Entfernung von Galaxien durch das Licht bestimmen

Die Entfernung von weit entfernten Galaxien wird bekanntlich gemessen, wie „alt“ das Licht ist, das uns von diesen Galaxien erreicht. Aber wir kann man das Alter des Lichtes bestimmen? Wie kann man am Licht sehen, wie weit eine Galaxie entfernt ist? Altert Licht, oder steckt da etwas anderes dahinter?

Licht altert nicht und Licht verliert auch nicht an Energie!

Aber es gibt trotzdem einen einfachen Weg festzustellen, wieviele Jahre das Licht eines Sterns oder einer Galaxie schon auf dem Buckel hat:

Die Rotverschiebung Weiterlesen

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Erste Testversion von uStack verfügbar

uStack v0.0.8uStack dient, wie bereits angepriesen, um aus Videomaterial mit lediglich schwachen Bildinformationen noch das Maximum herauszuholen. Es ist dabei in der Lage auch lichtschwache Objekte im Bildmaterial zu verfolgen und auszurichten. Die hier angebotene Version ist eine erste öffentliche Testversion und als unstabil und fehlerbehaftet anzusehen. Ich, der Autor, erhebe daher keinen Anspruch, dass es unter allen Umständen, oder mit jedem Bildmaterial, funktioniert. Genau hier soll mir die Testversion auch helfen. Sie dient dazu, das Programm mit anderem als dem meinen Bildmaterial zu testen und soll so Fehler aufzeigen, oder mir dabei helfen die Algorithmen zu verbessern. Sollte das Programm als nicht wie erwartet funktionieren, oder die Bedienung unklar sein, so bitte ich ausdrücklich darum, mich unter uStack@hellstorm.de zu kontaktieren, damit ich die Erfolgsrate des Programmes sowie dessen Bedienung verbessern kann. Scheut also nicht, zu sagen, dies oder jenes müsste „so“ und „so“ sein. Es würde mich auch freuen, wenn ihr mir euer Videomaterial zukommen lassen könntet. Es ist alles erlaubt, solange ihr konstruktiv bleibt. 😉
Aber denkt bitte daran: Die Benutzung des Programmes erfolgt auf eigene Gefahr. Auch wenn es dahingehend getestet wurde, dass es weder den Computer zum abstürzen bringt oder sonst was für schlimme Dinge anrichtet: Ich übernehme für nichts eine Haftung.

Es gibt dabei zwei mögliche Downloads: Eine Version mit ffmpeg und eine Version ohne ffmpeg. FFmpeg dient dazu um aus Videodateien die Einzelbilder zu extrahieren. Wer also schon Einzelbilder vorliegen hat, oder ein entsprechendes Programm dafür, kann die kleinere Version ohne ffmpeg nehmen.

uStack steht hier zum Download zur Verfügung: http://download.hellstorm.de/

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Sonne am 24.06.2013

Nachdem am Wochenende zuvor endlich meine Sonnenfilterfolie kam, konnte ich mir einen entsprechenden Aufsatz für meinen 10″ Newton bauen. Leider spielte das Wetter da jedoch schon nicht mehr wirklich mit. Statt Sonne gabe es Wolken.  Alles passte also wieder wunderbar zueinander. Nachdem man tagelang durch zu viel Sonne kochte, durfte man sich nun wieder mit fast arktischen Temperaturen herumschlagen und einem Himmel, der in seiner Gräulichkeit selbst die Stahlbetonwohnblöcke der ehemaligen DDR übertraf.

 

Am Montag jedoch, es war gegen Mittag, traute ich meinen Augen kaum. Es wurde heller. Und zwischen all dem monotonen Grau zeigten sich einige blaue Löcher. Eines war dann sogar doch so groß, dass ich genug Zeit hatte, mein Teleskop kurz nach draußen zu schleppen und Filter und Kamera aufzusetzen. Und so bot sich dann doch für einen kurzen Augenblick ein Bild, auf das ich schon lange gewartet hatte.

