Set 18

I MIEI AMICI ASTEROIDI (19): Giocando a nascondino tra le stelle *

Se ne parla poco, ma resta ancora un metodo eccezionale e veramente unico per determinare la forma e le dimensioni di un piccolo corpo celeste. Mi riferisco all’occultazione stellare, quel fenomeno prospettico che porta un corpo planetario, nel suo movimento sulla sfera celeste, a “coprire” una stella. Sono più celebri le occultazioni stellari dovute alla Luna e ai pianeti, soprattutto per lo studio delle loro atmosfere e dei loro “dintorni”.

Avevo già parlato di occultazioni. Vorrei, però, andare un po’ più nei dettagli e mostrare, come ovvia ricaduta, come certe potenzialità dei dilettanti sono spesso sprecate. Oltretutto è necessaria un’opera organizzativa non indifferente e questo fatto potrebbe creare unioni veramente stimolanti e positive per tutti gli appassionati coinvolti. Va beh… ormai sappiamo come stanno le cose, soprattutto in Italia.

Conosciamo molto bene le posizioni sulla sfera celeste di moltissime stelle. La nuova missione Gaia, tra pochi anni, ci darà la posizione di un miliardo di stelle con una precisione che mostruosa è dir poco. Conosciamo anche sufficientemente bene le orbite di molti asteroidi, tanto da saper prevedere, senza nessun problema, la loro traiettoria apparente nel cielo. Ne segue che non è difficile sapere con netto anticipo quando uno di questi piccoli oggetti passerà davanti a una stella.

Ovviamente, se non si hanno telescopi potentissimi, bisogna che la stella sia abbastanza luminosa in modo da essere vista piuttosto bene. Basta guardare a occhio nudo o con un binocolo per intuire che di stelle adatte allo scopo ce ne sono a migliaia…

Se la stella non è una variabile rapidissima, la sua luminosità rimane costante rispetto al tempo. Quante stelle vengono osservate ogni notte da astronomi dilettanti per sperare di vederne una aumentare la propria luminosità o magari apparire dal nulla? Tantissime, in giro per il mondo, dato che probabilmente sono il segnale di una nova o addirittura di una supernova. In questi casi ci vuole pazienza e molta fortuna.

Le cose sono ben diverse se uno sa già in anticipo quando e dove una stella scomparirà dietro a un asteroide. Ho detto “dove” dato che bisogna essere nella posizione giusta sulla Terra per assistere all’occultazione. D’altra parte la stessa cosa capita anche per le eclissi di Sole. Non è difficile comprenderlo. L’asteroide è relativamente vicino e piccolo: solo una piccola fascia terrestre assisterà all’occultazione. La cosa veramente importante è che basta spostarsi di pochi chilometri per assistere a una geometria prospettica completamente diversa. Sono altrettanto positivi i risultati nulli: nessuna sparizione della stella vuole dire essere usciti dalla zona di occultazione e quindi dare un’informazione altrettanto importante.

Non pensate che il fenomeno sia rapidissimo e difficile da individuare. Gli asteroidi sono piccoli e il loro diametro apparente è insignificante. Tuttavia, è nettamente in grado di nascondere una stella che è assolutamente puntiforme (a parte la diffrazione). L’importante è che sia lento il suo moto apparente nel cielo. Ad esempio se il diametro è solo di 0.1 secondi d’arco (impossibile da rivelare), ma il suo moto è di 0.01 secondi d’arco al secondo di tempo, la stella resterà nascosta per ben dieci secondi, ossia il tempo necessario perché l’intero asteroide le passi davanti.

Orologi precisi e in grado di essere perfettamente regolati in punti diversi d’osservazione se ne trovano di sicuro, senza essere dei professionisti. L’importante è, quindi, avere un’ottima e puntiforme visione della stella.

