt bspw. 4"), wird unterschiedlich groß abgebildet. Dies beeinflusst dann die Spotgröße und somit die Anzahl der Pixel im Spot und geht mit der Wurzel ein. Dh. größere F-Zahl (f/4,8 ist größer als f/6), kleinerer Spot, weniger Pixel beleuchtet, höhere SNR, höhere Grenzgröße. Es gibt aber einen Showstopper und zwar die Helligkeit des Himmelshintergrundes. Beim lichtstärkeren Teleskop macht sich die Hintergrundhelligkeit stärker bemerkbar. Und natürlich wenn der Spot kleiner als der Pixel wird (Undersampling).
Gruß Tino

Hallo,
hier die nochmals korrigierten Werte zum Vergleich:
"
80mm/F6:
1x60s 17,2mag (Neu: 18,1mag)
60x60s 19,5mag (Neu: 20,4mag)
600x60s 20,7mag (Neu: 21,6mag)
Spot nimmt flächenmäßig etwa 2,8Pixel ein. (leichtes Undersampling)

80mm/F4,8:
1x60s 17,8mag (Neu: 18,2mag)
60x60s 20,0mag (Neu: 20,5mag)
600x60s 21,3mag (Neu: 21,7mag)
Spot nimmt flächenmäßig etwa 1,6Pixel ein. (Undersampling)

Newton 150mm/F4:
1x60s 17,8mag (Neu: 18,7mag)
60x60s 20,0mag (Neu: 21,0mag)
600x60s 21,3mag (Neu: 22,2mag)
Spot nimmt flächenmäßig etwa 4Pixel ein. (Sampling ok)

Und nochmal der Vergleich zum C9.25 zur Rehabilitation des Selben.
1x60s 15,9mag (Neu: 18,2mag)
60x60s 18,1mag (Neu: 20,5mag)
600x60s 19,4mag (Neu: 21,7mag)
Spot nimmt flächenmäßig etwa 60Pixel ein. (Oversampling)
"
Die Fehlberechnung kam Zustande, da sich die Anzahl der Pixel nur mit der Wurzel auf die SNR auswirkt und nicht voll, sorry. Deshalb war auch das C9.25 besonders benachteiligt.
Trotzdem ist zu sehen, dass die größere Öffnung des C9.25 durch den größeren Spot wieder fast zunichte gemacht wird.

Der 260/F6 Apo landet in diesem Zusammenhang bei:
1x60s 19,0mag
60x60s 21,3mag
600x60s 22,5mag
Spot nimmt flächenmäßig etwa 25Pixel ein. (Oversampling)

Für das La-Silla 2,2m F/8 ergeben sich mit meiner Tabelle:
1x1000s SNR=5 Grenzgröße=25,5mag
Hier ist der Spot beim 0,65" Seeing etwa 55um groß, worin etwa 8 der 20um-Pixel platzfinden.
In 1s ist man schon bei 20,9mag (SN=3).
Bei 25Bildern/s würde man bei 17,5mag landen, wenn auch nicht mit den verwendeten CCDs.

Gruß Tino

Hallo Tino,

vielen Dank für die neuen Zahlen, sie klingen viel plausibler. Ein Punkt wundert mich allerdings immer noch. Wieso schneidet der C 9,25 so schlecht ab? Liegt dies am Dunkelstrom und/oder Ausleserauschen des speziellen Detektors? Wenn beides vernachlässigbar klein ist sollte die Grenzgröße doch gar nicht vom Öffnungsverhältnis sondern nur von der Öffnung abhängen, wenn alle anderen Parameter unverändert bleiben.

beste Grüße

Thomas