28 aprile 2018

Il magico mondo delle occultazioni asteroidali

Gli asteroidi sono corpi celesti piccoli e rocciosi che orbitano un po' ovunque nel Sistema Solare, concentrandosi in particolare nella cosiddetta "fascia principale" tra Marte e Giove. In quanto piccoli e lontani è molto difficile carpire informazioni precise sulla loro forma e le loro dimensioni: ottenere un'immagine diretta con un telescopio infatti è quasi impossibile, a meno che non si colleghi un super-interferometro ad un telescopio da 8m di diametro nel deserto cileno.

Asteroidi fotografati dall'ESO (European Southern Observatory) con l'interferometro SPHERE
Non tutti però hanno un telescopio da 8m, quindi bisogna rimboccarsi le maniche ed essere un po' più creativi. Ci sono svariati metodi di studio degli asteroidi che passano tutti per la fotometria, un metodo semplice quanto potente: la fotometria infatti consiste nella misura accurata della luce proveniente da un oggetto celeste per osservare piccoli cambiamenti nella sua luminosità, ed è possibile eseguirla con piccoli strumenti e telecamere non troppo costose. Con questo metodo si può facilmente ricavare il periodo di rotazione di un asteroide: se la sua forma è irregolare la quantità di luce riflessa non sarà costante e quindi la sua luminosità varierà in maniera periodica.

Come potrebbe apparire la curva di luce di un asteroide irregolare rotante

Con un processo matematico chiamato "inversione della curva di luce" è possibile creare un modello tridimensionale approssimativo dell'asteroide. Prendiamo un asteroide completamente a caso della fascia principale degli asteroidi, (130) Elektra, di circa 200km di diametro. Invertendo la curva di luce, il modello ottenuto è questo: un bel tubero roccioso.
Modello 3D di (130) Elektra

Ma come facciamo ad essere sicuri che questo modello sia giusto, non potendo ottenere immagini dirette? E' qui che entrano in gioco le occultazioni. Osservando da diversi punti della Terra la durata dell'occultazione, si può disegnare a tutti gli effetti una silhouette dell'asteroide, "scansionandolo" riga per riga, con una risoluzione che aumenta all'aumentare del numero di osservatori che registrano il transito. Veniamo al dunque: il 21 aprile mi trovavo all'osservatorio di Campo Catino, e casualmente sono venuto a sapere di questa occultazione. La ripresa non è stata difficile: il telescopio da 80cm ha permesso di riprendere a 5 fotogrammi al secondo, registrando il calo di luce della durata di una quindicina di secondi con grande precisione. 





Questa curva di luce esteticamente molto soddisfacente è stata costruita con la magia di Python da Francesco Maio, la persona che casualmente mi ha fatto sapere di questa occultazione. A partire dalle foto, invece, ho realizzato un breve filmato accelerato che mostra la scomparsa e la ricomparsa della stella (guardate bene la stella in alto al centro).




Un'osservazione di questo tipo presa singolarmente non fornisce molte informazioni: mettendo insieme una trentina di osservazioni (che in gergo si dicono "corde"), però,  si ottiene la silhouette tanto attesa.


Silhouette di (130) Elektra


Per realizzare una cosa del genere è importantissimo misurare in maniera molto precisa sia la durata del transito che l'orario in cui avviene, per questo si usa spesso l'orario fornito dal gps. Siccome sappiamo da alcune immagini dell'ESO che questo asteroide ha in realtà due piccole lune, la nostra speranza era di beccare il calo di luce secondario causato da una di queste: purtroppo non siamo stati così tanto fortunati. In compenso è successa una cosa divertente: grazie a queste osservazioni, ci siamo resi conto che il modello 3d dell'asteroide calcolato in precedenza era sbagliato, e neanche di poco! 


La stessa immagine di prima ma con il modello 3d (sbagliato)
Ciò non significa ovviamente che il metodo dell'inversione della curva di luce sia da buttare: in fisica e in generale nella scienza, capire quando una misura è sbagliata è forse più importante che farla giusta al primo tentativo. In fondo è grazie a queste osservazioni che algoritmi del genere vengono migliorati con il passare del tempo, capendo qual è la direzione giusta in cui muoversi! 

