lunedì 30 gennaio 2012

Il segnale wow!: il primo segnale di origine extraterrestre?

15 Agosto 1977.
Il grande radiotelescopio denominato Big Ear (grande orecchio) sta scandagliando il cielo nell'ambito del progetto SETI (Search for Extra-Terrestrial Intelligence) alla ricerca di un qualsiasi segnale radio di natura extraterrestre.
Il progetto SETI, nato sulla base di idee sviluppate negli anni 50 e 60, si pone in effetti un obiettivo ambizioso: cercare di captare delle trasmissioni radio di eventuali civiltà intelligenti che potrebbero popolare le miliardi di stelle appartenenti alla nostra galassia.

Quella giornata di mezza estate stava andando avanti come le altre precedenti.
Il radiotelescopio stava scandagliando porzioni di cielo a ridosso del centro della Via Lattea.
Nei tabulati compariva molto rumore, qualche sorgente stellare, ma nulla che faceva pensare a trasmissioni da parte di esseri in grado di manipolare le onde elettromagnetiche. D'altra parte non poteva essere altrimenti: ammesso che di civiltà intelligenti esistano là fuori, la probabilità di captare una loro trasmissione radio (ammesso che usino questa tecnologia per comunicare) sono bassissime, se non altro perché il cielo è davvero enorme!
Il segnale captato dal radiotelescopio Big Ear nel 1977
Che l'attenzione sulle scansioni del grande radiotelescopio fosse comunque bassa, lo testimonia il fatto che i dati venivano immagazzinati automaticamente ed analizzati con calma dagli astronomi solamente qualche giorno dopo.

Qualche giorno più tardi quindi, l'astronomo Jerry Ehman, coordinatore del progetto, si trovò ad esaminare i tabulati cartacei risalenti al 15 Agosto, e fu in questa circostanza che ebbe probabilmente la sorpresa più bella della sua vita professionale. A ridosso della costellazione del Sagittario il radiotelescopio aveva captato un forte segnale radio centrato su una frequenza molto stretta, della durata di 72 secondi.
Tenete in mente questo numero perché è molto importante.

L'astronomo comprese subito che quel segnale così particolare era completamente diverso quanto a forma e potenza rispetto alle sorgenti radio naturali (stelle, buchi neri, centro galattico) ed era quasi certamente di natura artificiale. La sorpresa fu così grande che con una penna rossa lo cerchiò, identificandolo con l'esclamazione tipicamente anglofona : "wow!".
Questa serie di numeri incomprensibili ai non addetti ai lavori, sarebbe diventato in in breve tempo il segnale più discusso della storia della radioastronomia, il famoso "segnale wow".

Cosa rappresentava quella breve trasmissione?
Proveniva veramente da una civiltà aliena, oppure era qualcosa di terrestre?
Per avere le idee chiare, ben presto i radiotelescopi di tutto il mondo puntarono le coordinate di origine del segnale per ascoltarlo di nuovo e capire di cosa poteva trattarsi.
E qui il fato, che tanto aveva dato nella scoperta di questa sorgente, si riprese tutto con gli interessi: tutti i tentativi effettuati nel corso degli anni seguenti non diedero alcun esito: quel segnale non è mai più stato rilevato.

Mentre i tentativi per riascoltare quel messaggio procedevano infruottuosi, Jerry Ehman continuò a lavorare sulla registrazione del Big Ear, cercando di comprendere la possibile natura di quel segnale. Vista la carenza di altre osservazioni, si potevano fare solamente supposizioni basate su probabilità e buon senso.

Per prima cosa si pensò ad un segnale di origine terrestre.
Questa ipotesi venne scartata quasi subito, per due motivi:
1) la banda nella quale è stato ricevuto il segnale era (ed è ancora) proibita per tutte le trasmissioni terrestri, quindi nessuno sulla Terra avrebbe dovuto fare quella trasmissione. Ma si sa, le leggi spesso vengono disattese, quindi questo punto non può costituire una prova certa. Tuttavia:
2) Il radiotelescopio Big Ear è costruito sul  terreno, quindi fisso. Il grande ricevitore quindi non segue il movimento delle stelle. La scansione del cielo viene eseguita sfruttando il movimento della Terra: il radiotelescopio ascolta una sorgente per qualche secondo e poi passa alla successiva grazie al movimento della sfera celeste.
Il radiotelescopio Big Ear dell' Ohio State University
Combinando la risoluzione dell'antenna con il moto di rotazione terrestre, si scopre che il radiotelescopio può osservare una certa sorgente per esattamente 72 secondi, il tempo necessario affinché le onde elettromagnetiche entrano e poi escono dal campo di vista dell'antenna. In questi 72 secondi la forma del segnale ricevuto ha un andamento particolare. Parte da zero, raggiunge la massima intensita dopo 36 secondi, quando si trova al centro del campo inquadrato, poi decresce fino a scomparire dopo altri 36 secondi, perché ormai fuori dal campo di vista del radiotelescopio.

Bene, il segnale captato è durato esattamente 72 secondi ed ha un andamento uguale a quelo descritto: la sorgente, quindi, non poteva trovarsi sulla superficie della Terra, ma doveva ruotare con un periodo molto simile a quello dellla sfera celeste.

Poteva trattarsi di un pianeta o un asteroide, quindi corpi celesti vicini che avrebbero potuto emettere un segnale così forte? 
No, in quella zona di cielo non c'erano asteroidi o pianeti, e se anche fosse stato, non ci sono motivi fisici adeguati a spiegare un segnale con una frequenza così stretta. Le sorgenti radio naturali emettono tutte su una banda estremamente più larga.


Avrebbe potuto essere un satellite artificiale?
Un satellite in lento moto attorno alla Terra (quindi su un'orbita molto alta o osservato da una particolare prospettiva) avrebbe potuto provocare un segnale di durata simile e, se avesse violato gli accordi internazionali (siamo in periodo di guerra fredda, quindi non è da escludere) avrebbe potuto trasmettere questo segnale a banda stretta di natura tipicamente artificiale.
Le conclusioni di Jerry Ehman erano però chiare: in quella zona di cielo, nell'ora di rilevazione del segnale wow, non c'erano satelliti cononsciuti (ma è probabile che alcuni satelliti fossero tenuti segreti dai due paesi che cercavano di controllare il mondo: Russia e Stati Uniti).

Senza scendere nei dettagli, che sono invece analizzati in modo rigoroso dalo scopritore del segnale stesso in questo interessantissimo report, tutte le ipotesi sulla natura del segnale non sembravano essere plausibili e/o convincenti. Ne restava ancora un'altra, che per quando improbabile appariva comunque verosimile e non in contraddizione con tutte le analisi: il segnale proveniva effettivamente da una civiltà extraterrestre intelligente.

A causa dell'impossibilità di ricevere di nuovo questa trasmissione, non ci sono prove che avvalorano questa ipotesi, ma non ci sono prove neanche per confutarla, anzi, al momento forse è tra quelle che ha maggiore probabilità di essere vera.
Il segnale ricevuto il 15 Agosto 1977 potrebbe quindi essere l'unica trasmissiore radio proveniente da una civiltà extraterrestre mai ricevuta in oltre 40 anni di ricerce ed osservazioni attraverso il grandi radiotelescopi del mondo. 

Non si capiscono i motivi per cui quel segnale non è più stato rilevato, ed è questo il grande problema di questa affascinante storia. Non sappiamo neanche per quanto tempo prima della rilevazione era presente e non sappiamo per quanto tempo, dopo quei 72 secondi, è stato ancora rilevabile.
Se Ehman si fosse accorto immediatamente di quel segnale, forse la storia sarebbe stata diversa e ci sarebbe stato tempo per condurre altre osservazioni.
In questo scenario, invece, le interpretazioni potrebbero essere molteplici, ognuna valida e allo stesso tempo indimostrabile: si poteva trattare di un fenomeno astronomico naturale ancora sconosciuto, di un effetto di riflessione da parte di un satellite non conosciuto di un segnale di origine terrestre, oppure, scenario più affascinante, avrebbe potuto essere una trasmissione unica di una civiltà extraterrestre in cerca di risposte.

Probabilmente se avessimo conosciuto altre civiltà extraterrestri che trasmettono segnali radio, la nostra visione su questo segnale sarebbe stata molto più favorevole ad una natura extraterrestre intelligente, ma visto che non conosciamo alcuna civiltà che comunica con noi, questa unica trasmissione non può essere interpretata con certezza in questo modo. Scoperte eccezionali richiedono prove eccezionali, e questo è solamente un piccolissimo indizio.

Possibile poi, che una civiltà aliena che vuole comunicare lo fa inviando un unico messaggio senza trasmettere più nulla nella nostra direzione?
E' mai questo il modo di farsi individuare?
Forse è meglio non alzare troppo la voce: noi esseri umani, appena tre anni prima, dal grande telescopio di Arecibo lanciammo verso l'ammasso globulare di Ercole un'unica trasmissione radio della durata di pochi secondi. Se mai qualcuno riceverà questo segnale, proprio come è successo a noi, non sarà in grado di ascoltarlo mai più, perché quel messaggio dai nostri radiotelescopi non è mai più stato ritrasmesso.