Vediamo in Fig. 1 cosa succede nel cielo. Il tempo scorre da sinistra a destra. Immaginiamo che l’asteroide AST si muova verso destra. Nella posizione t1 la stella S è ancora completamente visibile. In t2 sparisce, in t3 riappare dall’altra parte dell’asteroide. Se registro la luminosità della stella, vedo una sua improvvisa scomparsa che dura per un certo periodo di tempo (dipendente sia dalle dimensioni dell’asteroide che dal suo movimento) e poi eccola ricomparire altrettanto improvvisamente. La durata dell’occultazione mi permette di determinare la lunghezza vera dell’asteroide (in chilometri), conoscendo la sua distanza da noi e il suo moto apparente nel cielo.

fig.1
Figura 1

Ovviamente, ciò capita per un certo osservatore e determina solo una “corda” del piccolo oggetto. Ma se gli osservatori sono tanti, e posizionati in modo conveniente, si hanno molte corde e si può ricostruire l’intera forma dell’asteroide.

Vediamo cosa succede, in realtà, attraverso la Fig. 2. La stella S invia raggi paralleli, data la sua distanza, per cui gli osservatori A, B, C, D, E, F, G la vedono secondo direzioni parallele. L’asteroide AST blocca la luce solo per alcuni osservatori, quelli che stanno nel cilindro d’ombra proiettato dall’asteroide. Proseguendo fino alla sfera celeste, la stella appare, ovviamente, sempre in una posizione uguale per tutti. Noi conosciamo bene questa situazione. Un insieme di rette parallele s’incontrano in un punto all’infinito. La distanza della stella è tale che possiamo proprio considerarla all’infinito, così come la sfera celeste. Vedete quanto vengono comodi i concetti che abbiamo sviscerato negli articoli di matematica?

fig.2
Figura 2

La figura si riferisce a un certo istante t0 uguale per tutti. Immaginiamo che l’asteroide si muova proprio verso di noi, perpendicolarmente al piano del foglio. Nella Figura 3, ribaltiamo tutto di 90°: il piano della Fig. 2 diventa adesso la linea MM’. Tutti gli osservatori si trovano nel piano individuato da MM’ e vedono l’asteroide che si muove verso destra. Data la loro diversa posizione la stella si trova ad altezze diverse rispetto all’asteroide. In altre parole, la linea punteggiata della Fig. 2 (che ho indicato come “sfera celeste”), non è altro che la linea MM’. Rifletteteci bene e vedrete che la situazione non è affatto complicata.

fig.3
Figura 3

Se l’asteroide si muove verso destra è come dire che la stella si muove verso sinistra. Possiamo perciò considerare fermo l’asteroide e riferirci al movimento della stella in funzione del tempo. E’, ovviamente, la stessa identica cosa (la Terra gira intorno al Sole, ma possiamo sempre considerare vero il viceversa, se ci viene più comodo). Gli osservatori A e G non vedono assolutamente nessun cambiamento nella luminosità stellare. Nessun risultato buon risultato. Questo fatto vuol dire che le dimensioni dell’asteroide nella direzione verticale sono minori della distanza tra A e G. La curva di luce della stella, per loro, non è altro che la retta rossa (nella parte bassa della figura). L’osservatore in D è il più fortunato dato che la stella passa proprio lungo l’asse maggiore dell’asteroide. La luce sparirà  durante l’intervallo di tempo t2 – t1, com’è illustrato dalla curva di luce gialla. Un’occultazione intermedia sarà vista da C ed E, come mostra la curva di luce blu. Gli osservatori in B e F sono al limite, magari vedono soltanto una repentina e brevissima perdita di luce.

Non ci vuole molto a capire che le durate dell’occultazione, il tempo assoluto di inizio e le posizioni relative degli osservatori sono in grado, se collegate in modo sapiente, di disegnare quasi perfettamente la forma dell’asteroide. Ecco alcuni esempi.

