Star'Ex - Keine Guide-Software für Scanning verfügbar?

[heinrichl]

Hallo,
ich interessiere mich für bildgebende Deepsky-Spektrographen. Ich möchte spektrographische Foto-Stacks von Galaxien machen. Der Star'Ex ist die Deepsky-Variante des Solex. Um Belichtungszeit zu sparen, strebe ich die Low Resolution Version (LR Version) mit 300 Linien an. Siehe Optical kit for Star’Ex LR spectroscope | Shelyak Instruments

Rahmenbedingungen
Dafür möchte ich einen Newton 8" f/5 auf Exos-2 nutzen, der im Moment noch gänzlich unmotorisiert ist. Für die Exos-2 gibt es drei günstige Goto Upgrade Kits zwischen 150 und 300 Euro (Onstep, Eqstar und Meow), die alle ASCOM und INDI Treiber haben. (Für die Detaillfragen zum Goto-Upgrade mache später noch einen separaten Thread auf.) Als Kamera habe ich die IMX585. Pixelgrösse 2,9ym, Sensorgröße 11,1 x 6,2 mm, QE 91% in VIS.

Der Star'Ex Spektrograph ist ein Schlitzspektrograph. Deshalb muss der Star'Ex mit dem DEC Motor in kleinen Schritten über die Galaxie gefahren, während der RA Motor trackend die Feldrotation kompensiert. Der Star'Ex nimmt dann im Scanning Verfahren für jede, ein paar Pixel hohe Zeile schrittweise das Spektrum auf. Die Daten des Spektrum-Stacks/ des Spektrum-Würfels müssen später per Software unsortiert werden, um zu Bildern nach Frequenzen zu gelangen.

Wenn ich das richtig verstehe, bietet das Solexprojekt für das zeilenweise Scannen der Sonne unter Windows und unter OS-X eine Spezialsoftware an, die eine Karte der Sonne enthält und das Brennweite abhängige Scan-Guiding auf der Sonne erledigt?

Aber eine Scanning-Software für Deepsky Objekte habe ich in dem Solexprojekt bis jetzt nicht finden können.

Eine Startpage/ Google Bildsuche für "Star'Ex Astronomy" oder "Star'Ex Spectrograph" findet auch keine Deepsky-Bilder, die mit dem Star'Ex aufgenommen wurden. (Die einfach Bildsuche nach "Star'Ex" findet nur das gleichnamige Auto von Hyundai.)

Mich beschleicht deshalb das ungute Gefühl, dass ich das Scan-Guiding und die nachträgliche Transformation des Datenwürfel selbst programmieren müsste. (Z.B. in Python auf Basis von mit StellarMate.)

Stimmt das? Gibt es wirklich noch nix fertiges für das Scan-Guiding während einer Deepsky-Aufnahme mit dem Star'Ex?

Heinrich

 

[Ehemaliges Mitglied]

Hallo Heinrich,

das von Dir beschriebene geplante Vorgehensweise wird in dem Buch 10 expériences de spectroscopie astronomique: pour les amateurs von Olivier Garde beschrieben. Im Kapitel 4 geht es um die Spektro-Bildgebung von planetarischen Nebeln ("La spectro-imagerie de nébuleuses"):

"In diesem Kapitel erfahren wir, wie man ein Bild eines planetarischen Nebels in niedriger Auflösungsspektroskopie in der Wellenlänge seiner Wahl erstellt und anschließend einige Berechnungen der physikalischen Größen dieser Nebel durchführt. Das Prinzip der Bildrekonstruktion auf der Grundlage von Spektren besteht darin, den planetarischen Nebel zu „scannen”, indem man den Spalt des Spektrografen leicht verschiebt, nachdem man ein (oder mehrere) Spektren für jede Position erstellt hat. Anhand dieser Daten kann man dann ein Bild entsprechend einer ausgewählten Wellenlänge rekonstruieren, eine Art selektiver und einstellbarer Filter. Auf diese Weise können Bilder bei bestimmten Wellenlängen von Emissionslinien erzeugt werden, die im Spektrum sichtbar sind, um ein resultierendes Farbbild zu erstellen."

