Erste Erfahrungen mit der Skywatcher Merlin SynScan AZ (mit Tischstativ)

Am Abend des 8. April 2019 war der Elmshorner Himmel wolkenlos. Die Astronomische Dämmerung endete um 22:22 Uhr MESZ, da stand der noch junge Mond (12% beleuchtet) tief im Westen. Da der Mond noch nicht störte, beschloß ich eine neue Lichtkurve von 433 Eros aufzunehmen. 433 Eros stand an diesem Abend nur 1,7° entfernt von dem offenen Sternhaufen M48 im Sternbild Wasserschlange. Beide paßten also gut zusammen in das Gesichtsfeld (7,6° x 4,8°) des 85 mm Objektivs.

Nach der Eingabe von Uhrzeit und Datum und der Bestätigung des Beobachtungsortes und der Zeitzone begann das "2 stars alignment". Der erste bekannte Stern in der Auswahl von Ausrichtungssternen war Bellatrix (die rechte Schulter des Orion). Dieser Stern wurde dann ins Fadenkreutz der Sucherkamera gebracht und anschließend im Bild der Hauptkamera zentriert. Dafür lassen sich die passenden Drehgeschwindigkeiten mit der Rate-Taste einstellen.

Als zweiten Ausrichtungsstern wählte ich Regulus. Dann fuhr die Montierung zu der Stelle am Himmel, wo sie Regulus vermutete. Der war noch ein gutes Stück entfernt. Aber nach Zentrieren in der Sucherkamera und dann in der Hauptkamera zeigte die Handsteuerung "alignment successful". Dann mit der M-Taste ein GoTo M48 und wenig später war der offene Sternhaufen im Bildzentrum der Hauptkamera zu sehen.

Um 22:13 MESZ begann die erste Bildserie von 180 x 20 Sekunden mit Offenblende (1,4), 200 gain und -10°C Sensortemperatur. Nach einer Stunde war diese Serie fertig und M48 immer noch im Bildzentrum. Daraufhin begann eine zweite Bildserie mit denselben Einstellungen, sie endete um 00:14 MESZ. Jeweils 9 Bilder wurden addiert, so entstanden zwei Serien von 20 x 3 Minuten.

Ergebnisse

Vom ersten bis zum letzten Summenbild der ersten Stunde wanderte das Bildzentrum um 5' in Rektaszension und um 10' in Deklination, insgesamt also um etwa 11'. Von Einzelbild zu Einzelbild sind das knapp (11'/172) vier Bogensekunden. Bei der zweiten Serie war der Versatz 8' in Rektaszension und 8' in Deklination. Das sind wieder insgesamt 11' und knapp vier Bogensekunden von Einzelbild zu Einzelbild. Die verwendete Kamera-Objektiv Kombination hat eine Bayermatrix von 28 x 28 Bogensekunden. Da könnte wesentlich länger belichtet werden - wenn da nicht die Bildfeldrotation wäre.

Vom ersten bis zum letzten Summenbild der ersten Stunde drehte sich das Bildfeld um 7,5°, bei der zweiten Serie waren es nur noch 5,4°. Von Einzelbild zu Einzelbild sind das immerhin Drehungen von durchschnittlich 157" und 113". Der Sensor der ASI 174 ist 11,31 x 7,13 mm groß, die halbe Diagonale beträgt 6,68 mm. Auf diese Entfernung macht ein Winkel von 157" einen Versatz von 0,0051 mm. Die Bayermatrix ist 0,0117 x 0,0117 mm groß. Die Bildfelddrehung war hier bei einer Belichtungszeit von 20 Sekunden pro Einzelbild noch kein Problem.

Allgemein berechnet sich die Bildfelddrehung in Grad/Stunde als 15,04° * cos(geogr.Breite) * cos (Azimut) / cos(Höhe). Genau im Osten oder Westen verschwindet die Bildfelddrehung vollständig. Am größten wird sie genau im Süden oder Norden und wächst mit zunehmender Höhe. Bei meiner geografischen Breite von 53,7695° beträgt die Bildfelddrehung für eine Höhe von 60° (im Norden oderr Süden) maximal 17,8 Grad/Stunde. Da ich von Fensterbrettern aus fotografiere, die durch die Dachrinnen nur einen Blick bis kurz über 60° Höhe zulassen, sollten Belichtungszeiten von 20 Sekunden überall möglich sein ohne daß die Bildfelddrehung sichtbar wird. Im Osten und im Westen sollten Belichtungszeiten von einer Minute möglich sein.