I primi due (Fig. 4 e 5) si riferiscono a campagne osservative perfettamente organizzate e con risultati perfetti.

fig.4
Figura 4
fig.5
Figura 5

La Fig, 6 è dedicata all’asteroide doppio 90 Antiope. Anche se non di alta precisione l’oggetto binario è ben identificato.

fig.6
Figura 6

Non sempre va bene (piccoli errori nella posizione dell’asteroide o della stella) ed ecco il risultato scadente della Fig. 7. Gli osservatori dovevano essere spostati verso l’alto!

fig.7
Figura 7

E’ comprensibile che bisognerebbe sempre coprire un’area molto più grande di quella prevista. Purtroppo, gli osservatori che stanno a distanze notevoli dal passaggio preventivato temono di non avere successo e preferiscono, spesso, abbandonare la partita…

Notate che i quattro casi illustrati si riferiscono a due anni (2008 e 2009). Il che dimostra che le occasioni sarebbero teoricamente moltissime. In quel periodo vi era stata una vera mobilitazione, organizzata da alcuni professionisti e seguita con passione da molti dilettanti veramente ben preparati.

Mi permettete di ridere un poco quando leggo di meravigliose osservazioni fatte da tanti nostri “amatori” che dicono di avere assistito all’occultazione di Saturno da parte della Luna (o anche solo di una stella) corredate da innumerevoli fotografie dell’evento. Bellissima iniziativa, ovviamente, ma, con qualche sforzo in più e con la stessa strumentazione (e un po’ di umiltà), quanti altri risultati scientificamente ben più importanti si potrebbero ottenere! Pensate all’emozione dei dilettanti americani quando, riunendo le loro osservazioni, si sono visti comparire davanti la forma irregolare di un asteroide, distante centinaia di milioni di chilometri, di cui hanno potuto misurare direttamente le dimensioni con un righello qualsiasi.

Le occultazioni non sono però causate solo agli asteroidi. Anche i pianeti (e i loro satelliti) occultano (e come!) tante stelle. Avendo spesso un’atmosfera, anche tenue, le occultazioni permettono di studiare “come” si abbassa la luce stellare, che è modulata dalla presenza o meno di una qualche debole atmosfera. Non solo atmosfera, però. Qualsiasi cosa che stia “attorno” al pianeta farebbe abbassare la luminosità… ed eccoci quindi al 1977 e agli anelli di Urano.

Le occultazioni stellari per lo studio delle atmosfere sono ormai meno sfruttate, dato che altre tecnologie moderne possono dare informazioni più accurate e dirette. Ma, pensiamo agli esopianeti ed ecco che le occultazioni tornano di moda, anche se vengono chiamate eclissi.

 

QUI parliamo di quanto i veri astrofili possano essere utili alla ricerca scientifica

 

QUI tutti gli articoli finora pubblicati della serie "I miei amici asteroidi"

15 commenti

  1. Mario Fiori

    E così anche i nostri piccoli amici sono  sempre più dei ...grandi.

  2. Frank

    Ottimo Enzo, non conoscevo questo sistema di misurazione però questa volta devo spendere qualche parola in favore dei dilettanti. Nel caso di 135 Herta ho contato 21 osservatori e oltre trenta per 9 Metis, ammesso che anche con due o tre solamente si può già ottenere un risultato che è meglio di niente, organizzare una raccolta di dati come queste non è per nulla semplice ed aspettarsi che arrivi spontaneamente dai dilettanti mi pare anche se possibile illusorio quanto raro. L'attrezzatura necessaria non è proprio banale ed economica e devono tutti trovarsi in una fascia, diciamo di utilità piuttosto ristretta, devono seguire un protocollo di misurazione unico che qualcuno deve avere prima stilato, oltre ad avere ben in testa cose che si studiano in metrologia. Forse questa volta si può dire che se i professionisti si dessero una mossa e organizzassero come si deve il tutto tanti dilettanti li seguirebbero nell'impresa, certo occorre spendere del tempo nei vari circoli e soprattutto far capire a tanti perché si guarda in su oltre al semplice piacere della contemplazione. Da parte mia guarderei con sospetto qualsiasi raccolta non supervisionata da un professionista che garantisca la "genuinità" dei dati intesa sia in buona fede che in malafede, se ne sono viste di bufale, non molto tempo fa ci sono cascati anche quelli della apod con Saturno occultato dalla stazione spaziale.

  3. Daniela

    Ciao Frank!

