Giove del 14 novembre: immagine & spettro
da Paolo » 20 nov 2010, 23:50
Questa e' una piccola esperienza didattica basata su riprese del 14 novembre scorso. La serata era caratterizzata da un seeing valutato frettolosamente di qualita' media, mi era sembrato infatti non proprio idoneo per fare riprese hi-res ma sufficiente per lavorare con lo spettroscopio. Un minimo di stabilita' e' comunque necessaria anche in questo caso altrimenti il globo del pianeta rischia di muoversi troppo rispetto alla fenditura e lo spettro prodotto non e' quello della zona desiderata.
Siccome il disco di Giove sul piano focale e' piccolino in rapporto alla fenditura, ho interposto una lente di Barlow 2.5x elevando la focale del C9.25 a circa 5900 mm. Questo e' il campo della fenditura con il pianeta, visibile grazie alla lucidatura delle lamine. La qualita' dell'immagine riflessa e' bassa dato che queste non sono superfici ottiche specchiate ma metallo lucidato, comunque e' tale da permettere di vedere il soggetto per poterlo posizionare correttamente sulla fenditura o per guidare su una stella:
Ho preso varie regioni spettrali (h-alfa, doppietto del sodio ed altro) con la fenditura orientata sull'asse polare e su l'equatore, ruotando opportunamente il corpo dello spettroscopio rispetto al telescopio.
Ecco il risultato sulla regione della riga h-alfa (idrogeno, 6563A), forse la piu' rappresentativa a livello didattico per la presenza delle righe atmosferiche.
Come si vede c'e' una certa differenza. Nello spettro in basso le righe di assorbimento sono perfettamente verticali. Nell'altro alcune sono verticali, altre inclinate. Il principio di questo comportamento, dovuto all'effetto doppler, e' illustrato in questo schema (considerato per Saturno ma e' applicabile a qualunque pianeta in rotazione):
Nello spettro in alto, le righe non inclinate sono operate dalla nostra atmosfera (righe telluriche) e non appartengono alla luce solare riflessa dal pianeta che subisce effetto Doppler. Lo spettro sotto non mostra alcuna riga inclinata perche' la fenditura orientata sull'asse che passa per i poli intercetta la luce proveniente da punti sul globo che, rispetto alla nostra posizione, hanno velocita' radiale pari a zero (non si allontanano o si avvicinano).
Sullo spettro ottenuto tramite la fenditura allineata con l'equatore gioviano e' possibile fare qualche semplice calcolo. Procedo in modo sintetico, per una descrizione un po' piu' dettagliata vale quanto e' stato scritto per Saturno in questa pagina:
http://quasar.teoth.it/images/stories/R ... t_spec.htm
Su questo particolare dello spettro sopra, modificato nelle soglie di visualizzazione e ingrandito al 200%, ho individuato due punti che rappresentano l'intersezione della riga di assorbimento inclinata con i bordi dello spettro (coincidente con i bordi del pianeta):
Lo spostamento Doppler espresso in pixel vale 483 - 470 = 13. Alla dispersione di questo spettro (ricavata su quello della lampada campione), pari a 0.084 A/pixel, la differenza di lunghezza d'onda espressa in Angstrom vale 13 * 0.084 = 1.092A
La formula del calcolo della velocita' radiale per effetto Doppler (v_rad=delta_lamda/lambda*c) fornisce:
vrad_tot = 1.092 / 6547 * 300000 = 50.04 Km/s
La velocita' effettiva di un punto sull'equatore Gioviano vale 1/4 di questo valore:
Vrad_eq = Vrad_tot / 4 = 50.04 / 4 = 12.51 Km/s
Con questo valore possiamo calcolare, in base al periodo di rotazione (sistema I: 9h 50.5m = 9.84 ore), il diametro equatoriale di Giove:
Diametro pianeta = 12.51 * 9.84 * 3600 / 3.1415 = 141.1 mila Km
valore in buon accordo con quanto oggi conosciuto (142.98 mila Km). Il valore trovato e' fortuitamente quasi coincidente con quello vero, l'errore della misura infatti (+/- 1 pixel) produce un errore sul diametro di +/- 10.8 mila Km. La misura pero' si puo' affinare rilevando il delta_x su piu' di una riga ed usando il valore medio nei calcoli.