Die hierfür benutzte Software ist ISIS von Christian Buil: https://buil.astrosurf.com/isis-software.html :

"Nehmen wir das Beispiel einer Bearbeitung mit der Software ISIS, aber man kann dies auch mit anderen Programmen durchführen oder sogar ein eigenes Python-Skript erstellen. Der Vorteil von ISIS ist, dass alle Funktionen bereits vorhanden sind, um ein Bild aus einer Reihe von Spektren zu rekonstruieren."

Leider gibt es noch keine deutsche oder englische Übersetzung des Buchs, aber DeepL leistet hier gute Dienste.

Hier das Resultat einer solchen Aufnahme von M57:

Beste Grüsse

Matthias

 

[heinrichl]

Danke für die Infos schon Mal. Und tolle Fotos von M57 sind das!

Zu dem Buch. Ich weiß, dass man digitale Amazon Kindle Bücher mit der Kindle App auch auf einem Android Tablet lesen kann. (Man braucht nicht zwingend ein Kindle Reader Gerät). Aber ist das nicht ein kopiergeschütztes Format, wo sich der Text eben nicht einfach per Copy&Paste entnehmen lässt? Und welche KI macht denn eine gute ungekürzte Übersetzung für Französisch? Hab ich bisher noch nie gebraucht (immer nur Englisch).

Zu der ISIS Software. Die ist ja schon von 2021. Läuft die denn auch unter Windows 11 noch? Ich hab bei mir nämlich schon ein USB Oszilloskop und ein anderes Messgerät rumliegen, für die es nur noch Windows XP Treiber gibt. Für diese beiden Geräte muss ich extra einen Windows XP Dinosaurier Rechner weiter betreiben, was einige Zusatzarbeit mit sich bringt. Microsoft ändert bei jeder zweiten Windows Version die API-Schnittstelle, sodass alte Windows Software/ Treiber dann nicht mehr laufen. Da es glaub ich noch keine native Scan-Guiding Unterstützung durch NINA, StellarMate und Touptek StellaVita gibt, hätte ich für das Scan-Guiding am liebsten ein kleines INDI basiertes Python Erweiterung-Programm (Add-on/ Extension), dass ich in einen von den dreien einbetten könnte. Denn dann kann ich relativ sicher sein, dass das Scan-Guiding Programm mit kleinen Updates auch in der Zukunft immer laufen wird. Aber auch so eine Erweiterung gibt es bisher für NINA, StellarMate und Stellavita nicht, oder?

 

[GoldenEye]

Hallo Heinrich,

die ISIS Software läuft auch unter Windows 11.
Unter dem folgenden Link findest du eine öffentlich zugängliche Anleitung für die Auswertung mit ISIS, in der viele einzelne Aufnahmen zu einem Bild rekonstruiert werden: Scan and Spectrography (in den meisten Browsern gibt es ja bereits die Möglichkeit direkt in eine andere Sprache zu übersetzen)

Die Software dient aber nur zur Auswertung der Aufnahmen, nicht für die Steuerung der Kamera oder für das Scan-Guiding! Für das Guiding nutzte ich die Kometennachführung in PHD2. Dabei habe ich die Scans immer in DEC Richtung gefahren (z.B. 30" pro Stunde).

So detailreiche Aufnahmen wie die oben gezeigte von M57 (war auch mein Testobjekt) habe ich aber bei weitem nicht erreicht. Dafür war das SNR viel zu schlecht, lediglich OIII, NII und Ha waren gut zu erkennen, alle anderen Wellenlängen waren in meinen (durchaus aufwendigen) Versuchen viel zu verrauscht. Deshalb wäre ich an den Aufnahmeparametern von Olivier Garde interessiert. @mwrhei Schreibt der Autor etwas zu seinem hier verwendeten Setup und den Belichtungen?

Viele Grüße

Tobias

 

[Ehemaliges Mitglied]

Hallo Tobias,

@mwrhei Schreibt der Autor etwas zu seinem hier verwendeten Setup und den Belichtungen?

