Zonnefotografie: professionele H-alfa-opnames

In dit artikel leest u hoe u spectaculaire foto's kunt maken van zonnestormen en het zonneoppervlak.

Deze gids is het vervolg op een eerder artikel. Als u nog niet weet hoe u uw telescoop het beste op de zon kunt richten, welke veiligheidsmaatregelen absoluut noodzakelijk zijn en welke programma’s voor het maken en samenvoegen van opnames u nodig hebt, raden wij u ten zeerste aan om eerst dit artikel te lezen: https://www.astroshop.be/i,1754 

Daarna kunt u hier precies verdergaan. Bent u al bekend met de basisbeginselen? Laten we dan nu samen een duik nemen in het fascinerende onderwerp van H-alfa-fotografie!

Deze enorme uitstoot van materie, ook wel zonnestormen genoemd, wordt in vaktermen ‘protuberansen’ genoemd. Het gaat hierbij om spectaculaire plasmaboogvormen die door de zon letterlijk de ruimte in worden geslingerd. Ze kunnen zo groot worden als meerdere aardomtrekken en bewegen relatief snel – dat maakt ze in de astronomie zo uniek.

Door de enorme helderheid van de zon gaan deze uitbarstingen echter snel verloren in het licht en vertonen ze zeer weinig contrast. Protuberansen zijn voornamelijk waarneembaar bij een heel specifieke golflengte: 656,28 nanometer. Om dit extreem smalle spectrum te onderverdelen, wordt de meeteenheid Ångström (Å) gebruikt. Hier geldt: hoe kleiner de Ångström-waarde, hoe contrastrijker de protuberansen. Absoluut hoogwaardige apparaten werken deels met slechts 0,5 Ångström – een onvoorstelbaar smal bereik van het licht.

Dat is ook de reden waarom traditionele H-alfa-filters uit de deep-sky-fotografie geen optie zijn voor de zon. Hoewel het in theorie mogelijk is om met een 3-nanometer H-alfa-filter en extra zonnefilterfolie zeer heldere protuberansen vast te leggen, leidt dit tot zeer lange belichtingstijden en blijft het resultaat contrastarm en onscherp.

H-alfa-filters voor het observeren van de zon zijn uiterst complex om te vervaardigen en hebben een zeer hoog percentage afgekeurde exemplaren: van ongeveer 100 geproduceerde filters slagen er slechts één of twee in de strenge kwaliteitscontrole door. Hoe groter de diameter van het filter, hoe duurder en moeilijker de productie.

Om precies de juiste golflengte te vinden, beschikken veel apparaten over een mechanisch kantelmechanisme dat het filter enkele millimeters kantelt. Hierdoor verschuift het lichtpad minimaal en worden de H-alfa-structuren zichtbaar. Andere hoogwaardige apparaten maken in plaats daarvan gebruik van een zogenaamde „Pressure Tuner“, die het filter via luchtdruk nauwkeurig op de juiste golflengte afstemt. Het grote voordeel van deze methode is een aanzienlijk gelijkmatiger scherpte en belichting over het gehele beeldveld.

Voor H-alfa-zonnefotografie raden we ten zeerste een zwart-witcamera (monochroom) aan. Een kleurencamera is door zijn constructie minder lichtgevoelig, en bovendien gaat er door de ingebouwde Bayer-matrix waardevolle resolutie verloren. Een ander nadeel: het beeld van een kleurencamera is extreem donkerrood, wat de latere beeldbewerking aanzienlijk bemoeilijkt.

Controleer voor de aankoop welke camera de zon in combinatie met uw H-Alpha-telescoop het beste vastlegt. De sensorgrootte en brandpuntsafstand bepalen of de zon volledig in beeld past of dat er slechts een deel te zien is. Gebruik het beste deze tool om uw gewenste beeldfragment vooraf te berekenen: https://astronomy.tools/calculators/field_of_view/  Schakel daar bovenaan over naar „Imaging Mode“ en selecteer bij „Solar System“ de zon („The Sun“). Voer vervolgens de waarden van uw H-Alpha-telescoop in (bijv. 40 mm opening en 400 mm brandpuntsafstand). Nu kunt u uw cameramodel selecteren of de gegevens handmatig uit het gegevensblad invoeren.

U zult al snel merken: als u de belichtingstijd zo instelt dat het oppervlak perfect belicht is, zijn de protuberansen nauwelijks te zien. Als u daarentegen de protuberansen goed belicht, verbleekt het zonneoppervlak volledig tot wit. Om beide elementen tegelijkertijd zichtbaar te maken, raden wij aan het oppervlak net zo licht te belichten dat het nog niet overbelicht raakt (verbleekt).