Un grande "grazie" a tutte le persone che seguono questo blog: la pagina Facebook è prossima ai 1000 like e questo blog si sta avviando lentamente verso le 100.000 visualizzazioni. Niente male! A breve parlerò di un progetto molto interessante nel quale sono coinvolto insieme all'osservatorio astronomico che riguarda i pianeti extrasolari. Non faccio spoiler, e come si suol dire, stay tuned!

3 febbraio 2018

Luna, i migliori fotografi del mondo confermano: «le foto sono false». Cosa gli risponderei?

Da stamattina ho visto più volte in giro per facebook questo articolo, che a grandi lettere dice

"Luna, i migliori fotografi del mondo confermano: <<le foto sono false>>."

Leggendo l'articolo si possono leggere i commenti di fotografi del calibro di Oliviero Toscani riguardo le foto della Luna scattate dagli astronauti, che a loro sembrano false. Perché? La solita storia: ombre, luci messe male e cose così.

Adesso non voglio ovviamente mettere in dubbio le capacità e l'esperienza di questi fotografi, che saranno sicuramente più esperti di me: voglio solo analizzare le loro affermazioni ed interpretarle (e spiegarle) da un punto di vista un po' più da aspirante fisico quale sono.

Parliamo delle frasi che dicono in un breve trailer di un documentario che si intitola "American Moon" che potete vedere su youtube. Il documentario completo si autodefinisce imparziale, mettendo a confronto le prove a favore dell'allunaggio contro quelle a sfavore. In realtà a me è sembrato molto fazioso, e soprattutto mi rifiuto di spendere 15€ per vederlo.

Partiamo dalla prima foto: questa nella quale si vede Buzz Aldrin che scende dal modulo Eagle durante la missione Apollo 11.


I commenti di due fotografi dicono che la foto è falsa, perché la parte del LEM che dovrebbe essere nell'oscurità totale è in realtà illuminata da quello che sembra un secondo riflettore o un pannello riflettente.

Aldo Fallai dice: "La luce viene dal dietro del modulo, l'astronauta o presunto tale è nel buio più totale e invece è illuminato: perché?"

Mentre Oliviero Toscani afferma: "Dichiaro che ci sono dei riflessi qui del metallo che vuol dire che c'era una sorgente di luce dalla parte di chi fotografa".

Da fotografi esperti hanno giustamente ragione: c'è una sorgente di luce dietro al LEM che illumina la parte scura, e non è altro che la superficie lunare. Infatti non bisogna mai dimenticare che il terreno lunare ha un albedo medio di 0.12: per capirsi, ha un albedo paragonabile a quello del cemento. Ciò significa che in ogni caso riflette una quantità considerevole di luce solare, che è la stessa che arriva sulla Terra. 


Guardando la foto si può notare infatti che l'ombra proiettata dal LEM sulla superficie lunare è nera come la pece: questo perché a differenza del modulo lunare che si eleva di qualche metro sul livello del terreno non vengono illuminate dalla luce riflessa dalla regolite lunare. 

Un'altra cosa di cui parlano, in particolare Toni Thorimbert, sono le ombre "storte".

"Queste ombre che vanno di qua e questa che va di qua non ha senso, significa che il sole è a qualche metro di distanza!"

Su questa questione ho già scritto qualche tempo fa nel mio post "Temo che sulla Luna ci siamo andati davvero". Lavorando con obiettivi ultragrandangolari (gli astronauti utilizzavano un 16mm su pellicola a pieno formato) è facile che si vedano ombre o cose storte a causa dell'enorme distorsione prospettica. Per esempio in questa foto, seguendo la stessa logica il sole doveva trovarsi dall'altra parte della strada.

Con questo voglio solo dire che il discorso non sta in piedi. Se davvero vogliono provare che non siamo stati sulla Luna, i complottari dovranno tirar fuori qualche affermazione più forte, che non possa essere smontata in maniera così semplice e rapida. 

Adesso vorrei sottoporre a chi sostiene che sulla Luna non siamo mai andati una prova che secondo me è ben poco confutabile. 