433 Eros

Von den Summenbildern wurde ein Ausschnitt von 2,5° x 2,5° um 433 Eros in Astrometrica ausgewertet. Als Referenzkatalog diente NOMAD mit "upper limit" 10,0 mag und "lower limit" 12,0 mag. Damit wurden pro Bild etwa 100 Referenzsterne mit einem "photometric limit" von ±0,10 mag gefunden.

Am Beginn der Messungen stand 433 Eros dicht bei einem etwa gleich hellen Stern, von dem er sich langsam entfernte. Deshalb habe ich den Aperture Radius für die Messungen von den sonst benutzten 5 Pixeln auf 3 Pixel verkleinert. Dadurch beschränkt sich der Einfluss des Nachbarsterns auf die Messungen In den ersten zehn Summenbildern (bis 22:43,6 MESZ).


Helligkeit von 433 Eros am 8.4.2019, gleitende 3-er Mittel der Messungen, waagerecht Minuten seit 22 Uhr MESZ

Gegen 00:01MESZ ist ein Maximum der Lichtkurve sichtbar. Da die Rotationsperiode (mit zwei Maxima und zwei Minima) 316 Minuten beträgt, sollte das vorhergehende Minimum 79 Minuten früher gegen 22: 42 passiert sein - das paßt gut zum Verlauf der Lichtkurve. Der Helligkeitsabfall am Anfang der Lichtkurve beruht demnach auf einer Kombination von einem realen Helligkeitsabfall von 433 Eros und dem schwindenden Einfluß des Nachbarsterns. Der Helligkeitsabfall erscheint dadurch übertrieben groß.

Um einen Eindruck von der Qualität der Messungen zu bekommen, habe ich aus dem Astrometrica-Log drei Sterne in der Nähe von 433 Eros herausgesucht und die Mittelwerte ihrer Helligkeiten aus den Werten der letzten 20 Bilder bestimmt:

Meine Messungen stimmen innerhalb der Fehlergrenzen überein mit den Werten aus dem APASS-Katalog der AAVSO. Um auch einen Eindruck von der Qualität des Elmshorner Stadthimmels zu bekommen, habe ich die Helligkeit des Himmelshintergrundes in Fitswork als Mittelwert eines sternleeren Bereichs in der Nähe von 433 Eros bestimmt und dann in Magnituden pro Quadratbogensekunden umgerechnet mit ZP - 2,5 * LOG10(ADU/14,2/14,2). Dabei ist 14,2 die Pixelgröße in Bogensekunden, ADU die durchschnittliche Himmelshelligkeit pro Pixel und ZP der von Astrometrica ermittelte Zero Point für das jeweilige Bild.


Himmelshelligkeit bei 433 Eros in Magnituden pro Quadratbogensekunde am 8.4.2019 in Elmshorn, gleitende 3-er Mittel der Messungen, waagerecht Minuten seit 22 Uhr MESZ

Der Verlauf ist recht gleichmäßig, der Mittelwert aller Messungen ist 18,34 mag/Quadratbogensekunde. 433 Eros war am Anfang 28° über der Innenstadt von Elmshorn und am Ende nur noch 16° hoch. Zum Vergleich: Am 01.10.2018 um 21:27 MESZ in 43° Höhe über dem Osthorizont waren es 19,38 mag/Quadratbogensekunde und am 28.01.2019 um 23:00 MEZ in 55° Höhe über dem Südwesthorizont waren es 19,94 mag/Quadratbogensekunde.

IC 405 und IC 410 am 12.04.2019

Diese beiden Emissionsnebel im Fuhrmann wollte ich mit dem Baader 7 nm H-alpha Filter noch einmal mit Blende 2,8 ablichten (warum siehe hier). Als ersten Ausrichtungsstern wählte ich Capella. Aber bevor ich Capella in der Hauptkamera richtig zentriert hatte, drückte ich auf die Enter-Taste und die Maschine verlangte einen zweiten Stern. Dafür nahm ich Caph in der Cassiopeia. Der Stern wurde akzeptiert und ein GoTo IC 405 brachte die beiden Nebel ins Gesichtsfeld der Kamera.