 

Sonne_20130624_1217_03_4Auf der rechten Seite der Sonne zeigte sich eine schöne Guppe von einigen Sonnenflecken, weiter am Rand noch einige weitere Flecken unterschiedlicher Größe. Zwar haben wir dieses Jahr ein Maximum an Sonnenaktivität, doch lässt das unsere Sonne dieses Jahr eher kalt. Aber nichtsdestotrotz fanden sich auch im östlichen Bereich der Sonne noch ein paar Fleckchen. Es zogen dabei jedoch oft dünnere Wölkchen vorbei, sodass die Gesamthelligkeit stark schwankte. Auch war der Wind recht stark, was zu eher ruckeligen Aufnahmen führte. Dank allerdings nur 1/1000s bis 1/5000s Belichtungszeit waren die Aufnahmen trotzdem scharf und man konnte brauchbare Ergebnisse daraus erzielen.

 

Sonne_20130624_1218_56_pp_2Die zweite Aufnahme stammt jedoch aus insgesamt vier gestackten Einzelbildern. Abhängig der Verwendungsrate an Frames, die man für das Summenbild, bzw. Durchschnittsbild verwendet hat man meist entweder mit Rauschen oder mit Unschärfe zu kämpfen. Die Sonne zeigte sich ja auch nur für ein paar Minuten. So konnte ich nicht viel Videomaterial sammeln um die besten Videos herauszukramen. Also machte ich einmal eine Bearbeitung mit relativ wenig Frames, die auch direkt in Avistack gestackt und Wavelet-Geschärft wurde und zum anderen machte ich noch eine Aufnahme mit eher vielen Frames, die ich jedoch anschließend in Fitswork via iteratives Gauss-Schärfen bearbeitete. Die beiden Bilder wurden danach überlagert. Insgesamt vier Bilder wurden es daher, weil ich zwei Bildausschnitte zusammenfügte.

 

Für die ganz Interessierten hier noch kurz eine Zusammenfassung, wie die Bilder genau entstanden:

Zuerst möchte ich jedoch wieder folgenden Warnhinweis aussprechen: Unter keinen Umständen ohne geeignete Schutzmaßnahmen direkt in die Sonne schauen! Schon gar nicht durch ein Teleskop oder Fernglas. Dies führt unweigerlich zu unheilbaren Augenschäden bis vollständiger Blindheit bevor man überhaupt etwas merkt und die Augen schließen kann! Man sollte auch keine Filter kaufen, die man vor das Okular schraubt. Das Sonnenlicht muss vor dem Teleskop gefiltert werden. Okularfilter können platzen/schmelzen – woraufhin wieder das Sonnenlicht in voller Intensität ins Auge gelangt. Selbst wenn die Filter im Okularauszug halten, kann man sich damit schnell die Teleskopoptik ruinieren.

 

sofifo2Ich für meine Zwecke hatte mir daher die Baader Sonnenfilterfolie ND 5 gekauft, die nur 1/100.000 des Sonnenlichtes durchlässt (also 99,999% wegfiltert). Wichtig ist dabei, dass die Folie nicht nur im sichtbaren Bereich des Lichtes filtert, sondern auch im UV- und IR-Bereich. Dort filtert diese Sonnenfilterfolie nahezu alles weg. Man kann also gefahrenlos auch über längere Zeit die Sonne beobachten, ohne dass es zu irgendwelchen Augenschäden kommt. Die Folie selbst ist sehr dünn, aber auch sehr reißfest. Durch ihre äußerst geringe Dicke bleibt das Bild auch bei Vergrößerungen jenseits der 100x scharf. Die Folie muss dabei – und sollte es auch (!) – nicht straff gespannt sein, sondern kann so eingefasst werden, wie sie zum liegen kommt. Die Bildqualität leidet unter den leichten „Wellen“ absolut nicht.

Über meine Umgebaute und auf die Firmware der SPC 900NC geflashte ToUCam 740K kann man dann im Okularauszug fokal über einen Laptop mit der Software wxAstroCapture und wcCtrl wunderbare Videoaufnahmen machen. Diese werden Anschließend in der Software Avistack 2 weiterbearbeitet. Die Software richtet die Einzelbilder deckungsgleich aus und sucht sich die besten Einzelframes heraus. Nach anschließender Qualitätsanalyse werden dann die Bilder überlagert, was die Luftunruhe (Seeing) nahezu ausschaltet und sehr scharfe Bilder als Ergebnis hat. Über Wavelet-Filter kann man diese Ergebnisse dann direkt in Avistack nachschärfen oder man überlässt diesen Teil der Arbeit dem Programm Fitswork, was sehr nützlichene Funktionen hat, wie z.B. das schon erwähnte iterative Gauss-Schärfen. Somit kann man dann auch das letzte Bisschen Detail aus den Bildern herausholen.

