Aladin - Astrometrische Calibration eines Bildes

Aladin - finaler Stapel

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Hinweise von ChatGPT

Astronomie Datenbanken in Aladin, eigenes Astrofoto mit Koordinaten ist nicht deckungsgleich. Warum?

Sehr gute Frage – das passiert vielen, die eigene Astrofotos mit Aladin oder anderen Himmelsdatenbanken abgleichen möchten. Es gibt mehrere typische Gründe, warum dein Astrofoto nicht perfekt deckungsgleich mit den Katalog- oder Survey-Daten in Aladin ist:


1. Fehlende oder ungenaue Astrometrie im Foto

  • Ein normales Astrofoto (z. B. von einer DSLR oder CCD-Kamera) enthält zwar oft EXIF-Daten, aber keine präzise WCS-Informationen (World Coordinate System) im FITS-Header.

  • Damit Aladin weiß, welche Pixel welchen Himmelskoordinaten entsprechen, braucht das Bild eine Plattensolve (Astrometrie-Lösung). Ohne diese sind die Koordinaten nur grob oder gar nicht definiert.

 Lösung: Das Bild mit Tools wie Astrometry.net, ASTAP, PlateSolve2, oder direkt in Aladin („Astrometric calibration“) plattensolven.


2. Optische Verzerrungen

  • Amateur-Teleskope (vor allem Weitwinkel- oder nicht perfekt korrigierte Optiken) haben Bildfeldverzerrungen.

  • Die Sterne am Bildrand können dadurch mehrere Bogensekunden von den echten Positionen abweichen.

Lösung: Moderne Plate-Solver nehmen Verzerrungen mit ins Modell auf. Wichtig ist, dass viele Sterne über das ganze Bildfeld erkannt werden.


3. Ungenaue Bildausrichtung / Nachführung

  • Selbst kleine Polausrichtungsfehler oder Guidingabweichungen können bei langen Belichtungen zu leichten Bildverschiebungen führen.

  • Wenn du mehrere Aufnahmen gestackt hast, können Registrierungsfehler ebenfalls eine Rolle spielen.


4. Unterschiedliche Epochendaten in Katalogen

  • Besonders bei nahen Sternen kann deren Eigenbewegung zwischen der Aufnahme (z. B. 2025) und den Katalogdaten (oft J2000.0) Unterschiede von einigen Bogensekunden verursachen.

  • Meist nicht dramatisch, fällt aber auf, wenn du sehr präzise Abgleiche machst.


5. Falscher Bildmaßstab oder Orientierung

  • Aladin erwartet meist, dass das Bild Norden oben, Osten links ist – das ist bei vielen Astrofotos nicht so.

  • Wenn die Ausrichtung nicht stimmt, scheinen die Katalogsterne „nicht zu passen“.

 Lösung: Nach dem Plate-Solve rotiert Aladin das Bild automatisch richtig.


Kurz gesagt:
Der Hauptgrund ist fast immer, dass das Bild noch keine korrekte WCS-Lösung hat. Erst durch ein Plate-Solve erhält es genaue Himmelskoordinaten, sodass Aladin es pixelgenau mit den Katalogdaten überlagern kann.

Soll ich dir Schritt für Schritt zeigen, wie du dein Foto in Aladin mit Astrometry.net oder direkt dort plattensolven kannst, sodass es exakt auf die Datenbanken passt?

Perfekt – ich erkläre dir beide Wege: einmal direkt in Aladin und einmal über Astrometry.net (extern und dann zurück in Aladin laden).


Methode 1: Astrofoto direkt in Aladin plattensolven

  1. Bild laden

    • Öffne Aladin Desktop (nicht nur die Lite-Version im Browser).

    • Menü: File → Load local file… und dein Bild auswählen (FITS ist ideal, JPG/PNG geht auch, aber dann fehlen Header-Daten).

  2. Astrometrische Kalibrierung starten

    • Menü: Image → Astrometric calibration…

    • Aladin versucht jetzt, Sterne im Bild zu erkennen und mit internen Katalogen (z. B. Tycho-2, Gaia) abzugleichen.

  3. Ergebnis prüfen

    • Wenn es klappt, ergänzt Aladin einen WCS-Header (World Coordinate System) für dein Bild.

    • Danach kannst du über Stack → Transparency deine Aufnahme mit Surveys wie DSS2, 2MASS oder GAIA überlagern.

 Vorteil: Alles in einer Software.
Nachteil: Funktioniert nicht immer bei verrauschten oder sehr speziellen Bildern, da Aladins interner Solver nicht so robust ist wie moderne Tools.


Methode 2: Plate-Solving mit Astrometry.net (sehr zuverlässig)

  1. Astrometry.net Website nutzen

    • Gehe auf nova.astrometry.net

      • Kostenlos registrieren.

      • Dein Bild (FITS oder JPG/PNG) hochladen.

    • Solver laufen lassen

      • Der Server analysiert dein Bild, findet Sternmuster und schreibt eine astrometrische Lösung.

      • Nach ein paar Sekunden/Minuten bekommst du das Ergebnis.

    • Kalibriertes Bild herunterladen

      • Du kannst die FITS-Datei mit WCS herunterladen.

      • Alternativ auch ein annotiertes Bild mit Katalognamen.

    • In Aladin laden

      • Menü: File → Load local file… und die FITS-Datei öffnen.