Se volete capire di più di questa controversa vicenda, dovete leggere il report compilato dallo scopritore del segnale: http://www.bigear.org/wow20th.htm



Qualche nota sul progetto SETI
Il progetto SETI, tanto ambiziono quando probabilmente ardito e sotto certi punti di vista pazzo (all'epoca non si conosceva neanche un pianeta extrasolare!) aveva un unico obiettivo: se nella nostra galassia ci sono altre civiltà evolute, esse probabilmente usano o hanno usato per comunicare le onde elettromagnetiche, le stesse che l'uomo sta usando, senza molta parsimonia, da 100 anni a questa parte.


I segnali radio di origine naturale provenienti dall'Universo e dai corpi celesti contenuti sono tutti piuttosto conosciuti ed hanno proprietà simili: sono segnali molto deboli, spesso disturbati e senza periodismi, che hanno durata molto lunga ed una larghezza di banda elevata.

Le onde elettromagnetiche delle trasmissioni artificiali hanno invece potenze e larghezze di banda estremamente diverse.
Se una civiltà aliena abbastanza avanzata emette nello spazio, involontariamente o volontariamente, delle onde elettromagnetiche nella direzione della Terra e noi siamo in grado di rilevarle con potenti radiotelescopi (enormi parabole), potremmo in questo modo provare non solo di non essere soli nell'Universo, ma di non essere neanche gli unici esseri intelligenti.

Questa, in parole estremamante semplici, è l'idea che sta alla base del progetto SETI.
Come in ogni campo della scienza (ma anche della vita pratica), tra avere un'idea e metterla in pratica con risultati positivi ci sono di mezzo difficoltà spesso enormi, che rendono le probabilità di successo davvero minime.
Per sperare di sentire una trasmissione radio proveniente da un altro pianeta, dobbiamo sapere esattamente dove osservare e in quale frequenza. E' questo che rende difficile, al di là delle considerazioni sull'esistenza o meno di altre civiltà avanzate, la ricerca.
Ora, con la scoperta di pianeti extrasolari simili alla Terra, le antenne del SETI possono essere indirizzate con estrema precisione su questi mond. Questo sarà l'argomento di un prossimo post.

sabato 28 gennaio 2012

La mia nebulosa testa di cavallo

Uno degli oggetti del cielo diffuso che più mi ha affascinato, soprattutto da bambino è sempre stata una nebulosa estremamente particolare, soprannominata testa di cavallo.
Oltre alla forma davvero somigliante alla testa del meraviglioso animale, mi hanno sempre affascinato due cose di questo oggetto:

1)    L'eccezionale allineamento prospettico che rende possibile l'intera struttura. La parte brillante, infatti, è una zona ad emissione facente parte del grande complesso nebulare che avvolge quasi tutta la costellazione di Orione, di cui la grande nebulosa di Orione è semplicemente la parte più brillante.
La tipica forma a testa di cavallo è resa possibile dalla presenza tra il nostro punto di vista e lo sfondo luminoso di una nebulosa oscura della forma giusta che nulla ha a che fare con la parte ad emissione. La funzione dello sfondo luminoso è quella unica, ma decisiva, di mostrare per contrasto la più vicina nube oscura che altrimenti sarebbe risultata del tutto invisibile.

2)   Le meravigliose foto che potevo osservare sui libri di astronomia di questo complesso nebulare mi facevano sognare. Immaginavo di poter un giorno osservare, o meglio, fotografare questa struttura e cercare di intuire la sua forma con i pochi mezzi di cui potevo disporre, che di certo non potevano competere con le foto fatte dai più grandi telescopi del mondo.

Grazie al grande sviluppo della tecnologia digitale e a costi accessibili anche ai dilettanti, il mio sogno di bambino, ritenuto impossibile, si è realizzato.
Non solo ho potuto riprendere la forma della nebulosa testa di cavallo, ma sono riuscito a farlo con una discreta profondità e scala dell'immagine (ingrandimento), ottenendo un'immagine migliore di quelle che fino a pochi anni fa, con la pellicola chimica, erano possibili solamente con i più grandi telescopi del mondo.

Se non vi siete interessati di fotografia astronomica ai tempi della pellicola (almeno 10 anni fa), forse non riuscite a comprendere fino in fondo il significato di un risultato che oggi è naturalmente surclassato dai grandi telescopi professionali e dalle migliaia di immagini nettamente migliori della mia che si possono osservare con un semplice click del mouse. Nei miei sogni di bambino sensori CCD ed internet erano ancora un miraggio che poche persone nel mondo avevano potuto trasformare in realtà.
Guardate questa immagine non solo dal punto di vista tecnico, ma anche e soprattutto come il coronamento di un piccolo grande sogno che dopo molti anni si è realizzato, nonostante sembrasse impossibile.

Ripresa della nebulosa testa di cavallo

Per gli amanti dei dati tecnici: la ripresa è stata effettuata al fuoco diretto di un telescopio Schmidt-Cassegrain da 235 mm f10 sulla nuova montatura Avalon M-Uno che ho avuto in prova per dei test, con camera CCD ST-7XME e filtro H-alpha da 10 nm di banda passante. Media di 7 immagini da 30 minuti ciascuna.

venerdì 27 gennaio 2012

Un piccolo asteroide ci sfiorerà oggi (27 Gennaio)

2012 BX34 è un piccolo asteroide dal diametro compreso tra 8 e 14 metri che alle 16:30 locali di oggi 27 Gennaio passerà nel punto più vicino alla Terra, a circa 70000 km dal centro della Terra, quindi circa 64000 dalla superficie, ad una velocità di quasi 9 km/s, ben all'interno quindi dell'orbita lunare (385000 km).
In ambito astronomico, 70000 km sono una distanza piccolissima, che fa dire agli astronomi che l'oggetto ci sfiorerà, ma naturalmente dobbiamo considerare il contesto, appunto astronomico, nel quale applichiamo questo termine dal significato piuttosto delicato.

L'orbita del piccolo asteroide 2012 BX34
Il passaggio ravvicinato del piccolo asteroide causerà infatti alcun problema, ne ci si devono aspettare sorprese inaspettate: come ogni altro corpo celeste, la sua orbita è soggetta alla legge di gravitazione universale, quindi prevedibile e priva di sorprese. In ogni caso, anche se si fosse trovato in rotta di collisione con il nostro pianeta, non avrebbe causato danni visto l'esiguo diametro: gran parte dell'asteroide si sarebbe bruciata in atmosfera e in superficie sarebbe giunto qualche sassolino a velocità ben inferiori agli 8,9 km/s in entrata (che peraltro è una velocità piuttosto bassa).

Gli astronomi amatoriali più preparati ed intraprendenti possono seguire il suo veloce movimento tra le stelle, proprio appena dopo il passaggio al punto più vicino alla Terra. Il corpo celeste raggiungerà a malapena magnitudine 14 (brillante come Plutone) e sarà animato da un veloce moto proprio, quindi risulterà piuttosto difficile puntarlo ed osservarlo. Relativamente più semplice sarà riprenderlo; anche un telescopio di piccolo diametro (10-15 cm) sarà sufficiente per registrare su supporto digitale la sua debole traccia tra le stelle. Per questa vera e propria impresa vi serve una montatura equatoriale motorizzata e controllabile via computer per impartire le coordinate dell'asteroide in tempo reale, visibili in questo sito.

giovedì 26 gennaio 2012

Una magnifica congiunzione tra Venere e la Luna

Quando due corpi celesti così brillanti come Venere ed una sottile falce di Luna si incontrano, magari un un cielo limpido, con i colori del tramonto a fare da sfondo, lo spettacolo è assicurato.
Questo è quanto successo ieri (25 Gennaio), ma l'allineamento si ripeterà, ancora più bello, anche questa sera (26 Gennaio) poco dopo il tramonto del Sole, con la Luna e Venere ancora più vicini nel cielo.
Il nostro satellite naturale mostrerà una sottile falce illuminata e l'evidente luce cinerea che ci consentirà di osservarne debolmente tutto il disco.
Questo debole chiarore non è nient'altro che la luminosità prodotta dalla grande luce della Terra, in grado di illuminare il paesaggio selenico e renderlo visibile anche se non direttamente illuminato dal Sole.

Per immortalare l'evento in modo originale ho preso la mia Canon 450D, l'ho montata su un treppiede ed ho scattato una serie di immagini di 3 secondi di esposizione ogni 5 minuti fino al tramonto dei due oggetti.
In fase di elaborazione, grazie al software gratuito startrails, le immagini sono state unite per formare la versione finale che mostra il percorso dei due corpi celesti ancora immersi nella luce del crepuscolo serale.

Spero che questa semplice fotografia riesca a comunicare la stessa emozione che ho avuto il piacere di provare osservando questi due brillanti corpi celesti scendere lentamente sotto l'orizzonte. Il nostro unico satellite naturale ed il pianeta più vicino ed inospitale del Sistema Solare sono così luminosi che sembra quasi di toccarli, invece non sono altro che gli avamposti di un Universo veramente meraviglioso e sterminato, che noi abbiamo la grande fortuna di poter osservare.

La Luna e Venere vicini nel cielo serale

mercoledì 25 gennaio 2012

Un paio di mie immagini marziane

Marte si sta lentamente avvicinando alla Terra e raggiungerà la minima distanza il 5 Marzo.
Il pianeta rosso, dopo 26 mesi di attesa, si presenta quindi di nuovo in buone condizioni di osservazione, sebbene non come nella storica grande opposizione del 2003.