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Weitere Vorschau zu uStack

Die Arbeiten an uStack gehen weiter. Zwischenzeitlich habe ich mal eine kurze „live-Vorschau“ davon erstellt. Sie zeigt den grundlegenden Workflow anhand einer kurzen Aufnahme des Orionnebels. uStack ist dabei allerdings in der Lage, noch wesentlich schwächere Objekte auszurichten als im Video. Ich gehe hierin auch nicht auf die Qualitäts-Sortierung oder die Muster-Ausrichtung ein, aber das Video sollte trotzdem einen groben Überblick geben können.

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Weitere Fortschritte mit uStack

Mittlerweile nimmt uStack gut Gestalt an. Eine erste öffentliche Version ist somit fast fertig. Ich denke, es müssen nur noch einige Fehler, die durch Benutzereingaben entstehen könnten, beseitigt werden und dann kann es zu einer ersten Vorab-Version gehen.

Die Qualitätssortierung wurde in der aktuellen Version überarbeitet und nun ist es auch möglich, die Bilder nach prozentualer Qualität auszusortieren.

Außerdem wurde der Ausrichtungs-Vorgang überarbeitet. Die helligkeitsbasierte ausrichten ist nun von der Musterausrichtung getrennt. So kann man sich entscheiden ob man nun noch die einzelnen Frames genauer ausgerichtet haben möchte. Erste Tests zeigten, dass die Helligkeitsausrichtung meist schon zu sehr guten Ergebnissen führte und auf das verfeinern der Ausrichtung verzichtet werden konnte. Die Musterausrichtung selbst verläuft nun auch nicht mehr helligkeitsbasiert, sondern auf den Werten der einzelnen Farbkanäle.

Der Stacking-Vorgang wurde soweit verbessert, als dass nun der Master-Darkframe nur noch einmal generiert wird – und nicht bei jedem Stacking-Vorgang erneut. Das spart sehr viel Zeit.

uStack v0.0.8Und – last but not least – kamen für die Farb-Optimierung des gestackten Bildes noch einige Optionen hinzu. So gibt es noch eine weitere Funktion, die die dunklen Bereiche des Bildes anhebt und die sehr hellen dagegen reduziert. Das unterdrückt überstrahlte Sterne ein wenig, bietet dafür in den dunkleren Regionen mehr Detail. Wie in dem Screenshot nun zu sehen, kann man die drei zentralen Sterne des Orionnebels nun gut differenzieren.

 

 

 

 

Orion Nebel, 1 FrameUnd hier ebenfalls noch ein einzelner Frame, der mit den gleichen Farbeinstellungen ausgegeben wurde. Man erkennt deutlich den Unterschied, ob man einen einzelnen Frame oder über 500 Frames für das entgültige Bild verwendet.

 

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Sonnenfotografie

Man mag es kaum glauben, aber Sonnenfotografie lässt sich sogar ohne Teleskop gut betreiben. Allerdings sollte man dazu dann natürlich eine Kamera mit ausreichend Brennweite (oder Zoom) haben. Ab 20 bis 30x Zoom macht das Ganze dann schon Sinn.

Die einzigen Dinge, die man (neben einer Kamera natürlich) dazu noch benötigt, ist ein Stativ und auf jeden Fall eine Sonnenfilterfolie mit einer optischen Dichte von 5, die das eingehende Sonnenlicht um den Faktor 100.000 (also zu 99,999%) abschwächt. Versucht man es ohne solch eine Folie, ruiniert man sich mit etwas Pech nur die Kamera. Das Objektiv der Kamera bündelt das Licht bei ausreichender Brennweite immerhin auch schon stark genug um den Sensor der Kamera zu rösten. Solch eine Sonnenfilter Folie bekommt man online z.B. bei Baader Planetarium oder in einigen Optikgeschäften (z.B. Fotograf).

Mit solch einer Folie habe ich mir für meine Kamera einmal einen entsprechenden Aufsatz gebaut – und das Ergebnis ist auch hier schon sehr beeindruckend. Sonnenflecken lassen sich bei den Aufnahmen schon sehr gut erkennen.