      • Jetzt hat das Bild bereits exakte Koordinaten und lässt sich pixelgenau überlagern.

    • Vorteil: Sehr robust, funktioniert auch bei verrauschten Amateurfotos.
      Nachteil: Internet nötig, dauert länger.


      ✅ Zusammenfassung

    • Schnell & direkt: In Aladin selbst plattensolven (Image → Astrometric calibration).

    • Robust & sicher: Über astrometry.net

Schritt-für-Schritt-Anleitungen für beide Wege: direkt in Aladin Desktop und über Astrometry.net (danach zurück in Aladin).

Weg A: Direkt in Aladin Desktop plattensolven

  1. Bild laden
    File → Load local file… → dein Bild wählen (FITS ideal; JPG/PNG geht auch).

  2. Sichtbarkeit der Sterne optimieren (falls nötig)

    • Image → Cut levels → Auto (oder am „Cut“-Regler ziehen).

    • Image → Invert (wenn Sterne dunkel sind).

    • Optional: Image → Smooth (leichte Glättung hilft der Sternerkennung).

  3. Astrometrische Kalibrierung starten

    • Image → Astrometric calibration…

    • Im Dialog (falls verfügbar/abgefragt) Hints setzen – das beschleunigt und stabilisiert:

      • Grobe Zielkoordinaten (RA/Dec) oder Objektname (falls aufgelöst).

      • Bildmaßstab (Pixelmaßstab) oder Brennweite & Pixelgröße (siehe Formel unten).

      • Feldgröße (FoV), falls bekannt.

  4. Solver laufen lassen

    • Aladin erkennt Sternmuster und schreibt eine WCS-Lösung (WCS-Header) ins Bild.

  5. Erfolg prüfen (Overlay)

    • File → Open… → Surveys und z. B. DSS2 / Pan-STARRS / Gaia laden.

    • Im Stack-Fenster dein Bild + Survey mit dem Transparency-Regler überblenden oder mit Blink abwechseln.

  6. Katalog drüberlegen (Feinkontrolle)

    • Server selector → VizieR → Gaia DR3 (oder anderes) → Send to Aladin.

    • Stimmen die Katalogsterne pixelgenau? Dann passt die WCS.

  7. WCS dauerhaft speichern

    • File → Save as… → FITS (nur FITS speichert den WCS-Header zuverlässig).

    • Für künftige Sessions dieses FITS verwenden.

Wenn es nicht sofort klappt:

  • In den Kalibrierungs-Optionen den erlaubten Maßstabsbereich etwas erweitern.

  • Vor dem Solve Downsample (größere Pixel → kontrastreichere Sterne).

  • Starke Vignettierung/Randverzerrung? Testweise zentralen Ausschnitt (Crop) lösen und danach auf’s Original übertragen.


Weg B: Astrometry.net (extern) → zurück in Aladin

  1. Bild vorbereiten

    • Unbearbeitetes/leicht gestrecktes Bild als FITS (am besten) oder JPG/PNG.

    • Keine aggressive Rauschfilterung oder zu harte Sternmasken.

  2. Upload

    • Auf nova.astrometry.net einloggen → Upload → Bild wählen.

  3. (Optional) Advanced Settings

    • Scale estimate: Pixelmaßstab oder Brennweite+Pixelgröße angeben (macht den Solve viel schneller).

    • RA/Dec hint: grobe Zielkoordinaten eingeben.

    • Downsample: bei sehr hochauflösenden Bildern 2–4.

  4. Solve abwarten

    • Nach Erfolg siehst du Center RA/Dec, Rotation, Pixel scale und Links zu Dateien.

  5. Kalibriertes FITS herunterladen

    • Datei heißt meist new-image.fits (enthält die WCS).

    • (Optional: annotiertes PNG/JPG als Kontrolle laden.)

  6. In Aladin öffnen

    • File → Load local file…new-image.fits.

    • Mit Surveys/Katalogen wie oben überblenden und prüfen.


Nützliche Formeln & Checks

  • Pixelmaßstab (Bogensekunden/Pixel):

    Scale≈206,265×Pixelgro¨ße [µm]Brennweite [mm]\text{Scale} \approx 206{,}265 \times \frac{\text{Pixelgröße [µm]}}{\text{Brennweite [mm]}}Scale≈206,265×Brennweite [mm]Pixelgro¨ße [µm]​

    (z. B. 3,76 µm / 800 mm → ≈ 0,97″/px)

  • Typische Ursachen für Restabweichungen

    • Randverzerrungen (Weitfeld/Reducer): prüfe, ob die Mitte perfekt passt; Abweichungen am Rand sind normal, wenn der Solver keine SIP-Verzerrung modelliert.

    • Falsches Bildmaßstab-Hint: zu enger Bereich verhindert Solve.

    • Sehr schmale Bänder (H-alpha): ggf. länger belichtete/weiße-Licht-Referenz oder weniger aggressives Stretching nutzen.

    • Eigenbewegung bei sehr nahen Sternen: minimale Offsets ggü. alten Surveys sind normal.

    • Stacking-Fehler: vor dem Solve ein einzelnes, scharfes Sub testen.


Mini-Checkliste vor dem Solve

  • Sterne sind rund und ausreichend zahlreich (nicht gesättigt, nicht weggeschärft).

  • Grobe Koordinaten und Scale bekannt (oder realistisch geschätzt).

  • Für die endgültige Nutzung das Ergebnis als FITS mit WCS speichern.