Hier die Beschreibung der Parameter:

"In diesem Beispiel wird ein C14-Teleskop mit einem Brennweitenreduzierer verwendet,
der die native Blende von F/D 11 auf F/D 5,5 reduziert. Der Spektrograph ist ein LISA mit
einer ATIK 414EX-Kamera, die im 1x1-Binning verwendet wird. Einzelbelichtungen von 600 Sekunden.
Für große planetarische Nebel sind Instrumente mit kurzer Brennweite zu bevorzugen,
da sich große Objekte so leichter digitalisieren lassen,
da der Lichtstrom auf eine kleinere Fläche verteilt wird. Zögern Sie nicht,
je nach Ihrer Hardwarekonfiguration verschiedene Nebel auszuprobieren.
Einzelbelichtungszeit: Beginnen Sie mit einer einfachen Belichtung von einigen
Minuten, um die maximal erzielte ADU-Zahl zu überprüfen, und passen Sie dann die Dauer
entsprechend diesen Ergebnissen an.
Achten Sie darauf, die sehr intensiven Emissionslinien [O III], [N II]
und H alpha nicht zu überbelichten, ohne 2/3 der Dynamik des Sensors zu überschreiten. Je nach Magnitude des
Objekts führen Sie für jede Position des Spaltes eine oder mehrere Belichtungen durch. Durch
Erhöhen der Anzahl der Belichtungen verbessern Sie das Signal-Rausch-Verhältnis, aber es dauert länger!
Sie können auch in Betracht ziehen, die Aufnahmen über mehrere Nächte hinweg zu machen. Vergessen Sie dabei nicht, die genaue Position des Autoguiding-Sterns (seine X- und Y-Koordinaten auf dem Autoguiding-Sensor) zu notieren, um die Aufnahmen genau an der
Position der letzten Belichtung fortzusetzen. Selbstverständlich darf die Ausrüstung nicht verändert werden!"

Beste Grüsse

Matthias

 

[Ehemaliges Mitglied]

Aber ist das nicht ein kopiergeschütztes Format, wo sich der Text eben nicht einfach per Copy&Paste entnehmen lässt? Und welche KI macht denn eine gute ungekürzte Übersetzung für Französisch? Hab ich bisher noch nie gebraucht (immer nur Englisch).

Das Buch gibt es im einfachen pdf-Format. Der Übersetzer DeepL liefert sehr gute Übersetzungen aus dem Französischen auch bei technischen und naturwissenschaftlichen Texten. Bei der Übersetzung von umfangreichen Texten ist eine Lizenz notwendig.

Beste Grüsse

Matthias

 

[Ehemaliges Mitglied]

Für das Guiding nutzte ich die Kometennachführung in PHD2. Dabei habe ich die Scans immer in DEC Richtung gefahren (z.B. 30" pro Stunde).

Hier das Vorgehen von Olivier Garde unter Verwendung von PhD2:

"Die Vorgehensweise zum Digitalisieren eines Nebels ist wie folgt:
1) Positionieren Sie das Ziel neben dem Spalt.
2) Wählen Sie einen Autoguiding-Stern aus, der während des Digitalisierungsvorgangs nicht durch den Spalt wandert,
und notieren Sie dessen X- und Y-Position.
3) Starten Sie das Autoguiding auf den Sollwerten X und Y.
4) Starten Sie die Erfassung eines oder mehrerer Spektren (je nach Helligkeit
des Ziels zu bestimmen).
5) Verschieben Sie nach der Belichtung oder einer Reihe von Belichtungen an einer Position den Autoguiding-Sollwert jedes Mal um 1 Pixel: Y2 = Y1 +1 Pixel oder Y2 = Y1 −1 Pixel, je nachdem, ob sich das Ziel über oder unter dem Schlitz befindet. (Oder X ± 1 bei horizontaler Verschiebung.)
6) Starten Sie die Erfassung erneut und wiederholen Sie den Vorgang, bis das Ziel
den Schlitz um einige Pixel (die Marge) verlässt."

Beste Grüsse

Matthias

 

[heinrichl]

Für das Guiding nutzte ich die Kometennachführung in PHD2. Dabei habe ich die Scans immer in DEC Richtung gefahren (z.B. 30" pro Stunde).