-- Attenzione, potrebbe contenere fisica --

Guardatevi questo video: durante l'Apollo 15 David Scott ha fatto un semplice esperimento lasciando cadere contemporaneamente un martello e una piuma di falco, per mostrare che nel vuoto gli oggetti cadono alla stessa velocità anche se hanno masse diverse. Si vede bene che cadono contemporaneamente, cosa impossibile se ci fosse stata atmosfera: la piuma avrebbe volteggiato in aria per diversi secondi invece di colare a picco come ha fatto nel video. Sicuramente il filmato è stato girato nel vuoto: in questo caso però un complottista potrebbe controbattere dicendo che è stato girato in una gigantesca camera a vuoto come quelle usate per testare i satelliti. Cronometrando il tempo di caduta, questo è risultato di circa 1.25s: tenendo conto dell'accelerazione di gravità lunare che è pari a un sesto di quella terrestre, si deduce che sono stati lasciati cadere da circa un metro d'altezza, un valore ragionevole. Facendo due conti si può calcolare il tempo di caduta sotto l'effetto di un'accelerazione di gravità pari a quella Terrestre, che in tal caso sarebbe di soli 0.45s: meno della metà! Quindi per vedere gli oggetti cadere a velocità normale bisogna più che raddoppiare la velocità del video. Vediamo cosa succede a un video se lo acceleriamo di 2.5 volte:


Gli astronauti si muovono un po' troppo velocemente per indossare delle tute così pesanti e impacciate, non trovate? Quindi direi che per simulare la gravità lunare il video non è stato decisamente accelerato. Ma allora hanno attaccato dei fili agli astronauti e ai vari oggetti per farli cadere più lenti? No: in altri video si vede chiaramente la polvere sollevata dalle ruote del rover lunare che ricade troppo lentamente per trovarsi sulla Terra. In questo caso però non possono aver attaccato un filo ad ogni granello di polvere! Quindi, se il video non è stato rallentato per i motivi che ho già spiegato, significa che l'accelerazione di gravità non può essere quella terrestre.

Non penso di avere altro da dire sull'argomento: va bene chiedere ad esperti di fotografia dei pareri sulle foto scattate dalla Luna, ma nessuno si rende conto che uno studio fotografico è molto diverso dalla superficie di un altro corpo celeste.

"Fake news? Sì, Certo. Ma è inutile sperare di convincere tutti: non c'è peggior sordo di quello che non vuole sentire", recita l'articolo.

A chi lo dici, amico...

30 gennaio 2018

Sulle orme dell'Apollo 15

Qualche sera fa sono stato all'osservatorio per dare una mano con un po' di manutenzione, come al solito. Il cielo però era davvero bello e la Luna splendeva sopra le montagne innevate: come resistere alla tentazione di fotografarla? 


Collegata rapidamente la telecamera al rifrattore da 25cm ho iniziato a riprendere come se non ci fosse stato un domani. Elaborando i quasi 70GB di video raccolti mi sono soffermato su una zona della Luna che mi piace particolarmente: il Mare Imbrum, o mare delle piogge, un antichissimo cratere che, riempitosi di magma fuoriuscito dalle profondità della Luna, ha formato una vasta pianura di roccia basaltica scura. Nella foto sulla destra se ne vede metà, delimitato ad Est (destra) da due lunghe catene montuose, le Alpi e gli Appennini lunari. Ma il particolare sul quale mi sono soffermato si trova poco a ovest di quello "stretto" che collega il Mare Imbrum con il Mare Serenitatis, che si vede in basso a destra. 


Ingrandendo l'immagine si nota una vallata percorsa da una rima, ovvero un antico tubo di lava crollato. Quella rima si chiama Hadley, ed è proprio quella che compare in questa foto scattata dagli astronauti dell'Apollo 15!


La rima Hadley fotografata dagli astronauti
La rima Hadley fotografata da Terra













L'Apollo 15 è stata la prima delle cosiddette "Missioni-J", ovvero le missioni lunari più focalizzate sugli aspetti scientifici: la permanenza sulla Luna durava molto di più e gli astronauti avevano a disposizione molti più strumenti scientifici. Apollo 15 fu anche la prima missione a portarsi dietro un Rover Lunare, permettendo così agli astronauti di esplorare in lungo e in largo attorno al punto di atterraggio, spingendosi ad oltre 10km di distanza dal LEM! In totale gli astronauti riportarono sulla Terra più di 70kg di campioni di rocce lunari, mentre lasciarono sul suolo selenico una serie di esperimenti come sismografi, esperimenti per lo studio del vento solare e un retroriflettore per il Lunar Laser Ranging Experiment, che permetteva di misurare la distanza Terra-Luna tramite un laser con una precisione di pochi centimetri: grazie a questo apparecchio sappiamo che la Luna si sta allontantando dalla Terra di circa 3cm ogni anno.

