Aufgrund der Beugung (diffraction) und der Wellennatur des Lichts können Sterne, die wegen ihrer großen Entfernung eigentlich punktförmige Lichtquellen sind, nicht als Punkte aufgelöst werden. Was man sehen kann, ist das sog. Beugungsbild (Beugungsscheibchen) eines Sterns. Das Aussehen des Beugungsbildes hängt unter anderem von den beugenden Kanten ab (begrenzende Öffnung des Teleskops).
Praxisrelevant für die Astrophotographie ist die Frage, welchen Bereich am Sensor ein Stern bei gewissen Seeing-Bedingungen in Abhängigkeit vom optischen System (Teleskop + Kamera) nun einnimmt. Dazu muss man berücksichtigen, dass die mögliche Winkelauflösung von der Brennweite und dem Öffnungsverhältnis der Optik abhängt:
Bei einem durchschnittlichen Seeing von 2″ (mäßiges Seeing) und einem System mit f=1.000mm Brennweite würde ein Stern ein Beugungsscheibchen von etwa 9,7 µm am Sensor erzeugen (size(projected) = size(angular) x f / 206265).
Sampling beschreibt in der Astrophotographie das Konzept, wie fein das vom Teleskop kommende Bild mit einer Pixelmatrix gerastert werden muss, damit keine Informationen verloren gehen. Das Sampling wird in Bogensekunden pro Pixel ausgedrückt („/Pixel).
Das Sampling für das System f=1.000 mm und Pixelgröße = 2,4 µm errechnet sich (über 206 x Pixelgröße / f) zu 0,49″/Pixel…also eigentlich zu fein!
Technisch wird das Auflösungsvermögen also durch die Teleskop-Öffnung vorgegeben: Je größer die Öffnung, desto enger können Doppelsterne oder Strukturen auf Planeten sein, um noch als solche erkannt zu werden. In der Praxis ist aber vor allem die Luftunruhe („Seeing“) ein wichtiger Faktor, der das Auflösungsvermögen oft auf eine Winkelsekunde begrenzt. Hinzu kommt u.a. das thermische Verhalten des Teleskops. Es sollte für die Beobachtung an die Umgebungstemperatur angepasst sein.
Welches Sampling nun bei welchen Zielen?
Hohe Auflösungen (feine Samplings) können bedingt durch die Einflüsse des Seeings somit nur bei möglichst kurzen Belichtungszeiten sinnvoll angewandt werden. Ein Beispiel dafür ist das Lucky Imaging (Sonnen-, Mond- und Planetenphotographie) mit Belichtungszeiten im Bereich von wenigen Millisekunden. Das Seeing wird dabei sozusagen durch die möglichst kurze Momentaufnahme quasi „eingefroren“. Beim Lucky Imaging wird demnach ein Video aufgenommen und dieses anschließend gestackt um die besten/schärfsten Bilder miteinander zu kombinieren.
Bei Langzeitbelichtungen (Deep Sky) muss berücksichtigt werden, wie weit bspw. die Sterne durch die Luftunruhe im Mittel „verschmiert“ werden. In guten Nächten werden unter mitteleuropäischen Bedingungen bei Langzeitbelichtungen Punktquellen typischerweise auf grob l“ bis 2″ verschmiert; in durchschnittlichen Nächten auf über 2″ bis 3″ und in schlechten Nächten auf 4″ oder mehr.