Heel belangrijk: maak geen losse foto’s, maar een video in het .ser-formaat. In dit bestandsformaat worden de ruwe gegevens als ongecomprimeerde, lineaire beelden in één enkel bestand opgeslagen (vergelijkbaar met het .fits-formaat, maar dan als video). Dit biedt u veel meer speelruimte bij de nabewerking. De software SharpCap is uitermate geschikt voor dergelijke opnames.

Film maximaal 60 seconden met de hoogst mogelijke beeldsnelheid (FPS) van uw camera. Aangezien de zon een sterk dynamisch karakter heeft, worden al na een minuut de eerste eigen bewegingen van de protuberansen zichtbaar – film dus niet langer achter elkaar om onscherpte te voorkomen. Het voltooide .ser-bestand wordt vervolgens in AutoStakkert! geladen en gestackt.

Als u de beweging van de zonnestormen in een time-lapse wilt vastleggen, kunt u het beste als volgt te werk gaan: neem bijvoorbeeld 60 video’s van elk 60 seconden op en laat telkens 30 seconden pauze tussen de opnames. Zo hebt u de zon gedurende een periode van ongeveer 1,5 uur vastgelegd. Belangrijk: gedurende deze tijd moet de volgfunctie van uw statief absoluut nauwkeurig werken!

Na de sessie hebt u 60 grote videobestanden op de harde schijf staan. Zorg er dus voor dat u voldoende opslagruimte hebt, want dit kan al snel enkele gigabytes in beslag nemen. AutoStakkert! kan vervolgens een handige „batch-stacking“ uitvoeren, waarbij alle 60 bestanden automatisch achter elkaar worden gestapeld. De 60 voltooide samengevoegde beelden kunt u daarna in het programma PIPP samenvoegen tot een vloeiende video. Bij een weergave van 20 beelden per seconde (FPS) krijgt u zo een spectaculaire time-lapse van ongeveer 3 seconden.

Wilt u een nog langere time-lapse maken en de langzame draaiing van de zon laten zien? Dan heeft u meer beeldmateriaal nodig. In dat geval raden we ongeveer 300 opnames van elk 30 seconden aan, met telkens een pauze van 30 seconden. Zo legt u ongeveer 5 uur aan zonneactiviteit vast en krijgt u uiteindelijk een indrukwekkende video van ongeveer 15 seconden.

Om protuberansen en het zonneoppervlak in de uiteindelijke foto tegelijkertijd perfect tot hun recht te laten komen, is enige beeldbewerking nodig. De momenteel populairste tool hiervoor is de software PixInsight in combinatie met de Solar Toolbox. Hoe u deze installeert en optimaal gebruikt, laat astrofotograaf Daniel Nimmervoll zien in deze uitstekende en uitgebreide video: https://www.youtube.com/watch?v=pyYM9l3NCKE 

• Voer de URL: https://www.cosmicphotons.com/pi-modules/solartoolbox/ in de Repository Manager van PixInsight in
  en start het programma opnieuw op.
• Laad uw gestapelde .tif-afbeelding van de zon.4 Open de Toolbox via het menu onder „Process“ -> „Solar Toolbox“.
• Stel het „Image Type“ in op „Surface and prominence“ (oppervlak en protuberansen).
• Experimenteer met de schuifregelaars en pas het beeld aan naar uw persoonlijke smaak.
• Sla het resultaat op als een .tif-bestand. De laatste afwerking (bijvoorbeeld kleurcorrectie of Camera Raw-filters) kunt u nu in Photoshop uitvoeren.

Tip: U kunt dit ook als batchbewerking toepassen om alle 60 (of meer) afzonderlijke foto’s van uw time-lapse in één keer op dezelfde manier te bewerken. Vervolgens voegt u de ingekleurde en verscherpte foto’s eenvoudig samen in PIPP. Precies zo doen professionele zonnfotografen het!

We hopen dat dit artikel u helpt om de eerste hindernissen bij het fotograferen van de zon met succes te overwinnen. Mocht u nog vragen hebben of advies nodig hebben over geschikte telescopen en camera’s: aarzel dan niet om contact op te nemen met ons team van experts – we helpen u graag verder!

Marc-Antonio, online ook bekend als astronomical_horizon, is een gepassioneerd astrofotograaf die zich vooral richt op snelle spiegel telescopen. Zijn specialiteit: kleine planetaire nevels. Naast de sterren ligt zijn hart bij de plantkunde. Hij kent de lokale flora als zijn broekzak. En als er dan nog tijd over is, pakt hij zijn elektrische gitaar.