Per concludere, ho affiancato una foto del sito di atterraggio scattato dall'orbita a quella scattata da me: come vedete si riconoscono molte strutture geologiche! 


Questo breve post non è stato scritto in risposta ai complottisti (anche perché sarebbe inutile) o per rispondere a chi mi chiede "Ma si vede la bandiera sulla Luna?" quando faccio le serate pubbliche, ma per farvi rendere conto di come quella piccola sfera che brilla nella notte sia in realtà un mondo fatto di pianure, montagne e valli, sul quale hanno camminato dodici persone, che può essere esplorato anche da Terra, stando comodamente sul proprio balcone.



22 gennaio 2018

Cinquanta sfumature di idrogeno alfa

Sono diversi mesi che questo blog prende polvere, non solo per gli esami (che non mancano mai) ma soprattutto per una brutta tendenza del meteo a peggiorare sempre nel weekend, specialmente se di luna nuova. 
Devo dire che mi ha fatto molto piacere aprire la pagina di gestione e notare che erano comparsi tre nuovi commenti: cosa piuttosto rara in un blog tutto sommato "di nicchia"... E infatti due di questi contenevano delle bestemmie e uno era di spam.

wait, what?

Spam? Su questo blog? Il mondo è davvero strano.

In ogni caso, torniamo ad argomenti più pertinenti con le stelle. Vi siete mai chiesti di che colore sono davvero le nebulose, e soprattutto come fanno a brillare di tutti i bei colori che si vedono in foto? E' una domanda che mi fanno spesso, generalmente molto vicina temporalmente alla domanda sulle foto in bianco e nero dei pianeti

Un buon punto di partenza per capire un po' come funzionano i colori delle nebulose potrebbe essere questa foto fatta pochi giorni fa (la prima foto decente del 2018!) dall'Osservatorio di Campo Catino. Questa è una foto composita, che comprende i dati raccolti dalla mia reflex collegata al rifrattore da 25cm e le immagini in alta risoluzione del nucleo della nebulosa riprese al fuoco diretto del RC da 80cm con un'altra telecamera.



Da dove vengono tutti quei  colori sgargianti? Va detto innanzitutto che le nebulose non brillano "da sole": serve sempre qualcosa che sia in grado di fornirgli energia, che sia una stella giovane e calda, una vecchia nana bianca o un buco nero. Le nebulose infatti si dividono in due grandi "famiglie": le nebulose a riflessione e le nebulose ad emissione. 

Le nebulose a riflessione sono quelle più intuitive: il gas viene illuminato dalle stelle circostanti e riflette la luce verso di noi, permettendoci di osservarle. Un esempio di questo tipo di nebulosa è ad esempio la debole nube di gas che circonda le Pleiadi, che è di un bel colore azzurro proprio come le giovani stelle che la illuminano. 

La nebulosa intorno a Merope, nelle pleiadi, con il suo bel colore azzurro, ripresa da Campo Catino.

Le nebulose a emissione invece funzionano in maniera diversa: quando un atomo di idrogeno, elio o qualunque cosa componga quelle nubi di gas viene colpito da un fotone particolarmente energetico, assorbe la sua energia. In questo modo l'atomo va in uno stato cosiddetto "eccitato", che però è molto instabile. Per tornare nel suo stato stabile quindi riemette subito l'energia assorbita sotto forma di luce, con una lunghezza d'onda (in pratica il colore) che è caratteristica di ogni atomo. Le nebulose ad emissione quindi non riflettono semplicemente la luce, ma brillano assorbendo e riemettendo la luce che ricevono dalle stelle. 

Queste nebulose sono spesso accese da stelle giovani e calde che emettono molti raggi ultravioletti, che sono molto energetici. Un altro caso simile è quello delle nebulose planetarie, che sono invece illuminate dalle nane bianche che si trovano al loro interno. I colori che più vediamo nelle nebulose sono vari, e derivano dagli elementi più comuni che le compongono.

Il nucleo di Orione, ingrandimento della foto di prima. Le stelle luminose al centro sono quelle che "accendono" la nebulosa.

L'idrogeno emette principalmente su due frequenze: i cosiddetti H-Alpha e H-Beta. La prima frequenza si trova nel rosso, e dona quella bella tonalità rossa-rosata alle nebulose. L'H-Beta invece si trova tra il verde e l'azzurro. Anche l'ossigeno è relativamente abbondante ed emette luce principalmente nell'Ossigeno-III, di colore verde-azzurro. Un altro colore comune è quello emesso dallo Zolfo-II, che come l'idrogeno è rosso.