Sonne01Kameradaten:
Fujifilm Finepix HS10
720mm Brennweite
ISO200, 1/125s, f/5.6

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uStack

Teilweise waren bei meinen Aufnahmen auch solche dabei, wo die Belichtungszeit viel zu kurz ausfiel. Neben dem normalen Ausleserauschen der Kamera war vom eigentlich Objekt auch nach Dunkelbildabzug eigentlich nichts mehr zu erkennen. Das war mir zuerst bei Pan-STARRS so ergangen.
Nun gibt es natürlich die Möglichkeit, einzelne Frames aufzuaddieren. Aber das bringt natürlich nur etwas, wenn die Bild ausgerichtet sind. Ohne Nachführung oder Autoguiding bewegen sich die Sterne natürlich fleißig durch das Bild. Und wenn das selbst die Sterne kaum noch in dem Videomaterial zu sehen sind, so schafft es keine Stacking-Software diese Bilder auszurichten und aufzuaddieren.
Und genau das war das Problem. Man konnte die Bilder höchstens manuell ausrichten und überlagern. Das wiederum ist aber sehr zeitaufwändig und auch nicht immer optimal.

Und so kam ich auf die Idee, mir mein eigenes Programm zu schreiben. Es sollte auch schwachste Objekte/Sterne noch verfolgen und ausrichten können. Und uStack ist dazu in der Lage. Es verfolgt Objekte aufgrund der maximalen Bildhelligkeit. Ebenso erfolgt noch einmal eine präzise Ausrichtung durch Vergleich der einzelnen Frames.
uStack ist dazu auch noch in der Lage, die Bilder nach Schärfe zu sortieren. Das Programm soll im Laufe der Zeit natürlich noch einiges mehr können. Ich werde hier immer den aktuellen Stand der Dinge posten. Eine erste Testversion wird wohl auch bald zur Verfügung stehen.

Bisher sind folgende Features implementiert:

  • Ausrichten von Objekten, die sich kaum vom Ausleserauschen der Kamera abheben
  • pixelgenaues Ausrichten durch Mustervergleich
  • Dunkelbildabzug (darkframe) aus einzelnem Bild oder eine Serie von Darkframes
  • Aussortierung der Bild nach Bildschärfe
  • interne Speicherung des gestackten Bildes mit 32bit pro Kanal (ähnlich HDR)
  • einfache Farbanpassungen (Luminanz, Gamma, Helligkeit, Kontrast, Verstärkung (Gain))
  • Anpassung der Farbgewichtung bei Schwarzweiß-Ausgabe
  • Supersampling für Subpixel-Genauigkeit

Als Beispiel soll hier der Orionnebel dienen, der auf einer Testaufnahme aussieht, wie auf dem Einzelbild hier zu sehen:

oriA_001Zwar kann man natürlich nicht erwarten, dass man am Ende ein Super-Hochauflösendes Bild erhält, aber nach Aufaddieren der Einzelframes (mit 2x Filter um das Rauschen weiter zu reduzieren) sieht das Ganze dann so aus:

oriA_001_us

Und das ist meiner Meinung nach schonmal ein guter Erfolg.

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Einige Mondkrater vom 18.04.2013

Am 18.04.2013 hatte ich etwas mit der afokalen Fotografie herumexperimentiert. Das ist verallgemeinert ausgedrückt das Aufnehmen von Bildern durch das Okular des Teleskops, wobei von der Kamera selbst das Objektiv entfernt ist.
Zwar hat diese Methode den Nachteil, dass die Bilder etwas unschärfer werden und einen leichten Farbsaum aufweisen, allerdings lässt sich hierbei die Vergrößerung beeinflussen, indem man die Kamera näher oder weiter entfernt vor dem Okular befestigt.

 

Wohl auch ein sehr bekannter Krater

Jedenfalls konnte ich so z.B. den Krater Archimedes, der zusammen mit Autolycus und einigen anderen Kratern eine interessante Formation bildet. Archimedes ist mit 83km einer der etwas größeren Krater aus dem Zeitalter vor etwa 3,5 Mrd. Jahren. Daneben Aristillus und Autolycus, wodurch diese Formation im Mare Imbrium leicht zu finden ist. In dieser Region „landete“ auch die erste Sonde erfolgreich auf dem Mond.

