Das Öffnungsverhältnis ergibt sich aus Brennweite geteilt durch Objektivdurchmesser. Je geringer die F-Zahl (Blende) umso mehr Licht sammelt das Teil. Bei der Astrofotografie ist es gut wenn die F-Zahl möglichst gering ist, weil man nur extrem wenig Licht zur Verfügung hat. Den Sternenhimmel an sich, kann man mit einem normalen Foto-objektiv auch fotografieren, das sind dann die Wide-Field aufnahmen. Je Stärker die Vergrößerung umso schwieriger wird es gute Bilder zu bekommen. Bei Teleskopen ist F 5 noch recht passabel. Mit Spiegelteleskopen (Reflektor-Teleskop) hat man oft so um die F 4,5 herum. Mit Linsenteleskopen (Refraktor-Teleskop) kommt man oft auf F 10 und höher weil die Linsen verhältnismäßig klein ausfallen. Refraktoren eignen sich da eher für Mond-Aufnahmen, Planeten-Aufnahmen usw. wo du genug Licht hast, dass du nicht übermäßig lange belichten musst.

Aber bleiben wir mal bei den Sternen. Da hast du beim Fotografieren ganz spezielle Problem. Das erste Problem ist, dass die Sterne nicht still stehen, sondern der Himmel dreht sich durch die Erdrotation. Bei Brennweiten über 1000mm fällt das sofort ins gewicht und hast nach ein paar Sekunden die Sterne nicht mehr Punktförmig sondern Strichförmig am Foto, weil du bei der Langzeitbelichtung deren Verlauf aufzeichnest. Desshalb musst du das Teleskop nachführen, dass es sich mit dem Himmel mitdreht. Das geschieht indem du Teleskop mitsamt Kamera auf eine equatoriale Montierung packst.
Die sieht so aus...


...und wird motorisch nachgeführt, zumindest in der RA-Achse (RA= Rektaszension). Diese Achse wird genau nach dem Himmelsnordpol (nahe Polarstern) ausgerichtet. Dafür ist in der RA-Achse ein Polsucher eingebaut. Durch den schaut man durch - da sind dann einige Bezugspunkte drin eingezeichnet und nach dem kann man die Montierung dann anhand der Sterne ausrichten (einordnen).


Die andere Achse auf der Montierung ist die Deklinations-Achse. Das sind die Breitengrade am Himmel. Die bewegt sich beim fotografieren nicht. Die Achse ganz unten, die das Teil schräg stellt ist die Polhöhe. Die stellt man nach geografischer breite ein. Mit den Gewichten wird alles ausgeglichen, dass die Motoren praktisch ohne Belastung arbeiten.

Die Montierung sollte dabei möglichst massiv ausfallen, weil man jede noch so kleine Bewegung, die durch Wind oder durch das hochklappen des Spiegels in der Kamera oder sonstiges Verursacht wird, auf dem Foto dann sieht. Je höher die Brennweite (Vergrößerung) umso kritischer ist das.

Zur Nachführung der Montierung:
Bei der Montierung hast du einen Schneckenantrieb eingebaut. Der wiederum wird von einem Schrittmotor betrieben der in Mikroschritten dann extrem langsam die Achse bewegen kann. Durch die mechanischen Fertigungstoleranzen an Schnecke und Schneckenrad hat man allerdings das Problem dass die Drehung der Achsen nicht ganz gleichmäßig erfolgt. Aus dem grund muss man die Montierung guiden um diese Unregelmäßigkeiten auszugleichen. Auch hier wieder: Je höher die Brennweite umso kritischer die Abweichungen...

