Dieses Portal bietet Basiswissen zum Thema Astronomie und zeigt aktuelle Forschungsarbeiten und -kooperationen in der Schweiz auf.

Image: ESO

Astronomical images

Schauen wir durch ein Teleskop ins All, sehen wir viel grau und schwarz und nur hin und wieder etwas Farbe. Die Bilder, die online und auch auf dieser Website zu finden sind, sind aber oft sehr farbenprächtig. Wie geht das?

Zwei Faktoren spielen eine Rolle - erstens wie die Bilder aufgenommen und zweitens wie sie danach bearbeitet werden.

Aufnahme von Himmelsobjekten

Das menschliche Auge sieht nur einen kleinen Teil der elektromagnetischen Wellen. Kameras in Teleskopen fangen auch Strahlung ausserhalb des sichtbaren Bereichs ein. Für bestimmte Wellenlängen sind jeweils Filter integriert, so dass für jede Strahlenart ein eigenes Bild entsteht. Jedes Teleskop ist in einem etwas anderen Bereich aktiv - das James Webb Space Teleskop etwa vom sichtbaren roten Bereich bis in den mittleren Infrarotbereich.
Die Teleskope unterscheiden sich aber noch in weiteren Punkten von unserem Auge. Sie können viel länger Licht «sammeln» um ein Bild zu erstellen - haben also eine längere Belichtungszeit und sie sind sensitivier, können also schwächeres Licht einfangen.

Bearbeitung der Bilder

Je nach Wellenlänge wird das Bild bei der Bearbeitung unterschiedlich eingefärbt. Dabei werden oft diese Farben verwendet: Kurzwellige Strahlung wird blau, Strahlung im mittleren Wellenlängenbereich grün und langwellige Strahlung rot eingefärbt. Auch Bilder im optischen Bereich werden meistens nachträglich "verschönert", da sie kaum Farben aufweisen.
Je nachdem was die Forschenden herausfinden wollen, legen sie Bilder mit verschiedenen Wellenlängen übereinander oder betrachten nur ein einzelnes. Ein Beispiel eines kombinierten Bildes ist unten anhand der Spiralgalaxie Messier 101 zu sehen.

  • Dieses Bild der Spiralgalaxie Messier 101 ist eine Zusammenstellung von Aufnahmen des Spitzer-Weltraumteleskops, des Hubble-Weltraumteleskops und des Chandra-Röntgenobservatoriums in jeweils unterschiedlichen Wellenlängen.
  • Die Spiralgalaxie Messier 101 in roter Farbe - die Infrarot-Ansicht des Spitzer-Weltraumteleskops. Der grösste Teil dieses Lichts stammt aus den feinen Staubspuren der Galaxie. In solchen dichten Staubwolken können neue Sterne entstehen. Auf diesem Bild leuchtet der Staub rot, der von jungen, heissen Sternen erwärmt wurde.
  • Die Ansicht des Hubble-Teleskops des sichtbaren Lichts von M101 wird in grüner Farbe dargestellt. Dieses Licht stammt vorwiegend von den Sternen.
  • Die blaue Farbe zeigt die Ansicht des Teleskops Chandra in Röntgenstrahlung auf die Galaxie. Röntgenstrahlung stammt aus extrem heissen Gasen, explodierten Sternen und Material das rund um Schwarze Löcher kollidiert.
  • Dieses Bild der Spiralgalaxie Messier 101 ist eine Zusammenstellung von Aufnahmen des Spitzer-Weltraumteleskops, des Hubble-Weltraumteleskops und des Chandra-Röntgenobservatoriums in jeweils unterschiedlichen Wellenlängen.Image: NASA, ESA, CXC, SSC, and STScI1/4
  • Die Spiralgalaxie Messier 101 in roter Farbe - die Infrarot-Ansicht des Spitzer-Weltraumteleskops. Der grösste Teil dieses Lichts stammt aus den feinen Staubspuren der Galaxie. In solchen dichten Staubwolken können neue Sterne entstehen. Auf diesem Bild leuchtet der Staub rot, der von jungen, heissen Sternen erwärmt wurde.Image: NASA, Jet Propulsion Lab/Caltech, and K. Gordon (STScI)2/4
  • Die Ansicht des Hubble-Teleskops des sichtbaren Lichts von M101 wird in grüner Farbe dargestellt. Dieses Licht stammt vorwiegend von den Sternen.Image: NASA, ESA, K. Kuntz (JHU), F. Bresolin (University of Hawaii), J. Trauger (Jet Propulsion Lab.), J. Mould (NOAO), Y.-H. Chu (University of Illinois, Urbana) and STScI3/4
  • Die blaue Farbe zeigt die Ansicht des Teleskops Chandra in Röntgenstrahlung auf die Galaxie. Röntgenstrahlung stammt aus extrem heissen Gasen, explodierten Sternen und Material das rund um Schwarze Löcher kollidiert.Image: NASA, CXC, and K. Kuntz (JHU)4/4

Ein Video mit einer sehr ausführlichen und gut verständlichen Erklärung wie die Farben in Astronomischen Bilder zu Stande kommen:

Sind die Farben in Astrofotos echt? Warum sind die Bilder von Nebeln, Sternen und Galaxien so bunt?
Blue Marbel - Foto der Erde von der Apollo 17 Mission 1972
Image: NASA Johnson Space Center Gateway to Astronaut Photography of Earth

Die Bedeutung der astronomischen Bilder geht über wissenschaftliche Erkenntnisse hinaus - sie helfen uns Menschen unser Dasein im Weltraum besser zu verstehen:

Die Bilder aus dem All ermöglichen eine Perspektive von aussen auf die Erde. Das Foto Blue Marbel (siehe oben), das die erleuchteten Erde zeigt, entstand während der Mission von Apollo 17. Das Bild wurde von zahlreichen Umweltschutzbewegungen genutzt, um zu zeigen, wie einzigartig und fragil die Erde ist.

This artistic representation shows a view of the Milky Way. An arrow shows the position of our sun.
Image: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC)

Die Dimensionen des Weltalls sind in Zahlen für uns nicht fassbar. Die riesigen Kilometerangaben übersteigen unser Vorstellungsvermögen. Doch mit einem Bild unserer Sonne innerhalb der Milchstrasse können wir ein bisschen besser nachfühlen, wie immens diese Distanzen sind.

Teleskope auf der Erde können nicht alle Strahlungen einfagen. Die Erdatmosphäre absorbiert gewisse Wellenlängen, so dass etwa Gamma-, Röntgen-, oder Infrarotstrahlung gar nicht bis zu den terrestrischen Teleskopen gelangt. Turbulenzen in der Atmosphäre können zudem zu Störungen in den Bildern führen.
Erdteleskope sind auch örtlich und zeitlich mehr eingeschränkt. Sie sollten an möglichst abgelegenen Orten stehen, damit kein fremdes Licht, etwa von Beleuchtungen in Städten, die Bilder verfälscht. Und sie können nur nachts Aufnahmen machen.

Ein Weltraumteleskop hat mehr Möglichkeiten, Strahlung einzufangen. Es bringt dafür andere Herausforderungen mit sich: Ein solche Teleskop zu bauen und ins All zu schiessen, ist viel aufwändiger und teurer als ein Teleskop auf der Erde zu erstellen. So hat das James Webb Teleskop bis zum Start ins Welttall ungefähr 10 Mia CHF gekostet, das Extremely Large Telescope, das auf der Erde stationiert ist, wird bis zur Inbetriebnahme ungefähr 1.3 Mia CHF kosten. Zudem sind Weltraummissionen um einiges kritischer - denn Reparaturen sind im All kaum möglich.