Il pianeta rosso al telescopio, soprattutto in fotografia, si rivela essere sempre un mondo davvero spettacolare. E' l'unico pianeta che mostra con chiarezza i dettagli superficiali; l'unico che possiede due calotte polari molto simili a quelle terrestri composte per buona parte da ghiaccio d'acqua. L'unico pianeta, oltre la Terra, solcato da nubi formate da cristalli di ghiaccio, da nebbie e foschie che riempiono le grandi depressioni soprattutto nella prima mattinata marziana. Ultimo, ma non per importanza: l'unico pianeta roccioso, oltre al nostro, che mostra un ciclo stagionale durante il quale è possibile assistere a molti fenomeni atmosferici e superficiali degni di nota (scongelamento o formazione delle calotte polari, aumento della nuvolosità, comparsa di uragani o tempeste di sabbia).
Insomma, Marte è il pianeta del sistema solare più somigliante al nostro, ed è forse per questo che la sua osservazione, sebbene più difficoltosa rispetto a pianeti come GIove o Saturno, è sempre più ricca di emozioni ed aspettative.

Nei giorni passati sono riuscito ad ottenere le prime due immagini di questa apparizione; sebbene non siano di qualità eccellente ve le presento sperando che possano affascinarvi come hanno affascinato me.

Nella prima, effettuata la mattina di capodanno, si vede chiaramente il monte Olimpo, la montagna più alta del sistema solare, avvolto da un sottile cappuccio di nubi e con una lunga ombra proiettata sulla superficie marziana.

Marte e la sagoma del grande monte Olimpo
Nella seconda immagine, ripresa il 17 Gennaio scorso, si possono notare le foschie avvolgere la parte sinistra del globo e la struttura intricata della calotta polare nord, che in questo periodo si sta lentamente ritirando per l'approssimarsi dell'estate marziana nell'emisfero nord del pianeta.

Marte ripreso il 17 Gennaio

Spero di potervi mostrare altre immagini nelle prossime settimane, quando le condizioni di osservazione miglioreranno velocemente.

martedì 24 gennaio 2012

In arrivo la tempesta solare più intensa da 7 anni a questa parte

Il Sole sembra essere entrato finalmente nel vivo della sua attività, dopo un ciclo solare iniziato e continuato in sordina (quest'anno si dovrebbe avere la massima attività dopo 11 anni dall'ultima volta).

L'intensa esplosione solare (parte bianca) del 23 Gennaio
Nei giorni passati una grande quantità di particelle cariche espulse dal Sole durante una tempesta solare ha raggiunto il campo magnetico terrestre, dando vita a spettacolari aurore polari osservate specialmente dagli osservatori posti alle elevate latitudini nord.
L'ultimo spettacolo in odine cronologico si è verificato proprio la notte del 21 Gennaio.
Molte località dell'Europa settentrionale hanno ammirato splendidi giochi di luce prodotti dall'impatto delle particelle del vento solare con gli strati alti dell'atmosfera della Terra.


Poco dopo questo spettacolo, il Sole ha continuato ad emettere (ed ancora sta emettendo) quantità ancora superiori di particelle cariche, provenienti da un brillamento che sembra essere il più potente dal 2005 a questa parte.
La velocità di propagazione delle particelle sembra essere piuttosto alta, a conferma della grande energia rilasciata. Secondo i calcoli impiegheranno meno di due giorni per raggiungere il campo magnetico terrestre. L'incontro con la Terra avverrà presumibilmente nella tarda serata del 24 Gennaio, ma ancora non si comprende se verremo investiti in pieno dalla nube di particelle oppure solamente sfiorati.
Se il flusso di particelle dovesse investirci in pieno, potremmo assistere a spettacolari aurore polari.
Se la densità e l'energia dovessero risultare inoltre davvero elevate come ipotizzato, c'è la possibilità, sebbene bassa, che nei momenti più intensi si possano osservare aurore polari anche dalle località più a nord del nostro paese, magari posizionate sulle alte cime alpine.

Rara aurora boreale osservata nel 2000 dai cieli italiani
Nessun problema invece per noi abitanti o per i satelliti in orbita: le tempeste solari, e solo quelle più intense, possono causare al limite qualche problema di comunicazione ed un temporaneo malfunzionamento dei satelliti posti su orbite più alte, laddove la protezione del campo magnetico terrestre è relativamente debole.

Il continuo monitoraggio del Sole consente di prevedere l'arrivo di queste tempeste con un anticipo di almeno un giorno, intervallo di tempo sufficiente per prendere eventuali provvedimenti che impediscano l'insorgere di problemi agli apparati più sensibili dei satelliti in orbita.
Nel caso di una tempesta solare davvero intensa sulla Terra invece si potrebbe assistere ad aurore polari visibili fino alle medie latitudini; eventuali effetti collaterali? Qualche problema momentaneo con il GPS e nelle comunicazioni cellulari. Insomma, niente di catastrofico neanche nel peggiore degli scenari, quindi godiamoci lo spettacolo sperando che prima o poi possa essere avvistato anche dal nostro paese.

Per monitorare l'attività del Sole consiglio il sito: http://spaceweather.com/ dove potrete essere aggiornati in tempo reale anche sull'intensità ed estensione dell'arco aurorale.

Per sapere di più sulle aurore polari, date un'occhiata a questo mio post

sabato 21 gennaio 2012

Le nubi di Venere

Immaginate un pianeta completamente avvolto da un'atmosfera decine di volte più densa di quella della Terra, con nubi imponenti composte da acido solforico che si estendono per decine di chilometri in altezza.
Queste nubi, presenti da miliardi di anni, si modificano in continuazione e solcano i cieli a velocità comprese tra 300 e 400 km/h, compiendo una rotazione completa attorno al pianeta in un periodo compreso tra 4 e 6 giorni, contro i 243 impiegati dalla superficie solida.

Credo che ormai abbiate compreso tutti che sto parlando di Venere, il pianeta a noi più vicino e il più inospitale di tutto il sistema solare.
La meteorologia del pianeta è veramente sorprendente e come vi ho mostrato qualche post addietro può essere studiata anche con i nostri telescopi amatoriali.

La mia stagione di osservazione Venusiana è iniziata e queste che vi presento sono le immagini che ho ottenuto nei giorni precedenti.
La prima ritrae due aspetti differenti del pianeta.
A seconda dei filtri utilizzati per la ripresa sono accessibili diverse zone atmosferiche. Un filtro ultravioletto mostra la sommità delle nubi, a circa 80 km di altezza, mentre un infrarosso i sitemi nuvolisi posti a quote più basse, intorno ai 60 km. I due livelli atmosferici sembra non abbiano nulla in comune, visto che le nubi osservabili sono totalmente diverse: un altro punto terribilmente affascinante di questo mondo così inospitale, eppure così vicino.

Venere in ultravioletto (UV) ed infrarosso (IR)




giovedì 19 gennaio 2012

Le più grandi foto di gruppo mai scattate: la Terra vista dallo spazio

Molti post fa vi ho fatto vedere la bellezza del nostro pianeta visto dalla Luna, direttamente dalle immagini scattate dagli astronauti durante le missioni spaziali Apollo degli anni 60-70.
Qualche giorno addietro vi ho mostrato come appare il nostro pianeta dalla superficie di Marte.
Ora voglio regalarvi (e regalarmi) qualcosa di ancora più suggestivo, che cerca di rispondere alla semplice domanda: "come appare la Terra vista dallo spazio?"
Come si trasforma il nostro pianeta mano a mano che ci si allontana? Quanto è splendente?
E visto che il 70% della superficie è occupato da acqua, è possibile che ci appaia di una tenue colorazione azzurra?
Non ci resta che scoprirlo, alzandoci nello spazio in un viaggio virtuale costruito con le immagini che abbiamo a disposizione dalle sonde lanciate negli ultimi decenni.

Dai pianeti interni (Mercurio e Venere), la Terra è vista come un pianeta esterno, con una fase sempre piena. la Luna, nostra compagna da svariati miliardi di anni, sarà visibile sempre prospetticamente vicino alla brillante sagoma terrestre.
Il nostro pianeta appare effettivamente di colore azzurro, mentre la superficie selenica di una tinta leggermente gialla. L'accostamento di colori dovrebbe essere davvero suggestivo, aiutato dal fatto che la loro luminosità è piuttosto alta.
La sonda Messenger, in orbita attorno a Mercurio, ha ottenuto quella che in ordine cronologico rappresenta l'immagine più recente del sistema Terra-Luna, da una distanza di 183 milioni di chilometri, nei pressi dell'orbita di Mercurio.
Una bellissima foto di gruppo, visto che in questo punto luminoso ci sono 6 miliardi di esseri umani e tutte le loro vite:
La Terra e la Luna ripresi dalla sonda Messenger nei pressi di Mercurio


Dopo questo sguardo, spostiamoci sul nostro "pianeta gemello".
E' un vero peccato che Venere abbia un'atmosfera così opaca da impedire l'osservazione di qualsiasi astro dalla sua superficie. In volo orbitale attorno al pianeta, la Terra e la Luna appaiono evidenti e ben separate. Quando il nostro pianeta si trova in opposizione, quindi alla minima distanza, la sua magnitudine raggiunge la -6,6, con la Luna splendente di magnitudine -2,7, più brillante di Giove visto dai nostri cieli. Lo spettacolo di questi due corpi celesti separati da una distanza angolare di poche decine di minuti d'arco, dovrebbe essere sorprendentemente bello. Il nostro pianeta sottende un angolo superiore ad 1', al limite della risoluzione dell'occhio nudo.
Non abbiamo purtroppo immagini di questo spettacolo cosmico, quindi dobbiamo accontentarci della nostra immaginazione.