Das Guiding kann Manuell oder Automatisch erfolgen. Bei der Manuellen Methode schaust du permanent durch ein Fadenkreuzokular das an einem 'Leitstern' ausgerichtet ist. Dann schaltet man den Motor ein. Wenn der Stern während das ganze Läuft dann aus der Mitte abdriftet musst du mit der Steuerung die Bewegungen kompensieren, so dass der Stern schön in der Mitte bleibt. Dadurch dass man oft mehrere Stunden (in Summe) belichten muss, ist Lösung eins aber etwas suboptimal. bei der Automatischen Methode übernimmt der 'Autoguider' diesen Part. Das ist eine kleine kamera sowie eine Steuerung (entweder ein stand-alone-gerät oder man schließt das ganze am Laptop an... Für Fotografie mit Spiegelreflexkamera sind die Stand-Alone-Geräte praktischer, weil man keinen Laptop rumschleppen muss)


Ansich gibt es zwei Möglichkeiten, zum Guiden. 1) du montierst neben dem Haupt-Teleskop ein zweites Teleskop. Eines fürs Guidung eines fürs Fotografieren. 2) du verwendest einen Off-Axis guider, dann brauchst du nur ein Teleskop


Damit wäre das Kapitel Nachführung beendet.

Die Teleskope:
Wie schon erwähnt gibt es Reflektor und Refraktor-Teleskope. Gängig in der Deepsky-Fotografie sind eher Reflektoren, allem voran Newton-teleskope.


Je nach optischem System musst du die Bildfeldwölbung oder -ausleuchtung mit einem weiteren Linsensystem zwischen Teleskop und Kamera kompensieren.

Zur Fotografie:
Hier gibt es zwei Möglichkeiten: Spiegelreflexkamera oder Astro-CCD-Kameras.
Gleich vorweg muss man mal anmerken, dass normale Kameras relativ unempfindlich gegen rot ist. Das ist im Alltag praktisch aber in der Astronomie stört es, daher gibt es für Spiegelreflexkameras einen Filterumbau, wodurch sie empfindlicher gegen rot wird. Die Astro-CCDs sind von Haus aus so gebaut.
Das rot braucht man besonders bei den H-Alpha-Regionen, also die selbstleuchtenden Nebel. Andere Wellenlängen sind weiniger kritisch.


Das ganze erfordert allerdings grundlegend den Einsatz von Computern.

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Fotografiert wird dann in unterschiedlich langen Belichtungszeiten meistens mehrere in einem Zeitraum von 5 bis 30 Minuten. Bei den CCDs nimmt man verschiedene Farben und die Helligkeit getrennt auf, was unterm Strich noch mehr Fotos und erheblich mehr Aufwand bedeutet. Die ISO wird immer möglichst gering gehalten, weil hohe ISO hohes Bildrauschen verursacht. Zusätzlich zu den normalen Aufnahmen macht man dann noch Dark-Frame-Aufnahmen. Das sind Aufnahmen wo nur Finsternis aufgenommen, also mit geschlossener Objektivkappe. Das dient dazu um Informationen über das Bildrauschen zu gewinnen, das wie gesagt von ISO sowohl auch von Temperatur abhängig ist. Das Dark-Frame wird im Endeffekt von den normalen Aufnahmen abgezogen, wodurch das Bildrauschen reduziert wird. Bei der Spiegelreflex kann man das von der Kamera direkt durchführen lassen, dann macht sie automatisch nach jedem Foto noch ein Dark-Frame.
Next is: Flat-Field-aufnahmen, welche eine gleichmäßig ausgeleuchtete Fläche Aufnimmt. Dadurch bekommt die Kamera Informationen über Staub am Chip und Artefakte. Auch das wird letztendlich abgezogen und so der Staub am Foto kompensiert.

Wenn du jetzt als zB. 10x5min 5x10min, 3x20min, 2x30min immer die selbe Stelle am Himmel abgelichtet hast nimmst du die Fotos her (RAW-Format) und Stackst sie am Computer. Da werden dann alle Bilder zu einem zusammengefügt und nach unzähligen Stunden CCD-Stack, Adobe Photoshop und Konsorten bekommst du dann ein gutes Astrofoto raus.

Ich muss aber noch anmerken, dass du beim Fotografieren immer von der Himmelshelligkeit (also Stadtlicht, Mondphasen) und 'Seeing' (Luftunruhen durch Wind, Zirkulation....) abhängig bist. Und natürlich von der Bewölkung...
Ist also exorbitant komplex.