Veniamo alle riprese del pianeta direttamente con la Lumenera. Come dicevo inizialmente, la fugace occhiata prima delle operazioni con lo spettroscopio mi ha fatto sottostimare il seeing. Prima di chiudere l'osservatorio, al termine delle riprese degli spettri, volevo prendere una immagine del pianeta un po' migliore di quella che si vede attraverso la fenditura specchiata del Lhires III, da utilizzare per uno schema dimostrativo. Dopo aver collegato la Lumenera direttamente al C9.25 ho notato una certa "tranquillita" dell'immagine. Giove aveva passato il meridiano da circa un'ora e si trovava in una zona di cielo mediamente non ottimale (ho spesso un aumento di turbolenza dopo il meridiano) dal mio sito. Il tempo di prendere, con tutta calma (purtroppo) alcuni filmati (R, G, B e IR) e via a cena...
La sintesi del filmato preso con il filtro rosso (set Astronomik L-RGB):
Per la lunga pausa tra un filtro e l'altro e per la piu' bassa qualita' dei canali verde e blu non sono in grado di produrre una RGB valida per cui ripiego su una R-RGB (il vecchio trucchetto) il cui risultato visivo e' accattivante ma rispecchia una visione leggermente diversa da quella reale:
La tricromia utilizzata:
Curiosita'... e' la prima volta che ho potuto usare un resize x1.2 (R ed R-RGB) su un'immagine hi-res senza grossa perdita di definizione. Per realizzare la tricromia ho allineato i tre frames R, G e B sui particolari al centro del disco, altrimenti (con allineamento sul globo) i loro colori si sarebbero impastati eccessivamente.
Ciao ciao
Paolo
Siccome il disco di Giove sul piano focale e' piccolino in rapporto alla fenditura, ho interposto una lente di Barlow 2.5x elevando la focale del C9.25 a circa 5900 mm. Questo e' il campo della fenditura con il pianeta, visibile grazie alla lucidatura delle lamine. La qualita' dell'immagine riflessa e' bassa dato che queste non sono superfici ottiche specchiate ma metallo lucidato, comunque e' tale da permettere di vedere il soggetto per poterlo posizionare correttamente sulla fenditura o per guidare su una stella:
Ho preso varie regioni spettrali (h-alfa, doppietto del sodio ed altro) con la fenditura orientata sull'asse polare e su l'equatore, ruotando opportunamente il corpo dello spettroscopio rispetto al telescopio.
Ecco il risultato sulla regione della riga h-alfa (idrogeno, 6563A), forse la piu' rappresentativa a livello didattico per la presenza delle righe atmosferiche.
Come si vede c'e' una certa differenza. Nello spettro in basso le righe di assorbimento sono perfettamente verticali. Nell'altro alcune sono verticali, altre inclinate. Il principio di questo comportamento, dovuto all'effetto doppler, e' illustrato in questo schema (considerato per Saturno ma e' applicabile a qualunque pianeta in rotazione):
Nello spettro in alto, le righe non inclinate sono operate dalla nostra atmosfera (righe telluriche) e non appartengono alla luce solare riflessa dal pianeta che subisce effetto Doppler. Lo spettro sotto non mostra alcuna riga inclinata perche' la fenditura orientata sull'asse che passa per i poli intercetta la luce proveniente da punti sul globo che, rispetto alla nostra posizione, hanno velocita' radiale pari a zero (non si allontanano o si avvicinano).