Questa foto è secondo me molto istruttiva: fotografando una nebulosa (in questo caso M57) con un particolare strumento in grado di dividere nei vari colori la luce che proviene dallo spazio, ovvero uno spettroscopio, si ottiene un'immagine multipla dell'oggetto, una per ogni suo "colore":


Le immagini più luminose corrispondono alle lunghezze nelle quali la nebulosa emette più luce, e come potete vedere ci sono proprio le bande di emissione che vi ho nominato poco sopra!

Siccome le nebulose emettono sempre sulle stesse frequenze, semplicemente perché sono composte più o meno dagli stessi elementi, esistono in commercio dei filtri che permettono di isolare la luce proveniente da questi oggetti, tagliando almeno in parte quella che arriva dai lampioni. Sono degli strumenti molto utili specialmente per chi fa foto dalla città!

Sperando di aver risposto alle domande che forse vi siete posti sull'argomento, vi lascio con un'ultima curiosità: il principio che fa brillare le nebulose nell'universo è lo stesso che fa accendere le nostre lampade al neon. E' incredibile come una cosa così lontana in realtà si trovi così vicino a noi, non trovate? 


1 dicembre 2017

Alba su Copernico e volo radente su Pitagora

Vi ricordate di quel bel blog che parlava di disegno astronomico e osservazioni dal balcone di casa? Era proprio ben fatto, e il ragazzo che ci scriveva sopra era davvero simpatico!

Ebbene sì, esisto ancora. Esonero dopo esonero, fronte freddo dopo fronte freddo, serata con seeing orribile dopo serata con seeing orribile, rieccomi qui. In effetti non è stato un periodo troppo produttivo dal punto di vista astronomico e i pochi articoli che avevo scritto sono rimasti nelle bozze, perché, sapete, ho la crisi dello scrittore.

E' passato un sacco di tempo dall'ultimo disegno lunare qui pubblicato, e in effetti potreste storcere un po' il naso scoprendo che il mio ultimo "lavoro" ha come soggetto proprio lo stesso cratere della scorsa volta, Copernico. In effetti, il mio amore platonico per questa formazione lunare non si placa mai, quasi quanto quello che provo per i crateri quasi appena uscenti dalla notte lunare: è bellissimo pensare che se un astronauta si fosse trovato in quel luogo e in quel momento avrebbe visto la Terra brillare proprio sulla sua testa e il Sole sorgere dal ripido bordo del cratere, illuminando lentamente la pianura qualche kilometro più in basso dell'Oceanus Procellarum.



Per realizzare il disegno ho impiegato una mezz'ora abbondante a 222 ingrandimenti, con il mio fidato Celestron C8. L'ottimo seeing mi ha invogliato a tirar fuori la ASI 120 che mi è stata gentilmente prestata da un ricercatore dell'Osservatorio, un'ottima webcam astronomica per le riprese in alta risoluzione. Il risultato è stato questo:



Non male, tenendo conto della mia totale incompetenza nell'elaborazione di foto planetarie! Guardate quanti dettagli si vedono, e soprattutto quanto sono belle le delicate pieghe che percorrono le pianure circostanti, formazioni molto sfuggenti che possono vedersi soltanto con la luce radente. Sulla destra di Copernico, invece, c'è il cratere Eratostene, circondato da lunghe catene montuose.

Un altro disegno che volevo pubblicare, a più di due mesi dalla sua realizzazione, è quello del cratere Pitagora: questo cratere si trova al limite del lato visibile della Luna, che quindi si può osservare soltanto pochi giorni prima della Luna piena, sul lembo nord-occidentale del terminatore. La cosa che mi piace particolarmente di questo cratere è che a causa della sua posizione, con la luce giusta, sembra di volarci sopra: 



La vista mi ha ricordato questa foto scattata dalla sonda Kaguya, della JAXA, scattata però dall'orbita lunare.



Le ombre lunghissime proiettate dal picco centrale si allungano per decine di kilometri fino a toccare il bordo di Pitagora: basti pensare che questo cratere, da parte a parte, è largo 120 kilometri!

Sperando che Babbo Natale mi porti un Dicembre pieno di cieli sereni e di aria ferma, alla prossima osservazione!