Con la nostra astronave virtuale, ci spostiamo velocemente verso la parte esterna del sistema solare. Per guadagnare la spinta necessaria per uscire dall'attrazione gravitazionale del Sole, meglio fare un fly-by con la Terra: un incontro ravvicinato che ci permette di guadagnare velocità sfruttando il suo campo gravitazionale.
E tanto che ci siamo, godiamoci anche un'istantanea di questo veloce passaggio:

Fly-by della sonda Rosetta con la Terra per acquistare maggiore velocità


Da questo punto in poi, la Terra e la Luna diventano corpi celesti interni, più vicini al Sole rispetto alla nostra posizione. Questo implica che sarà evidente il fenomeno delle fasi ed i due corpi non si discosteranno dal Sole per più di qualche decina di gradi al massimo.
Mano a mano che la distanza aumenta, la Terra riduce inesorabilmente le sue dimensioni.
A circa 10 milioni di chilometri di distanza, diventa difficile notare particolari in un disco ormai davvero piccolo, come testimonia questa immagine ripresa dalla sonda Juno il 26 Agosto 2011 in viaggio verso Giove. Questa è circa la visione che si avrebbe ad occhio nudo:

Terra e Luna ripresi dalla sonda Juno ad una distanza di circa 10 milioni di chilometri

Ben presto arriviamo su Marte e finalmente possiamo atterrare e goderci lo spettacolo con più calma, anche perché poi il viaggio proseguirà senza altre soste.
Dalla superficie del pianeta rosso, la Terra raggiunge massime elongazioni di circa 47,5°, simili a quelle di Venere visto dai nostri cieli. In queste circostanze, la Terra brilla di magnitudine -2,5, mentre la Luna, distante circa 9', di magnitudine 0,9.
E' un po' curioso notare che Venere, nonostante sia più distante, è più brillante della Terra. Il motivo è da ricercare nella percentuale di luce riflessa dai due pianeti. L'atmosfera di Venere riflette circa il 75% della luce incidente, mentre la Terra, coperta per il 70% da acque (molto scure), ne riflette appena meno del 30%.
Quanti di voi vorrebbero però assistere ad una bella congiunzione Venere-Terra? Il rover Spirit della NASA ha avuto questa fortuna:

Venere e la Terra nel cielo marziano subito dopo il tramonto del Sole


Oppure volete osservare Giove e la Terra nella stessa immagine? Da Marte anche questo è possibile:

Congiunzione Giove-Terra osservata da Marte

Proiettiamoci ora verso la periferia del Sistema Solare.
La Terra e la Luna ben presto diventano un unico piccolo punto di tonalità azzurra. La separazione angolare è troppo bassa per distinguere i due corpi celesti senza un ausilio ottico.
Anche la magnitudine e la distanza angolare dal Sole si riducono inesorabilmente.

Arrivati alla distanza di Saturno, il nostro pianeta appare un piccolo punto indistinto dal diametro massimo che supera di poco i 2", brillante di magnutidine 1,2. La Luna ha un diametro apparente 4 volte inferiore ed una luminosità di appena magnitudine 5,3. La separazione dei due corpi celesti sfiora il minuto d'arco alla minima distanza, alla quale però l'osservazione è davvero difficoltosa a causa della vicinanza del Sole e della sottilissima fase sottesa dai due corpi celesti.
Grazie al sistema di anelli, se calcoliamo bene distanze e geometrie, abbiamo la possibilità di osservare uno dei più belli spettacoli del sistema solare.
la sonda Cassini, in orbita attorno al pianeta dal 2004 ci è riuscita.
Guardate questa foto:

La Terra immersa nel chiarore degli anelli di Saturno

Riuscite a vedere un puntino nella parte sinistra degli anelli?
Non lo vedete bene?
Guardate meglio:
Il piccolo punto azzurro brilla di magnitudine 1,2

Quel puntino azzurro è proprio la Terra, immersa nella luce del Sole diffusa dagli anelli. Questa meraviglisa immagine è stata ottenuta grazie allo schermo naturale prodotto dal globo di Saturno che ha oscurato il Sole e reso visibile il nostro lontano pianeta. Siamo infatti a circa 1,5 miliardi di chilometri da casa e viene da chiedersi: come possono trovare posto 6 miliardi di persone in un punto così infinitamente piccolo?

Arriviamo ai confini del Sistema Solare, con l'immagine più famosa della storia e quella che attualmente detiene il record di distanza.
La sonda Voyager 1 il 14 Febbraio 1990, alla distanza di oltre 6 miliardi di chilometri, diede un ultimo sguardo verso quella remota casa che non avrebbe mai più raggiunto.
La foto di quel piccolo punto azzurro, denominato in inglese "The Pale Blue Dot", fu un'idea del grande astrofisico e scrittore Carl Sagan, che propose di scattare questa immagine già nel 1981, come testimonianza della nostra posizione ed importanza nell'Universo.
L'immagine ritrae il piccolo punto azzurro immerso nel chiarore di un Sole ormai anche esso irriconoscibile perché ridotto ad un punto, sebbene molto luminoso. Nassuna traccia della Luna, troppo vicina e debole. Nessuna speranza neanche di risolvere quel punto di magnitudine circa 5, ormai troppo debole per essere osservato anche con potenti telescopi.

La Terra vista da una distanza di 6 miliardi di chilometri dalla sonda Voyager 1


I tecnici della NASA fecero di più che catturare la debole luce della Terra. Come ultimo saluto al grande viaggio della Voyager 1, ripresero quello che venne definito ritratto di famiglia. Da quella prospettiva unica sul sistema solare, la luce di 6 pianeti fu l'ultima immagine catturata dalle videocamere della sonda.

Ritratto di famiglia da 6 miliardi di chilometri di distanza. Dall'alto in basso, da sinistra a destra: Venere, Terra, Giove, Saturno, Urano e Nettuno

Siamo arrivati alla conclusione di questo post, ma prima di salutarvi vi invito a riguardare quest'utlima immagine della Terra e a pensare che tutta l'umanità è racchiusa in un punto dal diametro inferiore ad un pixel.

mercoledì 18 gennaio 2012

Il sottile confine tra cielo e terra

Il confine tra cielo e terra
Un cielo scuro, senza il disturbo di luci o della Luna, una serata molto trasparente, le stelle più luminose del cielo a fare da protagoniste indiscusse, uno specchio d'acqua immobile, una macchina fotografica ed ecco che il confine tra cielo e terra si fa improvvisamente sottile, così sottile che si fa fatica ad identificarlo.

E' emozionante vedere stelle ovunque, sia sopra che sotto i nostri piedi; è facile perdersi ed avere la sensazione di volare nello spazio, senza limiti.

Spero che l'immagine che potete osservare a sinistra riesca a comunicarvi tutte le intense emozioni che ho provato anche io, sia al momento dello scatto che successivamente nell'osservarla.

Ho sempre avuto un debole per i giochi di riflessione, ho sempre amato il cielo: non so resistere al fascino della volta celeste che si specchia nell'acqua.

lunedì 16 gennaio 2012

La sonda Phobos-Grunt è rientrata in atmosfera e ci ha mancato per pochi minuti

Come vi avevo anticipato in un precedente post, il 15 gennaio alle ore 18:45 (ora italiana) la sonda russa Phobos Grunt, rimasta bloccata in orbita terrestre invece di raggiungere Marte, è precipitata nell'oceano pacifico, circa 1000 km al largo delle coste del Cile.

L'ultima orbita della Phobos Grunt intersecava ancora l'Italia
Non ci sono attualmente testimoni dello spettacolo che presumibilmente si è reso visibile, grazie soprattutto alle oltre 7 tonnellate di carbunante a bordo, che dovrebbero aver dato vita ad una palla infuocata, ben visibile anche di giorno.
La nota curiosa di tutta la vicenda è che questa volta i detriti della sonda ci hanno mancato per una manciata di minuti.

Mano a mano che il rientro si avvicinava, la precisione sul momento e sul luogo dell'impatto aumentava, restringendo il numero di orbite nelle quali sarebbe avvenuto l'ingresso nell'atmosfera della Terra. Questa volta, tuttavia, il percorso orbitale che intersecava l'Italia centro-settentrionale è rimasto evidenziato fino a circa un'ora prima del rientro previsto, contrariamente a quanto successe con i satelliti UARS e ROSAT dei mesi precedenti. Fino a circa un'ora prima, quindi, la probabilità che il rientro potesse interessare il nostro paese era scesa a circa 1/80, ben superiore al misero 1/1000 dei precedenti satelliti.

Il punto di impatto al largo delle coste cilene ha preceduto di appena 30 minuti il passaggio sopra il centro-nord Italia ed un conseguente rientro che ci avrebbe regalato un bello spettacolo pirotecnico e anche qualche momento di relativa tensione, visto che alcuni detriti avrebbero sicuramente raggiunto il suolo.

Scampato l'inconsapevole pericolo, resta una riflessione sul mondo dei mass-media.
Pochi mesi fa si era mobilitata addirittura la protezione civile per il rientro del satellite UARS, ben due giorni prima, quando ancora avrebbe potuto precipitare su quasi tutto il pianeta, mentre questa volta un satellite grande quanto un autobus, carico di carburante tossico e contenente anche materiali radioattivi, ci ha sfiorato davvero e nessuno se ne è occupato.
Forse è un bene, visto il modo di lavorare dei mass-media generalisti.
A me viene in mente anche un'altra cosa: è proprio vero che certe volte il pericolo non esiste se non lo si conosce!