    In attesa che Enzo ti risponda (si è preso qualche giorno di vacanza), ti segnalo questa iniziativa

    https://www.zooniverse.org/projects/skymap/planet-9?utm_source=Newsletter&utm_medium=Email&utm_campaign=P929Mar2017

    grazie alla quale chiunque può aiutare la ricerca scientifica, senza attrezzatura alcuna (a parte un pc e una connessione internet). Come fare in concreto, oltre ad essere scritto sul sito (in inglese), ce l'ha spiegato il nostro Paolo in questo articolo

    http://www.infinitoteatrodelcosmo.it/2017/04/02/si-puo-contribuire-alla-ricerca-astronomica/

     

     

  4. Frank

    Ciao Dani, grazie per la segnalazione ho scorso il sito, interessante ma la mia era una critica alla bacchettata di Enzo alla comunità dei dilettanti, italiani in particolare che, di solito sono molto critico verso questa, in questo caso la bacchettata andrebbe girata ai professionisti che con uno sforzo organizzativo, non poi così eccezionale avrebbero a disposizione una notevole quantità di dati. In ogni caso esistono anche altri gruppi di ricerca in altre branche della scienza con il sistema che hai segnalato, se ricordi tutto è cominciato con SETI ma è piuttosto asettico, vuoi mettere con la rilevazione di dati sul campo?

  5. Guido

    Buongiorno, la "citizen science" (i progetti racchiusi in zoouniverse, per es.), entusiasmante se non altro perchè consente ai non professionisti di prendere parte attiva ai programmi di ricerca, deve fare i conti con la sua stessa natura di totale apertura al pubblico. Mi spiego meglio: ho provato ad utilizzare uno dei protocolli che il sistema fornisce su uno dei programmi di ricerca ma mi sono accorto che i dati su cui stavo lavorando erano in realtà nella maggior parte dei casi dei fake, prodotti dal sistema stesso al fine di "istruire" se stesso sulla reale attendibilità dell'operatore prima di proporgli dati reali. Il problema è che questa fase, evidentemente ritenuta necessaria, è molto scoraggiante e lunga e confligge con la psicologia dell'operatore, che si sente un po' preso in giro. Siamo ancora lontani da una scienza "diffusa" e alla portata di tutti coloro che non sono inquadrati nelle strutture accademiche. Purtroppo.

  6. Frank

    Il problema di cui parli Guido, era già stato considerato con SETI che "sprecava" grandi quantità di calcolo in doppioni proprio per evitare falsificazioni ed errori. Sono molto dubbioso sul considerare fare scienza il semplice prestare il proprio pc alla fase di elaborazione, utile sicuramente ma essere operativi è un'altra cosa. Al CERN usano un sistema simile ma in un circuito chiuso, non ricordo il link, era visibile in tempo reale la movimentazione dei dati.

  7. Daniela

    Beh... non deve essere assolutamente semplice realizzare questo tipo di progetti. Dobbiamo anche mettere in conto che qualche "buontempone" partecipi solo per il piacere di inserire dati falsi e le precauzioni non sono mai troppe. L'importante, comunque, è che qualcosa in tal senso si muova, prima o poi si spera che venga raggiunto il giusto livello di efficacia ed attendibilità, con reciproca soddisfazione dei ricercatori e dei volenterosi dilettanti che prestano la loro opera per il solo piacere di contribuire al progresso scientifico.

     

  8. Frank

    Si Daniela è sicuramente un lavoro organizzativo estremamente complesso ma io non riesco ad essere buona come te chiamandoli "buontemponi". Preferisco un delinquente ad uno stupido dal delinquente mi posso difendere, ma dallo stupido.......... Ecco due modi univoci per capirci:

    quella maccheronica, da Totò che diceva: "Per la fame ci arrangiamo, per il mal di pancia ci sta o dottore ma contro o fesso non ci sta nulla da fare".

    Quella accademica aurea, delle tre leggi definite da Carlo Cipolla : Una persona stupida è una persona che causa danno ad un'altra persona o gruppo di persone senza nel contempo realizzare alcun vantaggio per sè od addirittura subendo una perdita.