 

Die Landestelle der ersten Sonde, die den Mond erreicht hat.

Lunik 2 heißt sie und schlug am 13.09.1959 auf dem Mond auf. Sie war die zweite russische Sond – und die erste überhaupt auf dem Mond. Diesen Punkt habe ich auf einem extra Bild markiert. Er liegt relativ genau zwischen Archimedes und Autolycus.

 

 

 

Ein interessant aussender Krater

Ganz in der Nähe findet man außerdem auch den Krater Cassini. Dieser ist zwar mit 58 km Durchmesser kleiner als Archimedes, durch die beiden Krater im inneren wirkt er jedoch etwas „hübscher“ als Archimedes. In der Nähe ist ebenfalls ein Berg, der Mons Piton, und etwa 2,25km hoch. Das ist zwar keine gigantische Höhe, aber da er im ansonsten relativen flachen Mare Imbrium liegt, ist er eine sehr markante geografische Eigenschaft.

Mein Blick wandte sich dann später weiter nach „unten“. Auf der Südseite des Mondes findet man, vorallem in der Südpolregion, sehr viele Krater.

 

Wohl der größte Krater meiner Beobachtung

Allgemein wirkt das Gebiet dort extrem zerklüftet. Einer der größten Impaktkrater ist dort Maginus mit 164km Durchmesser. Er ist gleichzeitig auch schon ein sehr alter Krater aus dem pre-nectarianischen Zeitalter vor 3,92 Mrd. bis 4,55 Mrd. Jahre. Ein wenig oberhalb, jedoch zu diesem Zeitpunkt noch im Schatten, findet man den bekannten Tycho-Krater.

 

Das südliche Ende des Mondes

Außerdem findet man im südlichen Hochland auch Krater wie Moretus mit 114 km Durchmesser (ca. 3,2 bis 1,1 Mrd. Jahre alt, Eratosthenianisches Zeitalter) und unzählige andere Krater, teils etwas jüngeren Alters.

 

 

 

Wohl ein äußerst interessanter Name für einen KraterInteressant finde ich im südlichen Bereich vorallem die Namen. Walther oder Werner sind ja doch etwas merkwürdige Namen für Krater, im Gegensatz zu den bisher gezeigten, meiner Meinung nach wohlklingenderen, Kratern. Walther jedenfalls ist eigentlich auch schon ein Gigant mit seinen 141 Kilometern Durchmesser. Werner ist somit wohl der kleine Bruder. Er ist nur etwas halb so groß. Der Krater „Kaiser“ ist hier ebenfalls zu sehen. So groß der Name auch klingt: Mit 53 km ist er dann doch kleiner als diese Krater mit eher plumpen Namen.

 

Zuguterletzt begeben wir uns dann wieder etwas weiter in die nördlichen Gefilde. Die Namen klingen hier schon wieder etwas besser. Man merkt jedoch, dass auch die nördliche Region von vielen Kratern geprägt ist, wenn auch wesentlich weniger als die südliche Region.

 

Das nördliche Ende.

Die Krater tragen hier Namen wie Goldschmidt oder Meton. Goldschmidt hat im übrigen einen Durchmesser von auch immerhin 120 km. Der größte Krater auf dem Bild ist jedoch W Bond mit 159 km Durchmesser und einem Alter von etwas über 4 Mrd. Jahren. Möglicherweise entstand er kurz nach der Entstehung des Mondes selbst.

 

 

Die Kraterübersäte Südregion

Desiandres, nahe des Kraters mit jenem tollen Namen Walther (auch wenn ich jetzt doch wieder in den Süden abrutsche) ist ein gutes Beispiel dafür, wie groß Krater werden können. Mit seinem 235 km Durchmesser ist er wirklich gigantisch. Würde der Krater in Deutschland liegen, so würde sich sein Krater von Hannover bis nach Berlin erstrecken. Und mittendrin die Hölle: Der Krater Hell mit immernoch 33 km Durchmesser, was der Strecke Hannover-Celle entspräche.