Come riprendere le nubi e la superficie di Venere [aggiunta nuova immagine]

Come vi ho anticipato in un precedente post, dopo oltre un anno di attesa, il pianeta Venere si rende di nuovo ben osservabile la sera appena dopo il tramonto del Sole.

Le nubi di Venere riprese con un telescopio da 23 centimetri
Tra gli appassionati di astronomia, il pianeta purtroppo non è molto amato perché avvolto da una perenne cappa di nubi che oscura completamente la superficie. Oltre al danno, però, anche la beffa, perché alle lunghezze d'onda del visibile le nubi appaiono quasi completamente omogenee.
Il pianeta, quindi, dopo una fugace occhiata e magari qualche foto ricordo, viene abbandonato perché ritenuto poco interessante.

Invece, proprio come dovrebbe suggerire il nome femminile, Venere, come ogni donna, deve essere corteggiata, capita, apprezzata, e lentamente rivelerà, solamente ai più determinati e attenti, un'intricata trama di dettagli probabilmente unici, in tutto il sistema solare, per la dinamicità e le proprietà, accessibili a telescopi a partire dai 10 centimetri.

Ottenere immagini soddisfacenti del pianeta è possibile ma richiede quindi una tecnica appropriata ed una buona dose di esperienza.
Prima di svelare qualche piccolo segreto, vediamo quali dettagli si possono osservare, perché le sorprese sono proprio qui, visto che molti non sono neanche conosciuti.

1)  Riprese nel vicino ultravioletto (UV): questa è la classica lunghezza d'onda che anche in passato ha sempre mostrato le nubi di Venere, con la classica forma ad Y piuttosto ricorrente.
In questa banda si può osservare la sommità delle nubi, a circa 80 km dalla superficie. Questa porzione di atmosfera ruota in soli 4 giorni, con una velocità maggiore all'equatore e nettamente minore ai poli. La cosiddetta super-rotazione dell'alta atmosfera venusiana, contro i 243 giorni della superficie solida, è uno dei tanti misteri ancora non risolti di questo intrigante pianeta.

Una delle mie migliori riprese in UV delle nubi di Venere

2)  Riprese nel vicino infrarosso. Venere non mostra le nubi solamente in UV, lunghezza d'onda peraltro difficile da domare, sia a causa della relativa opacità dell'atmosfera terrestre che dell'elevata turbolenza, ma anche e soprattutto nel vicino infrarosso.
A questa lunghezza d'onda sono visibili sistemi nuvolosi completamente diversi rispetto all'UV, sia per quanto riguarda la forma che la dinamica.
Le nubi visibili hanno dimensioni decisamente minori in latitudine ma sono ben estese in longitudine.
Gli strati osservabili si trovano a circa 60 km di altezza, quota confermata dallo studio della loro velocità, minore rispetto alle nubi visibili in ultravioletto. L'atmosfera di Venere accessibile all'infrarosso ruota in poco più di 6 giorni e si modifica molto più rapidamente.

Due delle mie migliori riprese in IR delle nubi di Venere


3) Riprese nel visibile. Le moderne camere planetarie (monocromatiche), con sensori estremamente sensibili e magari dotati di dinamica superiore agli 8 bit, riescono a fornirci in realtà dettagli delle nubi venusiane ad ogni lunghezza d'onda. Cade quindi anche l'ultima convinzione, ancora ben radicata: Venere mostra sempre dettagli!
Curiosamente, le nubi accessibili alle lunghezze d'onda visibili, sono molto simili a quelle che si osservano nel vicino infrarosso, a testimonianza del fatto che questi dettagli sono dovuti al diverso contrasto dei sistemi nuvolosi, mentre nell'ultravioletto interviene qualche processo chimico ancora sconosciuto, che produce dettagli osservabili solo a questa lunghezza d'onda.

Aspetto di Venere dall'UV all'IR. Le nubi si riprendono anche nel visibile


4) Riprese della superficie. C'è una tecnica particolare che consente di riprendere anche la superficie di Venere, ritenuta completamente inaccessibile a causa della spessa ed opaca atmosfera. Una camera CCD sensibile, un filtro passa infrarosso da 1000 nm ed una fase del pianeta estremamente sottile, ci consentono di riprendere la radiazione termica (il calore) della parte non illuminata del pianeta, sensibile alle variazioni di quota.

La superficie di Venere ripresa attraverso la radiazione termica della parte non illuminata dal Sole


Ora veniamo alla tecnica, simile alle riprese in alta risoluzione degli altri corpi celesti, ma con alcune fondamentali differenze.
Il confine tra rilevare e non rilevare i dettagli di Venere è molto sottile; se qualcosa non va fatto a dovere, il pianeta non mostra assolutamente nulla.
Ho passato ben ben 8 anni a studiare la tecnica per portare al limite la nostra strumentazione e questi sono i miei consigli:

Le riprese delle nubi dovrebbero essere eseguite sempre di giorno, con il pianeta alto sull'orizzonte, in prossimità del punto più alto.
La luminosità di Venere è così elevata che il chiarore del cielo non crea alcun disturbo.
Se si aspetta il tramonto del Sole, il pianeta sarà sempre troppo basso sull'orizzonte e la turbolenza atmosferica rovinerà i dettagli, piuttosto elusivi e molto sensibili al seeing. Delle oltre 100 riprese del pianeta, non ho mai ottenuto una risoluzione migliore dopo il tramonto del Sole rispetto a quando ho ripreso di giorno.

Non esponete il tubo del telescopio al Sole mentre riprendete Venere, altrimenti la turbolenza locale rovinerà sempre l'immagine.

La finestra temporale prima che si noti la rotazione delle nubi è attorno ai 15-20 minuti, quindi sfruttatela tutta, acquisendo filmati per tutto questo intervallo!
Il contrasto dei dettagli è così basso che per formare un'ottima immagine finale da elaborare devono essere mediati almeno 10-15000 frame. Maggiore è il numero di ottimi frame utilizzati, migliore sarà il contrasto delle nubi. Se sommate solo poche centinaia di frame, come con gli altri pianeti, non vedrete nulla, soprattutto in infrarosso.
Io di solito acquisisco 4-5 filmati da 7000 frame ciascuno. A causa della turbolenza, raramente sommo più di 3000 frame a filmato. Ogni filmato è elaborato indipendentemente, arrivando a formare l'immagine grezza e la sua versione finale elaborata. Solo alla fine medio le singole immagini elaborate per ottenere la versione finale. Questa tecnica è anche molto utile per evitare gli artefatti, sempre in agguato quando si lavora al limite delle potenzialità del sensore di ripresa. Se le immagini finali di ogni video mostrano gli stessi dettagli, allora sono reali, altrimenti no.
Per mostrare le tenui sfumature delle nubi, soprattutto in infrarosso, è necessario applicare dei filtri di contrasto piuttosto intensi. I dettagli delle nubi saranno appena visibili in mezzo al rumore dell'immagine.

I filtri
Per le riprese in infrarosso, il filtro ideale è un passa infrarosso da 700 nm. Sebbene il contrasto sia leggermente migliore con filtri più selettivi, come quello da 1000 nm, i risultati sono sempre migliori con il filtro da 700 nm, a patto di seguire la tecnica della somma di moltissimi frame. Tutte le prove che ho effettuato hanno portato a questo risultato; d'altra parte è normale, visto che a 1000 nm la risoluzione del telescopio è inferiore di un 30% rispetto a 700 nm.

Per le riprese in ultravioletto, ho trovato migliore l'accoppiata tra un filtro violetto N.47 ed un taglia infrarossi (solo taglia infrarossi, non taglia UV!), piuttosto che del classico filtro ultravioletto, per le stesse ragioni dei filtri infrarossi: se nell'ultravioletto puro si ha maggiore contrasto, nel violetto si ha più luce, quindi più frame da sommare, minor tempo di eposizione per congelare meglio il seeing, ergo un risultato migliore.

Per le riprese della superficie, occorre invece aspettare che Venere raggiunga una fase sottile, inferiore al 20%.
Un filtro infrarosso da 1000 nm è indispensabile, così come una camera CCD per riprese deep-sky (se si vogliono riprendere dettagli).
Il nostro obiettivo è riprendere la parte non illuminata del pianeta, che emette una debole luce, 20000 volte inferiore rispetto alla parte illuminata. Questa radiazione termica proviene direttamente dalla superficie.
E' necessario aspettare che il Sole tramonti, perché la luminosità dell'emisfero non illuminato è veramente bassa e richiede un cielo scuro.
A queste lunghezze d'onda il potere risolutivo del telescopio è dimezzato rispetto al visibile, quindi non serve usare focali lunghe. Dalle prove che ho fatto, un rapporto focale superiore ad f10 si rivela controproducente, sparpagliando i pochi dettagli visibili.
La tecnica da seguire è sostanzialmente la stessa delle riprese planetarie: si effettuano tante esposizioni, tipicamente di 4-10 secondi ciascuna (la parte illuminata saturerà, ma non ci interessa), fino a quando il pianeta non tramonta (o la qualità dell'immagine non peggiora). In questo frangente abbiamo tutto il tempo che vogliamo, visto che la superficie ruota in 243 giorni!
La fase di allineamento, somma ed elaborazione resta naturalmente la stessa.
Se si sommano frame di ottima qualità ed il cielo è scuro, il segnale della parte non illuminata del pianeta è più che sufficiente per mostrare dettagli: le zone con una quota più elevata saranno più fredde, quindi emetteranno meno radiazione termica, al contrario delle pianure e depressioni, che risulteranno più brillanti.
In questo modo cade anche l'ultimo mito: la superficie di Venere si può riprendere!
Ma non solo; confrontando le immagini riprese in giorni diversi, è possibile mostrare anche l'impronta lasciata dalle nubi poste a quote ancora più basse, tipicamente 35 km, che sebbene trasparenti, si possono osservare nelle immagini della radiazione termica.