Soweit war alles gut und ich startete eine Bildserie mit 30 Sekunden Belichtungszeit, 400 gain und -10°C Sensortemperatur. Aber schon im fünften Bild waren deutlich Wolken zu sehen, wenig später war der Himmel zugezogen. Immerhin zeigt die Summe der ersten vier Bilder schon Strukturen der beiden Nebel (und erste Anzeichen von Wolken am oberen Bildrand):

IC 410 und IC 405 mit H-alphafilter 7 nm, roter Farbkanal des Superpixel-Summenbildes in Originalgröße (7,6° x 4,8°)
Belichtet 4 x 30 Sekunden mit Samyang 85 mm Objektiv bei Blende 2,8 und ASI 174 MCC bei 400 gain und -10°C Sensortemperatur

Der Fokus ist gut getroffen, die Nachführung hat trotz des Patzers beim Zentrieren von Capella perfekt funktioniert und es ist keine Bildfelddrehung erkennbar. Rechnerisch beträgt die Bildfelddrehung in diesem Teil des Elmshorner Himmels 3,7°/Stunde oder 1,9'/30 Sekunden. Das ergibt in den Bildecken einen Versatz von 0,0036 mm oder 0,3 Pixel.

Simeis 147 am 18.04.2019

Das ist ein alter Supernova-Überrest nicht weit von IC 410 und IC 405. Er hat einen scheinbaren Durchmesser von etwa drei Grad, sein Alter wird mit 40000 Jahren angegeben. Die Flächenhelligkeit der Filamente ist gering. Veröffentliche Bilder von Simeis 147 sind viele Stunden belichtet. Ich wollte nun wissen, wieviel meine Kamera davon in einer Stunde H-alpha zeigt. Leider war der Nebel am Ende der Astronomischen Dämmerung nur noch 24 Grad hoch im Westen und im Südosten stand der volle Mond.

Um den Nebel zu finden hatte ich SAO 77360 ausgewählt, der dicht beim hellsten Teil des Nebels liegt. Nach einem GoTo SAO 77360 war aber auch mit einer Belichtungszeit von 30 Sekunden vom Nebel nichts zu sehen. Für diesen Fall hatte ich mir die Koordinaten der Nebelmitte aufgeschrieben. Die wurden dann als ein "user defined object" angefahren. Als die Sonne eine Höhe von -15 Grad erreicht hatte, startete ich eine Serie von 120 x 30 sec. Dabei betrug die Höhe des Nebels am Anfang 28° und am Ende der Serie 20°. Hier ein Ausschnitt vom Summenbild:

Simeis 147 mit H-alphafilter 7 nm, roter Farbkanal des Superpixel-Summenbildes, Ausschnitt 3,55° x 2,77°)
Belichtet 120 x 30 Sekunden mit Samyang 85 mm Objektiv bei Blende 2,8 und ASI 174 MCC bei 400 gain und -10°C Sensortemperatur

Im linken, unteren Bildteil sind schwache Nebelstrukturen zu erkennen. Unter besseren Bedingungen und mehrstündiger Belichtung könnte was daraus werden. Das muß aber bis zum nächsten Herbst warten (wenn der Nebel am Osthimmel wiederkehrt).

Immerhin läßt sich aus diesen Bildern ein erster Eindruck für die Genauigkeit des GoTo gewinnen. Als Ausrichtungssterne hatte ich Elnath (beta Tau) und Caph (beta Cas) benutzt. Die Nebelmitte hatte ich als 5h 39m +27° 50' eingegeben. Nach etwa zehn Minuten habe ich die Bildserie gestartet, das erste Bild ist zentriert auf 5h 39m 12,6s +27°48' 30". die Abweichung beträgt 2,8' in Rektaszension und 1,5' in Deklination. Das sind gute Werte, aber die Nebelmitte war ja auch nur 3 Grad von beta Tau entfernt.