Kometenfilter

Cornado PST Sonnenteleskop
Komet in typischer Ausprägung mit Koma, Gas- und Staubschweif
Canon 15x50 is mit UHC-E als Kometensucher

Komet Catalina wird zum Jahresende erwartet und verspricht ein tolles Seherlebnis. Deshalb haben wir diese Beratungsseite zum Filtereinsatz bei der Kometenbeobachtung geschrieben.

Kometen bilden innerhalb der Marsbahn zwei Schweife aus, den Staub- und den Gasschweif. Der Staubschweif besteht aus kleinen Staubteilchen, die das Sonnenlicht teils streuen, teils reflektieren. Die Staubteilchen werden in Abhängigkeit ihrer Größe vom Strahlungsdruck der Sonne beeinflusst und fächern sich so stark auf.

Der Gasschweif dagegen leuchtet von selbst, da die UV-Strahlen der Sonne die Moleküle ionisieren. Es dominieren Emissionslinien im blaugrünen Spektrum der C2- und CN-Radikale. Der Gas- oder Ionenschweif bewegt sich in nahezu gerader Linie vom Kometen weg, getrieben durch den Sonnenwind und durch das Magnetfeld der Sonne.

Zu den beiden Schweifen gesellt sich natürlich noch die Koma eines Kometen. Vorherrschend sind hier neutrale Atome oder Moleküle, die das Licht der Sonne nur reflektieren oder streuen. Manchmal jedoch leuchtet die Koma auch intensiv grün so wie das z.B. beim Kometen McNaught gewesen ist. Dieses Licht stammt  von den intensiven Emissionslinien von Dicyan und molekularem Kohlenstoff C2.

Kometenlicht

Da es bei Kometen unterschiedliche Komponenten für das beobachtbare Licht gibt, muss man die Diskussion hinsichtlich der Filter nach Gas- und Staubschweif trennen:

Staubschweif: Da wir es beim Staubschweif mit Reflektion und Streuung des Sonnenlichtes zu tun haben, zeigt der Staubschweif ein kontinuierliches Spektrum, d.h. wir bekommen das Licht gleichmäßig über das gesamte sichtbare Spektrum verteilt. Damit aber bleiben die Möglichkeiten zur Kontrastverbesserung bei der visuellen Beobachtung sehr begrenzt. Jeder Filter, den man einsetzt, verringert auch das Licht des Staubschweifes.

Immerhin bieten die Filter, die für die Unterdrückung von Störlicht bei der Deep Sky Beobachtung entwickelt worden sind einen Ansatz. Zu diesem Störlicht zählt die Lichtverschmutzung der Städte und das Leuchten der Atmosphäre (Airglow). Leider besteht das Stadtlicht meist zu einem erheblichen Anteil aus kontinuierlichem Licht und oft nur zu einem geringeren Teil aus dem markanten Orange der Natriumdampflampen. Es gibt auch Ausnahmen, da manche Gemeinden wegen der Energiekosten auf Natriumdampflampen umgestellt haben. Wenn man das Natrium-Licht herausfiltert, entsteht so immerhin ein kleiner Kontrastvorteil. Ebenso kann man einige Linien aus dem Airglow blockieren, so dass auch hier ein kleiner Kontrastgewinn zu Buche steht.

Kometen entwickeln erst nahe der Sonne ihre volle Gas- und Staubproduktion. Kein Wunder also dass die spektakulärste Zeit der Kometen oft in der Dämmerung nahe bei der Sonne stattfindet. Hier ist aber nicht das Airglow oder das Stadtlicht die dominante Störquelle, sondern das Licht der Sonne, das in der Atmosphäre gestreut wird. Da die Streuung stark wellenlängenabhängig ist und zu den kurzen Wellenlängen entsprechend ansteigt, entsteht unser charakteristisches Himmelsblau. Jeder Filter der nun den blauen Anteil des Spektrums unterdrückt kann die Sichtbarkeit des Staubschweifes etwas verbessern. Der Kontrastgewinn ist aber in allen Fällen gering.

Gasschweif: Beim Gasschweif sind die Einsatzmöglichkeiten von Filtern deutlich besser. Die wesentlichen sichtbaren Emissionslinien liegen im blaugrünen Bereich des Spektrums. Darunter sind die beiden Linien des Dicyans C2N2 bei 511 nm und 514 nm die auch unter dem Namen Swan-Banden (nach dem Physiker William Swan) bekannt sind. Das passt zufälligerweise recht gut zu den beiden OIII-Linien bei 496 nm und 501 nm, so dass man sich in erster Näherung im Sortiment der Nebelfilter für die Deep Sky Beobachtung umsehen kann. Der Kontrastgewinn könnte beim Einsatz des richtigen Filters jedenfalls sehr viel deutlicher ausfallen.