Das ist wirklich super interessant.

Denn ich habe gerade herausgefunden, dass es Phd2 seit Anfang des Jahres auch für Linux gibt (fix und fertig per Paketmanager installierbar).

Für das Thema Linux Phd2 habe ich gerade einen Thread aufgemacht.

'Phd2 auf Linux installieren'

30. September 2025

Hallo,
ich habe gerade im Internet gesehen, dass man die Guiding Software Phd2 seit Anfang des Jahres auch unter Debian/Ubuntu Linux installieren kann.

Früher war dafür noch Selbstkompilieren erforderlich. Aber seit Anfang des Jahres gibt es ein Entwickler ppa, von dem aus man angeblich die auch die aktuelle? Version 2.6.13 fertig kompiliert installieren kann.

phd2 : Patrick Chevalley

PHD Guiding, auto-guiding of your telescope. Official web page: http://openphdguiding.org/ Original source code: https://github.com/OpenPHDGuiding/phd2 Support forum: https://groups.google.com/forum/?fromgroups=#!forum/open-phd-guiding You need to install INDI from the INDI ppa to use this...

launchpad.net

Fragen
1. Hat das schon Mal jemand gemacht?
2. Würde das Linux Phd2 dann auch mit Stellarmate zusammen arbeiten, so wie das Windows Phd2 mit NINA? (Die Frage nach...

• heinrichl
• Antworten: 6
• Forum: Montierung, Steuerung

Zum Thema Kometennachführung zum Scannen eines interstellaren Objekts nutzen.
Legst Du dafür in Phd2 einen künstlichen Kometen an? Mit den DEC/RA Koordinaten der zu scannenden Galaxie/ Nebel? Und einer künstlichen Scan-Geschwindigkeit (Du sprachst von 30 Bogensekunden pro Stunde) ?

Wie berechnet man die richtige - Brennweiten abhängige? - Scangeschwindigkeit?

Und dem ISIS muss ich dann ja noch beibringen, mit welcher Scangeschwindigkeit ich drüber gefahren bin. Welcher ISIS Parameter ist das?

Die weiteren Details werde ich dann in dem französischen Buch nachlesen. Danke schon Mal.

 

[GoldenEye]

Hallo Heinrich,

zunächst richte ich den Spalt so aus, dass er parallel zur RA-Achse und damit orthogonal zur DEC-Achse steht. Dann wähle ich einen geeigneten Leitstern (idealerweise außerhalb des Scanbereichs, damit der Stern nicht irgendwann im Spalt verschwindet), und führe eine Kalibrierung durch.

Im Menü findet man unter Tools die "Kometen-Nachführung". Hier habe ich dann die Scangeschwindigkeit (nur DEC) eingetragen und die Kometen-Nachführung aktiviert.

Für mein Beispiel von M57 habe ich verschiedene Scan Geschwindigkeiten (und damit verschiedene Gesamtbelichtungszeiten für das Objekt) ausprobiert. Jedes Spektrum wurde 60 Sekunden belichtet. Der leuchtstarke Ring von M57 hat eine Ausdehnung von grob 80x80 Bogensekunden. Zusammen mit der Scangeschwindigkeit ergibt sich die gesamte Laufzeit für einen Scan. Bei 15 Bogensekunden pro Stunde also ca. 5 Stunden bzw. in diesem Beispiel 281 einzelne Scans. Natürlich kann man auch schneller scannen, dann ist aber auch das SNR für die schwachen Linien schlechter. Die passende Scangeschwindigkeit musst du durch Probieren herausfinden. Mein Setup ist sehr lichtschwach, und trotz der (relativ) langen Einzelbelichtungen kam außer dem OIII, NII und Ha kaum etwas an anderen Linien heraus, deswegen auch meine Frage an Matthias zu den Parametern von Olivier Garde. Meine Ergebnisse waren bei weitem nicht so gut, wie die hier gezeigte Auswertung.

ISIS macht dann aus jedem Scan eine Pixelspalte und reiht die Spalten aneinander, d.h. die Anzahl deiner Scans entspricht dann der Breite der fertigen Aufnahme in Pixel. Wie von Christian Buil auf seiner Seite gezeigt, muss die Aufnahme dann noch gestreckt oder gestaucht werden.