Impronte delle nubi a bassa quota nell'emisfero non illuminato di Venere

Come forse avrete capito, la strumentazione amatoriale permette di ottenere risultati impensabili fino a pochi anni fa. Per scoprire cosa è possibile fare, basta essere curiosi e provare.
L'unico vero limite è la nostra immaginazione!

Non ci credete ancora?
Allora vi do un altro paio di spunti.
Se riuscite a seguire l'atmosfera del pianeta nel vicino ultravioletto con una fase maggiore del 60% e per 4 giorni consecutivi, potrete costruire un planisfero completo dell'alta atmosfera venusiana, proprio come questo:

Mappa completa delle nubi in UV risalenti alla rotazione del 20-23 Aprile 2007

E poi, aiutandoci con un programma come Winjupos, possiamo "avvolgere" la mappa atmosferica del pianeta su un globo rotante ed ottenere un video decisamente suggestivo:

video

Clicca qui per scaricare la versione a piena risoluzione del video.

Il bello di quese mappe ed animazioni è che ad ogni rotazione sono diverse, perché l'atmosfera si modifica rapidamente, quindi non vi annoierete mai!


Se volete approfondire risultati e soprattutto tecniche, date un'occhiata a questo mio articolo.

Se invece volete vedervi tutte le mie immagini di Venere, andate qui.

Buone riprese!


Aggiornamento 16/01/2012  18:50

All'articolo forse mancava una ripresa recente di Venere. Oggi pomeriggio, complice un'atmosfera che finalmente ha collaborato un po' (ma non tanto), sono riuscito ad effettuare la prima ripresa decente di questa elongazione. Ho usato un filtro passa infrarosso da 700 nm e ripreso in pieno giorno, alle 15. Questo è il risultato:

domenica 15 gennaio 2012

Astrofotografia semplice: riprendiamo la nebulosa di Orione

Se non siete esperti astrofotografi, ma avete sempre sognato di riprendere almeno una delle moltissime immagini che si vedono circolare su internet, questo post fa per voi.

Alcuni oggetti, come le nebulose ad emissione, appaiono magnifici quando ripresi al telescopio, mostrando un'estensione e soprattutto dei colori impossibili da osservare attraverso qualsiasi strumento.
Purtroppo fare una buona fotografia di una nebulosa richiede una fotocamera, magari modificata per le applicazioni astronomiche, da collegare ad un telescopio, che poggia su una solida montatura equatoriale in grado di bilanciare il movimento della Terra ed un sistema chiamato autoguida che consente di controllare e correggere il movimento della montatura, affinché l'immagine, che richiede una lunga esposizione, non venga mossa
Tutto questo, oltre ad essere dispendioso in termini economici, è anche piuttosto difficile da mettere in pratica, soprattutto se si è agli inizi.

Se non volete, almeno per il momento, imbarcarvi in un'avventura lunga, dispendiosa e dall'esito incerto, come la fotografia degli oggetti deep-sky, molti astrofili vi diranno allora di continuare ad osservare le immagini di nebulose e galassie comodamente seduti di fronte allo schermo di un computer.

Fortunatamente, anche in questa affermazione pessimistica quanto perentoria, c'è almeno una piacevole eccezione.
In cielo esiste una nebulosa abbastanza brillante da non richiedere altro che una reflex collegata a qualsiasi telescopio ed una montatura equatoriale motorizzata. Niente lunghe esposizioni, niente super telescopi, nessun meccaniscmo di autoguida.

La nebulosa di Orione è molto semplice da riprendere
La grande nebulosa di Orione, ben visibile anche ad occhio nudo in queste fredde ma spesso limpide notti invernali, è la più brillante e spettacolare di tutto il cielo, facilissima e bellissima da fotografare.
Volete una prova? Ve la do subito.
La foto che vedete a lato è stata ottenuta con una comune reflex Canon 450D non modificata, collegandola ad un rifrattore apocromatico da 106 mm f 6.5 a sua volta posto su una montatura equatoriale cinese HEQ5. Non è stato necessario far altro se non scattare una serie di immagini di 30 secondi di esposizione ed allinearle e sommarle con uno dei classici programmi astronomici, tra cui il gratuito Registax.
Non sarà un capolavoro, ma la nebulosa e le tenui colorazioni sono ben visibili; direi che per chi si accontenta di uno scatto senza troppi problemi è già un grande risultato!

venerdì 13 gennaio 2012

Pianeti extrasolari: eccezione o regola?

Ancora news dal mondo dei pianeti extrasolari!
Fino a qualche decina di anni fa, più di uno scienziato era convinto che il sistema solare potesse rappresentare un'eccezione più unica che rara, se non nell'intero Universo, almeno nella nostra Galassia.
Nel 1995, anno di scoperta del primo pianeta extrasolare, si cominciò a comprendere che anche altre stelle potevano ospitare sistemi planetari, sia pur estremamente diversi rispetto al nostro.
Quasi ogni stella possiede un sistema planetario
A 17 anni di distanza da quella prima scoperta, il numero di pianeti extrasolari confermati è salito ad oltre 700, mentre sono oltre 2000 i candidati da confermare.

I circa 2300 pianeti candidati sono stati scoperti in circa 2 anni dalla sonda della NASA Kepler, attraverso la tecnica dei transiti.
Questo metodo di indagine prevede di osservare, se si è nella giusta prospettiva, il calo di luce prodotto dal passaggio dell'ipotetico pianeta di fronte alla propria stella.
Come ci si può aspettare, le probabilità che un simile allineamento si verifichi, sono davvero basse, perché potremmo osservare solamente i pianeti la cui orbita giace quasi lungo la nostra linea di vista.

Nonostante questa condizione geometrica possa essere soddisfatta da un massimo del 10% delle stelle che effettivamente possiedono un pianeta, e considerando che Kepler ha indagato una zona di cielo più piccola del diametro apparente della Luna piena, appare evidente che il numero effettivo di sistemi planetari possa essere davvero elevato.

Quanti pianeti ci sono quindi là fuori? O meglio, quante stelle possiedono almeno un pianeta?
Dare delle risposte precise è molto complicato, perché tutti i metodi di indagine attualmente utilizzati fanno una selezione a priori.
Se il metodo dei transiti ci fa vedere solo i pianeti la cui orbita è vista di profilo, il metodo delle velocità radiali, quello di gran lunga più utilizzato, permette di scoprire solamente i pianeti estremamente vicini alle proprie stelle. Come se non bastasse, entrambi i metodi sono molto sensibili alla massa dei pianeti, tanto che è davvero difficile scoprire corpi celesti simili alla Terra.
Se su tutto questo ci mettiamo le pure questioni economiche legate ai finanziamenti alla ricerca, che preferiscono dare spazio a progetti di breve durata e risultato garantito, si capisce come sia attualmente impossibile scoprire tutti quei sistemi planetari composti da corpi celesti le cui orbite assomigliano molto a quelle di Giove, Saturno, per non parlare di Urano e Nettuno. Chi finanzierebbe un progetto di ricerca volto ad individuare il transito di un pianeta con un periodo orbitale di almeno 10 anni, con una probabilità di successo inferiore al 5%, per ogni stella osservata?

In questo scenario, tipico di una disciplina scientifica ancora agli inizi, i dati statistici sono ancora piuttosto incerti. E' infatti impossibile riuscire ad osservare tutti i sistemi planetari della Galassia; per scoprire quanti ce ne possono essere, basta indagare un campione statisticamente valido che non sia limitato dai metodi di indagine utilizzati.
Alcuni scienziati hanno ipotizzato che, secondo i dati attuali, una percentuale compresa tra il 17% ed il 30% delle stelle simili al Sole può ospitare effettivamente un sistema planetario.
Per stelle simili al Sole si intendono astri appartenenti alla sequenza principale (la parte più stabile della vita di una stella), con massa compresa tra le 0,5 e 2 volte quella della nostra stella.
Se consideriamo che questi astri sono i più abbondanti nell'Universo, e che nella nostra Via Lattea ve ne sono circa 200 miliardi, il numero di sistemi planetari potrebbe oscillare tra 30 e 60 miliardi.
Sotto questo punto di vista, quindi, non solo il nostro sistema solare non è unico nell'Universo, ma potrebbe rappresentare una regola piuttosto che un'eccezione, come si era portati a credere.

Per gettare maggiore luce su questo punto, un gruppo internazionale di astronomi ha pubblicato recentemente uno studio che sembra dare maggiore forza a questa convizione, arrivando a teorizzare che quasi tutte le stelle possiedono almeno un pianeta.

Microlensing gravitazionale
Gli scienziati in 6 anni di ricerche hanno osservato milioni di stelle e studiato un effetto particolare, chiamato microlensing gravitazionale.

