Weltraum Ninja - Spikes in der Astrofotografie

 Die Meisten Bilder welche man von Sternen sieht, zeigen ein sehr auffälliges Muster:

Spikes in einer Aufnahme (Ausschnitt aus M44)

Die Rede ist hier von den sog. Spikes (Spitzen, Stacheln) die von den Sternen ausgehen. Besonders stark ausgeprägt sind diese an hellen Sternen. Das hängt mit der Physik des Lichts zusammen. Grundsätzlich lässt sich sagen, je heller uns ein Stern erscheint, desto größer sind die Spikes auf der Aufnahme.

Ich möchte betonen das ich kein Physiker bin, aber ich versuche mein Bestes zu erklären warum diese Spikes entstehen.

Licht ist physikalisch gesehen eine Welle. Kurzwelliges Licht geht in Richtung ultra-violet und langwelliges Licht in Richtung infra-rot. Beides sind "Farben" welche wir nicht mehr ohne Hilfsmittel sehen können. Alles dazwischen begegnet uns ein leben Lang ohne das wir etwas besonderes dafür tun müssten.

Was das jetzt mit den Sternen zu tun hat? - Äh, nichts.

Zurück zur Welle.

Sicherlich hat es der ein oder andere schon mal gesehen, aber nicht bewusst wahrgenommen. Wer schon mal am Ufer eines Sees gestanden und die Wellen beobachtet hat, ist evtl. aufgefallen das es so gut wie keine Stelle gibt, wo nicht eine Welle hinkommt, sofern dieser Bereich nicht komplett abgeschottet ist. Kurios ist auch, dass sich Wellen quer zu ihrer Haupt Richtung bilden können.

Wasserwellen breiten sich auf eine wunderschöne Weise aus und verhalten sich an Objekten, gerade aber an deren Ecken, Öffnungen etc. faszinierend. Einfach mal ausprobieren.

So ähnlich verhält es sich auch beim Licht. Wird eine starke Punktquelle durch eine Öffnung geschickt, so "beugt" sie sich um das Hindernis herum und ändert ihre Richtung und Form.

Beugung von Lichtwellen beim Durchgang durch einen Spalt (Abb.1)

In der Grafik sieht man wie Licht von links auf eine Blende trifft. Diese Blende hat einen schmalen Spalt durch den das Licht dringen kann. Aufgrund der physikalischen Beugung, beginnt sich das Licht als eine Art Wasserwelle auszubreiten, es Streut in den Raum dahinter. In dem schwarzen Balken lässt sich erkennen wie das Licht gebrochen wird und auf den Projektionsschirm trifft.

Gleiches passiert, wenn das Licht auf ein Teleskop trifft. Hier hängt jedoch die Spinne des Fangspiegels im Weg, an denen sich das Licht der Sterne beugt. Je dünner die Arme der Spinne sind, desto feiner werden die Spikes. Genau genommen haben Astrofotografen mit 2 Phänomenen der Beugung zu tun, die Spikes zum einen und die sog. Beugungsscheibchen, welche aber normal nicht so stark ins Gewicht fallen.

Bei extrem hellen Sternen kann es jedoch passieren, dass diese aufgrund der Beugungsscheiben größer erscheinen als sie eigentlich sind.

Experimentell mit einem Laser sieht eine typische Beugung eines Sterns am Teleskop wie folgt aus:

Beugungsbild einer mit zwei Linien abgedeckten Kreisblende (Abb.2)

Quellen:
Abb.1: Von der Beugung zur Abbildung - Was leisten Teleskope?, von Monika Maintz

Abb.2: Beugungsbild einer mit zwei Linien abgedeckten Kreisblende, Wikipedia