    Posto che tutti facciamo delle stupidate, quelle con "dolo" (intenzionali senza scopo) andrebbero duramente punite e il caso dei "buontemponi" mi pare esemplare.

     

  9. Daniela

    Sfondi una porta aperta, caro Frank... il termine "buontempone" era quanto meno eufemistico: io certa gente la condannerei ai lavori forzati! Sai quanto ferro c'è nelle miniere dell'Elba, chiuse perché non conviene estrarlo? Se le riempi di "buontemponi", ex-terroristi neo-letterati, "anarchici" (leggi: criminali) che incendiano auto e spaccano vetrine durante le manifestazioni di piazza, e loro compagni di merende... :roll:

  10. caro Frank,

    come puoi leggere nella presentazione del Circolo, io divido nettamente gli appassionati dell'Universo in coloro che lo fanno per la voglia di conosce e quelli che lo fanno solo per apparire e per far la fotto migliore spendendo inutilmente un mucchio di soldi. Idem per chi cerca di vedere la galassia più debole senza sapere nemmeno cosa rappresenti. Ben vengano gli astronomi dilettanti, veramente essenziali in molte ricerche di routine, snobbate dai professionisti e, ovviamente, dai grandi telescopi. Tuttavia, io ho avuto modo di parlare con vari gruppi di astrofili e la conclusione era sempre (o quasi) quella di avere un telescopio per fare vedere alla gente normale quanto erano bravi facendo anche pagare per lezioni (spesso disastrose!), dopo essersi organizzati all'italiana: presidente, vice presidente, direttore, segretario, amministratore e un po' di membri che pagavano l'iscrizione. Ma appena venivano invitati a fare qualcosa di serio e utile, dicevano che non avevano il tempo necessario. Guarda quel mio amico di Lecce... fa un lavoro egregio sia di divulgazione che di osservazione. Ma ne esistono pochi... Anni fa avevo provato a stimolare vari gruppi sparsi per l'Italia spingendoli a coordinarsi  a seguire progetti a cui avrei dedicato tutto il tempo disponibile... Risultato: un nulla di fatto! Se in America ci riescono e perché la passione è considerata conoscenza...

    Sono d'accoro che i professionisti spesso fanno poco per stimolare, ma non è certo il mio caso e nemmeno quello di tanti altri colleghi soprattutto giapponesi e americani. Poi, vedendo come tutto finisce a finanziamenti e a cariche "politiche" e dirigenziali, vadano pure al diavolo...

  11. Frank

    In questo senso sono perfettamente d'accordo e se ricordi ho spesso citato la tua introduzione al sito. Comunque se la "comunità" della setta che guarda in su non segue il professionista, come dici per esperienza personale, figuriamoci in autonomia. Personalmente non la frequento e non l'ho mai frequentata direttamente ma le poche volte che è capitato in effetti ne ho sentite di sciocchezze. Ho provato a far mettere l'occhio al tele a persone a digiuno di astronomia e le domande che sono scaturite mi hanno lasciato con l'amaro in bocca, anche quando si ha un'infarinatura e una "conoscenza" di quel che si guarda spiegarlo è tutta un'altra storia e poche volte credo esserci riuscito, tanto che preferisco non mi vengano poste domande e sto limitando a quello che si può vedere direttamente all'oculare figuriamoci un'immagine profonda. Non avevo dubbi riguardo il tuo personale operato uno che si sbatte per tenere su, assieme a qualche collaboratore scelto che pure si sbatte senza alcun ritorno, un blog come questo è al di sopra di ogni sospetto. Il lato contemplativo del guardare al telescopio è quel che mi affascina e se lo si fa con persone che amano porsi le "classiche" domande è sempre un piacere. Per tutto il resto non occorre un telescopio, basta leggere le pagine di questo blog per crescere, anzi a volte il telescopio è un impiccio e fonte di delusione, anche economica. Le sciocchezze che si sentono non sono solo "astronomiche" ma anche tecniche, non so se hai il polso della situazione di questo mercato amatoriale che definire disastrosa è poco, ma il discorso esula dall'articolo.