In parole molto semplici, quando una stella relativamente vicina sembra sovrapporsi, per un gioco prospettico, ad una sorgente (stella, galassia) più distante, questa si comporta come una lente di ingrandimento, aumentando la luminosità della sorgente di sfondo.
Questo effetto è diretta conseguentza della teoria della relatività generale e riguarda, con intensità diverse, tutti i corpi dotati di massa.

Quando la stella che fa da lente possiede uno o più pianeti che le ruotano intorno, anche questi corpi celesti amplificano la luce della sorgente di sfondo, producendo un repentino e breve aumento di luminosità, che si sovrappone all'andamento principale indotto dalla stella.
Questa tecnica ha dei grossi svantaggi nel campo della ricerca attiva dei pianeti, perché nessuno può prevedere questo rarissimo allineamento celeste e perché, poi, una volta che si è verificato, non è più possibile confermare le osservazioni fino al successivo (e molto raro) allineamento.

D'altra parte, l'uso della tecnica del microlensing ha anche dei vantaggi, il più importante è sicuramente il fatto che non fa una selezione troppo severa sulle dimensioni e la distanza dei pianeti, proprio il problema che si deve risolvere per scoprire qual è la percentuale di sistemi planetari nella Galassia.

Il metodo del microlensing gravitazionale, consente di scoprire in modo rapido, tutti i pianeti con massa fino a poche volte quella terrestre, posti su orbite comprese tra 50 milioni e 1,5 miliardi di chilometri dalla loro stella. Questo significa che questo metodo di indagine è attualmente il migliore per permettere una stima dei sistemi planetari presenti nella Via Lattea.

Gli scienziati, attraverso i telescopi dell'ESO (Europear Southern Observatory) hanno monitorato milioni di stelle in 6 anni per osservare gli eventi di microlensing totali e quelli associati alla presenza di sistemi planetari, giungendo ad un risultato a dir poco sbalorditivo.
Circa il 17% delle stelle possiede almeno un pianeta di tipo Hot-Jupiter, corpi celesti gassosi estremamente vicini alle proprie stelle; un dato in linea con le stime effettuate a partire dagli studi condotti attraverso gli altri metodi di indagine.
Quello che più sorprende, però, sono le stime per i pianeti meno massicci.
Secondo lo studio, ben il 52% delle stelle possiede un pianeta di taglia nettuniana e circa il 62% delle stelle possiede le cosiddette super-Terre, pianeti simili al nostro ma leggermente più massicci.
Vi è da dire che l'errore di queste percentuali è piuttosto elevato e deriva ancora una volta da un metodo che ci da una panoramica ancora non completa.

E' infatti vero che con il microlensing gravitazionale è possibile rilevare pianeti senza operare una selezione rigida sulle masse e sulle distanze dalla stelle, ma è anche vero quanto detto poche righe sopra: la percentuale di stelle che provoca un evento di microlensing, rispetto al totale, è davvero esigua.
Oltre all'esiguo numero di eventi osservati, gli astronomi hanno fatto anche un paio di assunzioni importanti ma critiche:
1) Le stelle osservate rispecchiano la popolazione media della Galassia
2) I sistemi planetari sono equamente distribuiti nel disco galattico.
A questo punto il gioco statistico è relativamente semplice da comprendere.
Mi riferisco a dei numeri casuali, giusto per farlo capire a grandi linee.
Se su un milione di stelle studiate, gli eventi di microlensing sono solamente 50 e se tra questi si scoprono 40 sistemi planetari, allora significa che la grande maggioranza delle stelle, tenendo in considerazione le due assunzioni precedenti, ha un sistema planetario. Visto però l'esiguo numero di eventi effettivamente rilevati, le incertezze in questo calcolo restano altissime, se si pensa che nella Via Lattea le stelle adatte possono essere quasi 200 miliardi!

Considerazioni tecniche a parte, questo studio rappresenta forse il capitolo finale di una rivoluzione di pensiero davvero imponente, inziata solamente 16 anni fa.
Non solo il nostro sistema solare non è unico, ma quasi tutte le stelle della Galassia hanno almeno un pianeta. Questo implica almeno 100 miliardi di sistemi planetari solamente nella Via Lattea; senza parlare dei pianeti di taglia terrestre e sub-terrestre, ancora difficili da individuare, quindi esclusi da questa statistica. E' probabile, quindi, che nella Galassia vi siano addirittura più pianeti che stelle.
Se poi pensate che nell'Universo osservabile si stimano circa 500 miliardi di galassie......



Qui trovate l'articolo originale di questo studio

giovedì 12 gennaio 2012

Pianeti extrasolari unici: grandi come Marte o dotati di un sistema di anelli

La ricerca di pianeti extrasolari sta attraversando una seconda età dell'oro, dopo la travongente ondata che negli ultimi anni ha permesso di scoprire oltre 700 pianeti e rivoluzionare tutte le teorie in base alla loro popolazione, proprietà e processi di formazione.

Ora, con il progredire delle tecniche e con l'insostituibile aiuto di alcuni privilegiati osservatori posti oltre l'atmosfera terrestre,è possibile raffinare la ricerca e andare alla scoperta di corpi celesti particolari, primi su tutti quelli di taglia terrestre.

Il mini sistema planetario appena scoperto
Dal catalogo di oltre 1000 candidati pianeti scoperti dal telescopio spaziale Kepler solamente nel 2011 (sono oltre 2300 i cnadidati totali), stanno mano a mano emergendo le sorprese che molti si aspettavano, ma nessuno aveva avuto il coraggio di dire a voce alta.
In un contesto altamente dinamico, dove i dati sono decisamente troppi per le capacità elaborative dei pochi astronomi impegnati nella loro elaborazione, alcuni redord hanno vita decisamente breve.

Ricordate infatti il primo pianeta scoperto nella fascia abitabile, o i primi corpi celesti dalle dimensioni simili alla Terra annunciati poche settimane fa?
Bene, tutto questo ormai è storia.

Una squadra di astronomi del California Institute of Technology ha confermato la scoperta di tre pianeti ancora più piccoli dei precedenti, orbitanti attorno ad una singola stella.
I corpi celesti di questo sistema planetario hanno dimensioni inferiori alla Terra, con il primo, KOI 961.03, molto simile alle dimensioni di Marte, dal diametro poco maggiore della metà di quello terrestre.

I pianeti fanno parte di un sistema solare in miniatura.
La stella centrale, infatti, è una piccola nana di diametro 6 volte inferiore a quello del Sole e solamente il 70% maggiore di Giove.
I tre pianeti si trovano su orbite molto strette, tanto che impiegano circa 2 giorni per compiere una rivoluzione intera.
Se volete immaginarvi la scala di questo mini sistema planetario, prendete Giove, aumentatene il diametro di circa 90000 km, fatelo splendere come una stella estremamente rossa, poi posizionatevi su una delle lune principali a vostro piacere: Io, Europa, Ganimede o Callisto.

Sfortunatamente, le orbite di questi picocli pianeti rocciosi sono troppo vicine alla stella per avere condizioni possibili per l'esistenza di acqua liquida.
Per chi se ne intende, o coloro che hanno seguito il mio post precedente, in linguaggio leggermente più tecnico questo significa che i corpi celesti sono fuori dalla zona di abitabilità, quindi teoricamente inadatti ad ospitare la vita come la conosciamo.

Il risultato ottenuto, comunque, è di grande importanza, non solo per aver scoperto finalmente un sistema planetario composto da piccoli corpi rocciosi, ma anche e soprattutto per il fatto che sia stato rilevato attorno ad una nana rossa. Queste piccole e fredde stelle, infatti, rappresentano di gran lunga la popolazione più numerosa dell'Universo, nonché la più longeva, con una vita che può superare i 50 miliardi di anni, 5 volte maggiore di quella del nostro Sole.

Per maggior informazioni, cliccate qui


Questo però è solo un capitolo di una storia che si sviluppa su più fronti.
Parallelamente a questa scoperta, un altro gruppo di ricercatori ha affermato di aver rilevato un pianeta extrasolare molto simile a Saturno, e non sto parlando delle dimensioni o della massa.
Le impronte lasciate durante l'attraversamento (prospettico) del disco stellare, attraverso quello che viene definito transito, hanno convinto gli scienziati che il pianeta rilevato è dotato di un sistema di anelli.
Vista la giovane età della stella, appena 16 milioni di anni, si è portati a pensare che il sistema di anelli attorno al pianeta sia il resto del disco protoplanetario che ha formato il corpo celeste e probabilmente una folta schiera di satelliti.
Anche in questo caso, dopo numerosi indizi più o meno verificati, siamo di fronte alla prima scoperta di un pianeta dotato di un sistema di anelli.

Fonte: University of Rochester


Un altro capitolo riguarda invece tutti gli appassionati della ricerca di vita extraterrestre intelligente, ma di questo me ne occuperò in un prossimo post. Qui vi anticipo solamente i protagonisti di questo nuovo campo di ricerca: la solita sonda Kepler ed il progetto SETI, che da anni ascolta il cielo con potenti radiotelescopi alla ricerca di qualche trasmissione intelligente esterna al nostro pianeta.
Ora, finalmente, le antenne del SETI non dovranno più essere puntate a caso nella vastità dell'Universo, ma possono essere direzionate verso i pianeti di taglia terrestre che lentamente si stanno scoprendo. Si apre, quindi, un nuovo ed affascinante fronte di ricerca che potrebbe riservare sorprese nei prossimi anni.