Alles sehr viel Handarbeit und ich habe noch keine zündende Idee, wie man das SNR noch verbessern kann. Ich werde bei nächster Gelegenheit auf eine schnellere Optik wechseln. Trotzdem bleibt das Problem, dass man nicht wie in der Astrofotografie üblich, mehrere Aufnahmen stacken kann, schon gar nicht über mehrere Nächte.

Viel Erfolg

Tobias

 

[heinrichl]

Im Menü findet man unter Tools die "Kometen-Nachführung". Hier habe ich dann die Scangeschwindigkeit (nur DEC) eingetragen und die Kometen-Nachführung aktiviert.

(...)

ISIS macht dann aus jedem Scan eine Pixelspalte und reiht die Spalten aneinander, d.h. die Anzahl deiner Scans entspricht dann der Breite der fertigen Aufnahme in Pixel. Wie von Christian Buil auf seiner Seite gezeigt, muss die Aufnahme dann noch gestreckt oder gestaucht werden.

Genau das ist meine Verständnisfrage des Scanprozesses. Ich verstehe das jetzt so, dass der DEC Motor während einer Spektrum-Belichtung ganz langsam mit der Geschwindigkeit der Kometennachführung (= Scangeschwindigkeit) weiter fährt. Denn ohne diese kleine Ungenauigkeit müsste man ja die Höhe der Pixelzeile, die der Schlitzdicke entspricht (also die Höhe der Pixelzeile, die ohne spektrale Zerlegung durch den Schlitz belichtet würde), für jedes Teleskopsystem individuell nach dessen Abbildungsmassstab aufwendig in Bogensekunden umrechnen.


Für eine Abschätzung, wie viel Teleskop-Durchmesser und wie viel Belichtungszeit man für ein Spektrum-Light ungefähr braucht, wäre es noch interessant zu wissen, wie viele Linien das Gitter hatte, mit dem Olivier Garde das Spektrumbild von M57 aufgenommen hat. Denn den LISA Spektrograph kann man, glaube ich, mit mehreren Gittern bestücken. Doppelt so viele Linien müssen doppelt so lange belichtet werden, richtig?

Beim Reproduktionsversuch von Gardes M57 Aufnahmen kommt uns aber zu Gute, dass die neuesten CMOS Kameras eine QE von rund 90% haben, während Gardes ATIK 414EX CCD Kamera nur eine QE von ca. 45% haben dürfte.

(..) Ich habe noch keine zündende Idee, wie man das SNR noch verbessern kann. Ich werde bei nächster Gelegenheit auf eine schnellere Optik wechseln. Trotzdem bleibt das Problem, dass man nicht wie in der Astrofotografie üblich, mehrere Aufnahmen stacken kann,

Nach dem obigen Garde Text, soll das einfache Stacken von Spektrum-Lights (ohne Dark, Flat und Bias) angeblich möglich sein.

Auch wenn Deine Aufnahmen noch nicht so spektakulär wie ein Astrofoto aussehen. Sie haben aber einen wissenschaftlichen Zusatzwert hinsichtlich der elementaren Zusammensetzung des Ringnebels. Nach einem Astrofoto könnte M57 theoretisch auch ein galaktisches Sprungportal sein oder irgend was anderes komisches. Das kannst Du aber bereits mit Deinen einfachen spektralen Aufnahmen fast vollständig widerlegen. Zu 99,x% ist es nur ein einfacher galaktischer Nebel aus den üblichen Elementen Wasserstoff, Sauerstoff, ...

 

[Ehemaliges Mitglied]

Hallo Heinrich,

Für eine Abschätzung, wie viel Teleskop-Durchmesser und wie viel Belichtungszeit man für ein Spektrum-Light ungefähr braucht, wäre es noch interessant zu wissen, wie viele Linien das Gitter hatte, mit dem Olivier Garde das Spektrumbild von M57 aufgenommen hat. Denn den LISA Spektrograph kann man, glaube ich, mit mehreren Gittern bestücken.