 

Auch eine interessante Formation

Und zuguterletzt noch eine schöne Formation um den Krater Hipparchus, der es auch auf 155 km Durchmesser bringt und ebenfalls aus der Entstehungszeit des Mondes stammt. Horrocks in seinem Inneren misst „nur“ 30km und ist auch wesentlich jünger. Dessen Alter liegt vermutlich irgendwo zwischen einer und drei Milliarden Jahren. Die Umgebung besitzt noch einige weitere deutliche Krater wie z.B. Agrippa oder Godin mit 46, bzw. 35km Durchmesser. Während Agrippa so alt wie Horrocks ist, ist Godin sehr jung und vermutlich jünger als 1 Mrd. Jahre.

Und für die ganz interessierten zuguterletzt noch einige Aufnahmedaten zum Mond selbst:

  • Beobachtungsdatum: 18.04.2013, ca. 22 Uhr
  • Entfernung Mond: 394870 km
  • Scheinbarer Durchmesser: 30.26 Bogenminuten
  • Colongitude: 8,6°
  • Phase: 86,5°
  • Lunation: 8,5 Tage
  • Beleuchtung: 53%
  • Liberation Breite: 7° 10′
  • Liberation Länge: -5° 16′
  • Azimut: 220° 50′
  • Höhe: 49° 08′

Teleskopdaten:

  • ICS Galaxy Dobson 10″ 250/1250mm
  • ToUCam 740K afokal an 20mm Erfle und 9mm Plössl
  • Bilder ausgerichtet und gestacked mit Avistack2, geschärft mit Fitswork

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Mond am 22.02.2013

Mondmosaik 22.02.2013Was wäre ein Himmel ohne Wolken? Momentan wohl mal eine echte Abwechslung. Jedenfalls hat es der Himmel wenigstens zugelassen, dass man den Mond sieht. Durchzogen mit hoher Schleierbewölkung. Allerdings war er trotzdem ausreichend hell zu sehen und auch noch scharf. Einfach war das Ganze trotzdem nicht. Es wehte starker Wind und das schlechte Seeing äußerte sich in einem wabernden Bild. Das Endergebnis hat mich dann jedoch sehr zufrieden gestellt.

Die Version in Vollauflösung (3200 Pixel) findet man hier und ist auch zu empfehlen um alle Details zu sehen: http://www.hellstorm.de/images/astro/moon130222r1.jpg

Entstanden ist es aus einem Intercon Spacetec Galaxy Dobson D10-K-MCF, einem 10″ Newton mit 1250mm Brennweite auf einer Dobson-Montierung. Als Kamera diente eine umgebaute Philips ToUcam 740K im Primärfokus des Teleskops (also Fokalprojektion). Damit wurden „Schichtweise“ mehrere Videos vom Durchlauf des Mondes aufgenommen. Diese wurden anschließen über die Astronomie-Bildbearbeitungssoftware Registax 5.1 analysiert. Es wurden die besten Frames herausgepickt und zur Deckungsgleichheit gebracht (Stacking). Anschließend wurden die so gewonnenen Bilder über Wavelet-Filter geschärft.
Und dann kam die Frickelarbeit. Aus insgesamt 31 kleineren Teilbereichen wurde in Photoshop das Gesamtbild zusammengeschustert. Dazu mussten die Bilder auch entsprechend gedreht werden. Da ab und zu Wolken vor dem Mond vorbeizogen musste ebenfalls die Helligkeit und Farbe nochmal angepasst werden. Und als das Ganze dann fertig war, gings nochmal zurück zu Registax wo das Ganze nochmals über Wavelet-Filter geschärft wurde.

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Echtzeitbilder vom Kometen ISON am 30.04.13 um 23 Uhr

Slooth Space Camera ISONAuf diese Nachricht bin ich gerade eben aufmerksam geworden:
Die Slooh Space Camera richtet heute um 21:00 UTC (also 23 Uhr mitteleuropäischer Sommerzeit) sein Auge auf den bevorstehenden Jahrhundertkometen C/2012 S1 (ISON). Auch wenn er für die meisten Beobachter, vor allem mit bloßem Auge, erst Ende dieses Jahres interessant wird, so ist er auch jetzt über ein großes Teleskop schon einen Blick wert. Sind wir also weiterhin gespannt. Zu sehen ist das ganze, ab 23 Uhr natürlich, hier: http://events.slooh.com/

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