Cornado PST Sonnenteleskop
Komet 2006/P1 McNaught erreichte kurzfristig eine Helligkeit, um am Taghimmel gesehen zu werden.
Komet 17/P Holmes erntwickelte nach einem Helligkeitsausbruch eine enorm große und helle Koma.

Filter für den Gasschweif

Wie oben erläutert, emittiert der Gasschweif selbst Licht und das in einigen prägnanten Wellenlängen. Der optimale Filter würde nun genau dieses Licht durchlassen und alles andere Licht blockieren. Da nun Kometen aber ein komplexes und auch variables Spektrum haben, kann es keinen so gut abgestimmten Filter (UHC, OIII, H-Beta) wie bei den Emissionsnebeln am Himmel geben. Für jeden Kometen einen genau passenden Filter herzustellen ist natürlich keine Option.

Die oben erwähnten Swan-Banden geben aber einen guten Anhaltspunkt, wie so ein Kometenfilter aussehen sollte:

Swan-BandenTypische Emissionslinien bei Kometen: Die dominanten Linien der C2 - Swan-Banden sind bei 511 nm und 514 nm. Ein Kometenfilter sollte diese beiden Linien in jedem Falle durchlassen. Auch die Empfindlichkeit des nachtadaptierten Auges (lila Linie, skotopisch) ist bei diesen beiden Linien nahezu optimal.
UHC-EUHC-E-Filter: Dieser Filter lässt die beiden wichtigsten C2-Linien ungehindert durch. Gleichzeitig schneidet er jenseits der 525 nm viele Linien des Airglows und der nächtlichen Beleuchtung ab. Der UHC-E (rote Kurve) stellt die beste Filterwahl für den Kometenschweif dar.
CLSDer CLS-Filter hat einen deutlich breiteren Durchlass als der UHC-E. Zwar geht geht hier noch eine C2-Line im kurzwelligen Teil des Spektrums durch, aber der zusätzlich angesammelte Fremdlichtanteil ist bedeutend. Der CLS-Filter wird somit einen kleineren Kontrastgewinn erwirken.
UHCUHC-Filter: Wie man aus dieser Grafik ersehen kann, wird der kontrastreiche und optimal auf die Emissionslinien von Nebeln abgestimmte Premium UHC-Filter keine gute Wahl für den Ionenschweif von Kometen sein. Das gleiche gilt für OIII und H-Beta, die noch schmalbandiger sind.

Die Kombination der verschiedenen Filterkurven mit den Swan-Banden zeigt, dass nur der UHC-E und der CLS den Kontrast verbessern kann und dabei der UHC-E am besten abschneidet. Dagegen dürften die andern üblichen Filter für Emissionsnebel (UHC, OIII und H-Beta) für den Gasschweif kontraproduktiv sein.

Filter für den Staubschweif

Bei einem kontinuierlichen Spektrum wie dem Staubschweif eines Kometen ist die Wirkung von Filtern sehr viel schlechter. Hier kann man nur versuchen, Störquellen möglichst auszublenden. Als Störquellen fungiert natürlich die künstliche Beleuchtung und das Airglow. In der untenstehenden Grafik sind einige markante Emissionslinien aus Beleuchtung und Airglow als orange Linien eingetragen.

 

CLS-Filter

Die Durchlasskurve des CLS-Filters ist hier rot dargestellt. Die orangen Linien sind typische Emissionslinien aus aus dem Stadtlicht und dem Airglow. Die grünen Linien entsprechen den Emissionslinien von Gasnebeln. Die graue Kurve entspricht der Empfindlichkeit des Auges.

Abseits der Sonne ist das Streulicht in der Atmosphäre der dominante Faktor. Hier kann man versuchen, das kurzwellige (blaue) Licht zu dämpfen oder abschneiden um einen minimal besseren Kontrast zu bekommen. Filter die das können, sind gelbe bis rote Kantenfilter. 

Da der Komet zeitweise dicht an der Sonne steht, wird man den Kometen ggf. sogar im gelblichen bis orangen Dämmerungslicht suchen. Hier wird man umgekehrt argumentieren und einen Filter einsetzten, der das langwellige Licht blockiert, also einen Grün- oder Blaufilter. Aber auch hier gibt es nzwangsläufig keinen wirklich großen Gewinn.

Zusammenfassung

Der Nutzen der normalen Deep Sky Filter (UHC, OIII und H-Beta) bei der Kometenbeobachtung ist sehr fragwürdig. Sehr gute Chancen bietet dagegen der UHC-E und mit weniger Kontrastgewinn auch der CLS-Filter. Daneben kann man dort, wo das Dämmerungslicht blau ist, einen Gelb- bis Rotfilter versuchen.

Cornado PST Sonnenteleskop
ICS UHC-E in 2" und 1.25" Fassung