  12. troppo buono Frank, ma ti giuro che tanta "spocchia" come in certi astrofili non l'ho vista nemmeno nei professionisti... Pensano di essere i depositari di qualsiasi conoscenza, anche se non sanno come funziona un telescopio... Poi ci sono magnifiche eccezioni... come te, ad esempio... che cogli il lato globale  armonioso del Tutto.

  13. Guido

    Buongiorno, si è toccato un argomento che mi sta particolarmente a cuore. Pur possedendo da molto tempo un modesto telescopio (ereditato) non l'ho mai usato per altro che per capire le problematiche tecniche legate allo strumento, al suo uso e ai metodi osservativi, trovando abbastanza deludente l'osservazione fine a se stessa di oggetti celesti (eccezion fatta per la Luna, che può regalare ancora affascinanti visioni, soprattutto in certe condizioni). Le immagini messe a disposizione di tutti dai siti ufficiali sono di gran lunga migliori di quelle ottenibili con qualsivoglia strumento amatoriale, chi andasse in cerca di appagamento dell'occhio ha ampio modo di soddisfarsi senza mettere mano a strumenti costosi da mettere sul balcone. Trovo invece molto più sensato utilizzare gli strumenti amatoriali, se adeguati, per un fine ben preciso, fosse anche rilevare la curva di luce di una singola stella per 50 anni (sto estremizzando) alla ricerca di un dettaglio nascosto (spesso è nei dettagli osservativi che si nascondono le cose interessanti, come fossero punte di iceberg). Certo è un atteggiamento che può costare molto tempo ed energie e dare nessun risultato, ma la certezza del risultato a priori non c'è in nessun caso (anzi, forse non dovrebbe proprio esserci nella scienza sperimentale). Per evitare che i potenziali interessati a questo tipo di approccio da non-astrofilo restino isolati nell'ombra occorrerebbe mettere in piedi un progetto con un fine ben preciso, coordinato e rivolto ad una specifica problematica.

    Detto questo resta vero che la visione del cielo notturno A OCCHIO NUDO in alta montagna sarà sempre fonte (per me) di grandi stupefazioni.

  14. caro Guido,

    tu sei perfettamente inserito nello spirito di questo circolo. Amore e passione per l'Universo e nessun bisogno di strumenti costosi per avere immagini deludenti. Anch'io amo guardare le stelle in montagna o mettere l'occhio a un telescopio per pensare -più che guardare a Saturno e ai suoi anelli. Ma la scelta degli oculari, delle lenti di Barlow, dei meccanismi di autopuntamento (è così bello cercare da soli saltellando di stella in stella e sapere chi sono) non sono cose che interessano i veri amanti del Cosmo.

    Condivido il bisogno di un professionista che coordini, ma il fatto è che è molto difficile trovare chi si vuole far coordinare "solo" per determinare la forma di un asteroide o per seguire una curva di luce di una variabile...

    grazie per essere dei nostri e avere questa limpida e lucida visione del fantastico teatro dell'Universo!

  15. Frank

    Mah sai Guido giudicare il perché si fa qualche cosa è sempre manifestare un punto di vista e sia io che, penso, pure Enzo ma sarà lui a dirlo, non valutavamo l'atto in se ma il fine che è tutta un'altra cosa. Come dici e come ho detto sopra un telescopio potrebbe essere un impiccio e null'altro, poi non vorrai mica dire che non ti sei mai portato un binocolo in montagna per osservare il paesaggio? Ecco è la stessa cosa, guardare dentro un tele che non sia un giocattolo regala emozioni uniche che si badi bene arrivano dopo un discreto allenamento dell'occhio a queste visioni sempre molto delicate a parte qualche soggetto particolarmente luminoso. Potresti toglierti la curiosità seguendo qualche gruppo durante una sessione osservativa, di solito qualcuno con un Dobson arriva ma ti metto in guardia, se dovesse prenderti la passione vai incontro a delle belle spese.

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