Il volto misterioso della Luna

Avete ma pensato che spesso gli oggetti che abbiamo vicino, e con cui abbiamo a che fare magari ogni giorno, sono anche tra i più sconosciuti?
I motivi di questa esperienza sono due: il primo è psicologico, il secondo fisico.
La ragione psicologica è che per nostra natura siamo attratti da oggetti distanti, a volte irraggiungibili o misteriori. Il nostro cervello associa agli oggetti quotidiani un disinteresse che deriva da una falsa convinzione di conoscenza.
Il motivo fisico è che a volte, soprattutto in astronomia, studiare fenomeni e corpi celesti a noi vicini è effettivamente più difficile.
Volete un paio di esempi?

Di che forma è la Terra? Quanto tempo ci ha messo l'uomo per dimostrarlo, nonostante vive sulla sua superficie? Se avessimo potuto osservarla da lontano, come la Luna, avremmo capito la sua forma sin dalla notte dei tempi.

Facciamo un salto in epoche più recenti.
Quali sono le proprietà dell'atmosfera terrestre? Ci sono fenomeni e porzioni di atmosfera ancora sconosciuti, come la mesosfera e le nubi mesosferiche (dette anche nubi nottilucenti), una zona impossibile da raggiungere con gli aerei o i palloni sonda. Per studiare queste zone ci servono delle piccole sonde a bordo di razzi, simili alle sonde interplanetarie che atterrano su Marte, benché siamo a soli 80 km di altezza dalla superficie terrestre.

Spingiamoci più in là: qual è la forma della nostra Galassia?
Con un piccolo telescopio siamo in grado di caratterizzare in modo accurato la struttura di migliaia di galassie, cosa ci vuole a scoprire quella dell'isola di stelle nella quale ci troviamo?
In realtà la forma della nostra galassia è ancora oggetto di studio. Solamente negli ultimi 15-20 anni abbiamo cominciato ad avere le idee meno confuse a riguardo. Il motivo? Siamo troppo immersi nella Via Lattea, non possiamo allontanarcene a sufficienza per poterla ammirare con una visione d'insieme, come invece riusciamo agevolmente a fare con tutte le altre attraverso i nostri telescopi.

Volete sapere qual è stato l'oggetto più appariscente del cielo e contemporaneamente il più misterioso, per tutti gli abitanti della Terra, per miliardi di anni? Non si tratta della nostra o di altre galassie, ma della Luna.

La Luna, il nostro satellite naturale, il corpo celeste a noi più vicino, dalla superficie della Terra ci mostra infatti sempre la stessa faccia.
Probabilmente molti di voi non ci avranno fatto neanche caso, proprio perché la Luna sta lì da sempre e il nostro cervello non la trova interessante.
Ora che vi dico dove focalizzare l'attenzione, probabilmente tutti i ricordi in merito a questa esperienza riaffioreranno.
Provate a ricordarvi allora l'aspetto del nostro satellite naturale nel corso dei mesi o degli anni.
Non avete mai fatto caso che i dettagli, osservabili anche ad occhio nudo, sono sempre gli stessi, non cambiano mai posizione?
Questo prova che la Luna, effettivamente, vista dalla superficie della Terra ci mostra sempre la stessa faccia.
Il motivo? Un gioco di periodi solo in apparenza peculiare.

A prima vista si sarebbe portati a dire che la Luna non ruoti sul proprio asse. Se fosse stato così, visto che ruota intorno alla Terra, avremmo visto tutta la sua superficie in una rivoluzione completa attorno al nostro pianeta.
Affinché la Luna ci mostri sempre la stessa faccia, è necessario che il periodo con cui ruota sul proprio asse sia identico al periodo che impiega a compiere un giro completo attorno alla Terra.
La conseguenza è che per noi abitanti di questo pianeta, la Luna sembra non ruotare su se stessa e ci mostra solamente metà della sua superficie (in realtà la superficie visibile è circa il 59% a causa dell'orbita ellittica del satellite, che produce il fenomeno delle librazioni, ma non è questo l'argomento del post).

Non è difficile quindi capire che circa il 50% della superficie lunare sia rimasto e rimarrà completamente ignoto a tutti gli esseri viventi posti sulla superficie della Terra.
Immaginate quante notti terrestri ha illuminato il nostro satellite sin dalla sua nascita, circa 4,5 miliardi di anni fa. Grandi estinzioni si sono succedute, sconvolgimenti climatici, impatti di meteoriti, sogni, speranze ed emozioni di ogni essere umano che si è fermato anche solo per un secondo ad ammirare il fascino della Luna piena.

Generazioni di esseri umani si sono succedute sulla Terra e mai nessuno è riuscito a vedere l'altra faccia della Luna, fino a circa 50 anni fa, quando il progresso tecnologico ha consentito di trovare il modo di osservare l'altra metà del nostro satellite.

Grazie alle prime sonde automatiche che hanno raggiunto l'orbita lunare, è stato possibile osservare per la prima volta nella storia quella porzione di satellite che in oltre 4 miliardi di anni si è sempre nascosta.
Il 7 Ottobre 1959, agli albori dell'esplorazione spaziale, la sonda russa Luna 3 inviò a Terra le prime immagini della faccia nascosta della Luna.
Le riprese erano di pessima qualità, ma non abbastanza da negare loro un posto nella storia:

La prima immagine della faccia nascosta della Luna, 1959

Le immagini di crescente qualità che si susseguirono nel corso degli anni, testimoniano un satellite naturale dai due volti completamente differenti.
L'emisfero invisibile è infatti estremamente diverso da quello a noi accessibile.
I grandi mari, le zone più scure ben visibili anche ad occhio nudo, sono quasi del tutto assenti, mentre il numero di crateri da impatto, come prevedibile, è nettamente maggiore.
Grazie allo schermo prodotto dal nostro pianeta, ma anche alle maggiori forze mareali, l'emisfero visibile ha subito una storia evolutiva piuttosto differente. La crosta lunare, più sottile, ha consentito ad ingenti colate laviche di coprire parzialmente la superficie, 3,5 miliardi di anni fa, e formare i mari. Lo schermo da parte della Terra ha diminuito il numero di asteroidi che hanno impattato, ed attenuato le modificazioni indotte dal vento solare. Si pensa infatti che nella faccia nascosta della Luna le rocce siano molto più ricche di Elio 3, i cui nuclei sono i costituenti principali del vento solare, molto più intenso nella faccia nascosta.

I primi uomini che hanno potuto osservare l'altra metà del nostro satellite sono stati i tre astronauti dell'Apollo 8 nel 1968, nella prima missione umana a circumnavigare il nostro satellite naturale.
Il numero dei privilegiati che hanno potuto vedere tutta la superficie del nostro satellite è fermo a 24: tutti e i soli astronauti americani che hanno raggiunto almeno l'orbita lunare.
Per tutti gli altri, curiosi, appassionati o semplici sognatori, bisogna accontentarsi di un poster appeso su una parete della nostra casa e magari sognare due volte, una per ogni volto della Luna; così vicina, eppure così misteriosa.

Mappa ad alta risoluzione della faccia nascosta della Luna

mercoledì 11 gennaio 2012

Una ripresa lunare rimasta nel mio computer

Ottenere una buona immagine lunare non è poi difficile.
E' sufficiente avere una reflex digitale, privarla dell'obiettivo e collegarla a qualsiasi telescopio attraverso degli appositi adattatori facili da trovare in commercio.
Non è necessario neanche che la montatura del telescopio sia motorizzata, tanto i tempi di esposizione sono piuttosto brevi.

Immagine lunare ripresa con un rifrattore APO da 106 mm
A proposito del giusto tempo di esposizione, non fidatevi dell'esposizione automatica, perché l'esposimetro, se non regolato nella modalità spot, fa una media tra il brillante disco lunare ed il nero del cielo, restituendovi un'immagine spesso troppo luminosa.
Per impostare manualmente il giusto tempo di esposizione, basta partire da una semplice considerazione.
Il nostro satellite si trova circa alla stessa distanza dal Sole rispetto a noi e per questo motivo riceve la stessa quantità di luce. Quindi la superficie lunare in prima approssimazione possiede la stessa luminosità di una comune scena diurna terrestre. I tempi di esposizione sono quindi piuttosto brevi, attorno ad 1/250 di secondo se riprendiamo a 100 ISO e con un obiettivo dalla luminosità di circa f6-7.
Non fatevi ingannare dal fatto che il nostro satellite è lontano ed immerso nel nero del cielo, la sua superficie è molto brillante!

Una volta trovata la giusta esposizione, vi consiglio di scattare diverse pose, da mediare in fase di elaborazione attraverso un programma gratuito, come Registax ed ottenere un'immagine finale che contiene molto più segnale rispetto alla singola ripresa.

A questo punto, partendo dall'immagine finale, possiamo scegliere se applicare dei filtri di contrasto per far emergere più chiaramente i dettagli, oppure, se la ripresa è stata fatta a colori, decidere di ottenere quella che si chiama mineral moon, già vista in un post di qualche mese fa.
La mineral moon mostra i veri colori della superficie selenica, prodotti dalle diverse abbondanze degli elementi di cui è costituito il suolo.
Per l'immagine che posto, ottenuta un paio di mesi fa ma mai pubblicata, ho scelto questa seconda strada.
Vedere una Luna a colori ha sempre il suo fascino.

Per l'immagine ho utilizzato un rifrattore apocromatico Sharpstar 106 mm f6.5, al fuoco diretto, riprendendo con una Canon 450D. Media di 25 immagini.