Der LISA-Spektrograph hat ein 300 l/mm-Gitter, welches für den VIS-Bereich optimiert ist. Für den NIR-Bereich wird ebenfalls ein 300 l/mm-Gitter angeboten:
https://www.shelyak.com/produit/spectroscope-lisa-vis/?lang=en

Doppelt so viele Linien müssen doppelt so lange belichtet werden, richtig?

Richtig. Eine Verdopplung der Linienanzahl führt zu eine Verdopplung der Länge des Spektralfadens (durch eine Verdopplung der Dispersion) und somit zu einer Verdopplung der Belichtungszeit.

Mit der spaltlosen prefokalen Spektroskopie (Star Analyser) lassen sich übrigens ebenfalls sehr einfach flächenhafte Deepsky-Objekte wie Galaxien und planetarische Nebel bildgebend spektroskopieren. Bekannte Beispiele sind M 42, M 77 und NGC 40:

Die Seyfert-Galaxie M77 eignet sich sehr gut für die spaltlose Spektroskopie aufgrund ihres extrem hellen Kerns durch ein zentrales massereiches Schwarzes Loch:

Der planetarische Nebel NGC 40 zeichnet sich durch einen Zentralstern aus, bei dem es sich um einen Wolf Rayet-Stern handelt. Man erkennt sehr gut die Emissionslinien des ionisierten Kohlenstoffs neben den Emissionslinien des Nebels.

Und schliesslich der Orionnebel M 42:

Beste Grüsse

Matthias

 

[heinrichl]

Ich war übers lange Wochenende unterwegs.

Der LISA-Spektrograph hat ein 300 l/mm-Gitter, welches für den VIS-Bereich optimiert ist. Für den NIR-Bereich wird ebenfalls ein 300 l/mm-Gitter angeboten:
https://www.shelyak.com/produit/spectroscope-lisa-vis/?lang=en

Richtig. Eine Verdopplung der Linienanzahl führt zu eine Verdopplung der Länge des Spektralfadens (durch eine Verdopplung der Dispersion) und somit zu einer Verdopplung der Belichtungszeit.

Das sind ja, wohl nicht ganz unzufällig, genau die Linienzahlen des Star'Ex LR Gittersets von Shelyak bzw. der NIR Erweiterung für den Star'Ex vom Shelyak.

Wie Tobias schon sehr treffend anmerkte, sind die notwendigen Belichtungszeiten bei spektralen Bildern im Scanning Verfahren deutlich länger und erfolgskritisch.

Olivier Garde hat seine (sehr gelungenen) Spektrum-Lights von M57 auf einen 14" f/5 600 sec auf 2/3 full well (bei den starken Spektrallinien) belichtet. Mit einer ccd Kamera mit einer QE von ca. 45%.

Ich möchte nun grob überschlagen, wie lange ich ein Spektrum-Light auf meinem 8" f/5 belichten müsste.

Mit r= d/2 und Primärspiegelfläche= r**2 * Pi ergibt sich

600 sec * (7**2) * Pi / (4**2) / Pi = 1838 sec pro Spektrum-Light mit einer ccd Kamera auf 2/3 full well Dynamik.

Meine Kamera hat aber die doppelte QE. Und 1/3 full well Belichtung sollte auch reichen. Wenn ich keine massenspektrometrischen Analysen anstellen will, sondern nur nicht-linear belichtete Spektrumbilder machen will, könnte ich zusätzlich auch noch die HCG Verstärkung der Kamera einschalten. Übern Daumen Viertelung der Belichtungszeit. (Keine Ahnung, wie viel HCG genau bringt.)

1838 / 2 / 2 = 460 sec pro Spektrum-Light. mit moderner CMOS Kamera auf 1/3 full well Dynamik

Bzw. 460 / 4 = 115 sec pro Spektrum Light mit HCG Verstärkung auf 1/3 full well

Im Endeffekt also
115 sec * Anzahl Spektrum Lights * Light-Stacking-Faktor (um das SNR ggf. noch zu verbessern) mit HCG Verstärkung

Stimmt meine Überschlagsberechnung der notwendigen Gesamt-Belichtungszeiten so in etwa?

Bis hierhin erstmal.