Sullo spettro ottenuto tramite la fenditura allineata con l'equatore gioviano e' possibile fare qualche semplice calcolo. Procedo in modo sintetico, per una descrizione un po' piu' dettagliata vale quanto e' stato scritto per Saturno in questa pagina:
http://quasar.teoth.it/images/stories/R ... t_spec.htm
Su questo particolare dello spettro sopra, modificato nelle soglie di visualizzazione e ingrandito al 200%, ho individuato due punti che rappresentano l'intersezione della riga di assorbimento inclinata con i bordi dello spettro (coincidente con i bordi del pianeta):
Lo spostamento Doppler espresso in pixel vale 483 - 470 = 13. Alla dispersione di questo spettro (ricavata su quello della lampada campione), pari a 0.084 A/pixel, la differenza di lunghezza d'onda espressa in Angstrom vale 13 * 0.084 = 1.092A
La formula del calcolo della velocita' radiale per effetto Doppler (v_rad=delta_lamda/lambda*c) fornisce:
vrad_tot = 1.092 / 6547 * 300000 = 50.04 Km/s
La velocita' effettiva di un punto sull'equatore Gioviano vale 1/4 di questo valore:
Vrad_eq = Vrad_tot / 4 = 50.04 / 4 = 12.51 Km/s
Con questo valore possiamo calcolare, in base al periodo di rotazione (sistema I: 9h 50.5m = 9.84 ore), il diametro equatoriale di Giove:
Diametro pianeta = 12.51 * 9.84 * 3600 / 3.1415 = 141.1 mila Km
valore in buon accordo con quanto oggi conosciuto (142.98 mila Km). Il valore trovato e' fortuitamente quasi coincidente con quello vero, l'errore della misura infatti (+/- 1 pixel) produce un errore sul diametro di +/- 10.8 mila Km. La misura pero' si puo' affinare rilevando il delta_x su piu' di una riga ed usando il valore medio nei calcoli.
Veniamo alle riprese del pianeta direttamente con la Lumenera. Come dicevo inizialmente, la fugace occhiata prima delle operazioni con lo spettroscopio mi ha fatto sottostimare il seeing. Prima di chiudere l'osservatorio, al termine delle riprese degli spettri, volevo prendere una immagine del pianeta un po' migliore di quella che si vede attraverso la fenditura specchiata del Lhires III, da utilizzare per uno schema dimostrativo. Dopo aver collegato la Lumenera direttamente al C9.25 ho notato una certa "tranquillita" dell'immagine. Giove aveva passato il meridiano da circa un'ora e si trovava in una zona di cielo mediamente non ottimale (ho spesso un aumento di turbolenza dopo il meridiano) dal mio sito. Il tempo di prendere, con tutta calma (purtroppo) alcuni filmati (R, G, B e IR) e via a cena...
La sintesi del filmato preso con il filtro rosso (set Astronomik L-RGB):
Per la lunga pausa tra un filtro e l'altro e per la piu' bassa qualita' dei canali verde e blu non sono in grado di produrre una RGB valida per cui ripiego su una R-RGB (il vecchio trucchetto) il cui risultato visivo e' accattivante ma rispecchia una visione leggermente diversa da quella reale:
La tricromia utilizzata:
Curiosita'... e' la prima volta che ho potuto usare un resize x1.2 (R ed R-RGB) su un'immagine hi-res senza grossa perdita di definizione. Per realizzare la tricromia ho allineato i tre frames R, G e B sui particolari al centro del disco, altrimenti (con allineamento sul globo) i loro colori si sarebbero impastati eccessivamente.
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Paolo
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da Paolo Maria Ruscitti » 22 nov 2010, 17:51
Che dire di più?!!!??andreabelli ha scritto:Ammappete!!!
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da Paolo » 23 nov 2010, 0:56
Grazie per i commenti (esagerati)! In casi come questo sono davvero combattuto se operare con lo spettroscopio oppure dedicarmi alle riprese hi-res. A volte cerchiamo la stabilita' atmosferica con il lanternino per poter prendere buone immagini...
Dimenticavo un particolare che puo' essere utile conoscere. Visto che l'umidita' era superiore al 95%, durante le riprese avevo le fasce anticondensa attivate a potenza quasi massima. Molto tempo fa credevo potessero disturbare per il calore emesso ma dopo aver fatto una certa esperienza ho cambiato opinione. In effetti ho ottenuto le foto piu' dettagliate con le fasce accese (condizione per me quasi fissa). Quanto e' difficile dare il giusto peso alle cose!
Ciao ciao
Paolo
Dimenticavo un particolare che puo' essere utile conoscere. Visto che l'umidita' era superiore al 95%, durante le riprese avevo le fasce anticondensa attivate a potenza quasi massima. Molto tempo fa credevo potessero disturbare per il calore emesso ma dopo aver fatto una certa esperienza ho cambiato opinione. In effetti ho ottenuto le foto piu' dettagliate con le fasce accese (condizione per me quasi fissa). Quanto e' difficile dare il giusto peso alle cose!
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