RR Lyrae, una stella pulsante

[Paolo]

RR Lyrae e' il prototipo delle cosiddette variabili pulsanti, stelle anziane in fase di fusione dell'elio in carbonio ed ossigeno. In questa fase evolutiva tali stelle presentano una instabilita' che si manifesta con pulsazioni radiali (variano il raggio mantenendo la simmetria sferica) periodiche a cui e' associata una variazione del flusso luminoso. Durante le pulsazioni il suo diametro oscilla tra 5.1 e 5.6 volte quello del nostro Sole.

Per RR Lyrae la variazione di luminosita' e' di circa una magnitudine mentre il periodo e' di circa 13 ore e mezzo, dunque la pulsazione e' decisamente veloce. Questa e' la sua tipica curva di luce:

Quanto e' regolare questo ciclo? Osservandola per alcuni giorni si vede che sia l'ampiezza, sia il periodo cambiano leggermente. Qualcuno la ha seguita per qualche mese notando una cosa molto particolare... anche le discrepanze hanno una cadenza periodica, stavolta di circa 39 giorni. Questa modulazione del periodo e dell'ampiezza prende il nome di "effetto Blazhko" (lo scopritore e' l'astronomo russo Sergey Blazhko).

L'effetto Blazhko nella stella MW Lyrae (Konkoly Observatory at Svábhegy, Budapest):

http://konkoly.hu/24/publications/

La cosa bella e' che oggi, nel 2012, non si sa esattamente cosa causi la modulazione. Ecco perche' anche questa stella necessita di monitoraggio continuo con svariati metodi di indagine.

A complicare ulteriormente le cose la recente scoperta, da parte della sonda Kepler (NASA), del "period doubling", ovvero una alternanza dei massimi in alcuni cicli Blazhko. Questa immagine mostra una finestra su due cicli Blazhko consecutivi. Nella prima, a sinistra, e' evidente il fenomeno:

Visto che il fenomeno principale e' una variazione di luminosita', RR Lyrae (ed anche le altre appartenenti a questa tipologia) e' stata sempre studiata quasi esclusivamente a livello fotometrico, invece da poco si sono aggiunte in modo sistematico anche le osservazioni spettroscopiche.

Anche in questo caso gli astronomi fanno ricorso alle osservazioni amatoriali. Uno dei principali investigatori e' l'astrofisico Jean-Francois Le Borgne dell'IRAP (Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie, Université de Toulouse/Observatoire Midi-Pyrénées), che ha avviato una specifica campagna internazionale pro-am.

La pagina ufficiale della campagna:
http://rr-lyr.ast.obs-mip.fr/dokuwiki/d ... =rrlyr2012

Il riferimento su ARAS:
http://www.astrosurf.com/buil/rrlyr2/rrlyr_campaign.htm

L'obiettivo e' quello di conoscere meglio la correlazione tra la fase (siamo a livello fotometrico sotto l'effetto Blazhko) e il comportamento delle linee spettrali (principalmente idrogeno ed elio).

Queste sono le mie prime osservazioni nella regione dell'idrogeno alfa. Notare la rapidita' dell'evoluzione spettrale (la fase di emissione dura una manciata di minuti!). La cosa a me fa pensare alla estrema "violenza" (onde d'urto generate dalla pulsazione) di cio' che accade in questa stella. Lo spettro del nostro Sole, sebbene i suoi strati esterni manifestino flares e protuberanze enormi di durata anche molto breve, e' sempre "calmo". Non e' tutto, RR Lyrae cambia due volte al giorno la sua classe spettrale, passando da una stella bianco/azzurra A8 ad una F7.

Sequenza di spettri in animazione (click sull'immagine):

Spettro dinamico che mostra l'evoluzione nel tempo (dettaglio nella regione H-alfa):

Su suggerimento degli amici francesi ho inviato i miei spettri al professor Le Borgne che li ha validati e mi ha registrato come osservatore spettroscopico. Ma c'e' un piccolo problema: le mie osservazioni andrebbero corredate di una curva di luce ottenibile anche con strumentazione amatoriale. Devo chiarire alcuni aspetti (ad esempio se e quale banda fotometrica) ma penso che una semplice fotometria differenziale (il tipo piu' facile) sia sufficiente perche' il dato cercato e' l'istante del massimo di luminosita'.

Qualcuno di voi (a tutti gli astrofotografi non manca nulla per fare questa indagine) ha voglia e tempo per supportarmi durante qualche ripresa spettroscopica? La stella e' molto luminosa (mag 7-8) e per trovarne altre di riferimento si dovrebbe usare una focale corta, non il telescopio che la mostrerebbe "isolata" nel campo di ripresa (a meno che non si voglia puntare continuamente il telescopio da un campo all'altro). Potrebbe andare bene il tele guida o un teleobiettivo di media focale. Per la fotometria, senza complicarci troppo, si puo' usare Astroart oppure Astrometrica (gratuito per 100 giorni). Anche Maxim, IRIS e similari hanno comunque funzioni analoghe. Se avete voglia battete un colpo e ricordate che molto probabilmente non si tratta di una fotometria difficile. Ho le effemeridi delle pulsazioni e possiamo pianificare (meteo permettendo) in anticipo le nostre osservazioni. La campagna prosegue anche l'anno prossimo ma tra non molto la costellazione della Lira si avviera' al tramonto.

Ciao ciao
Paolo

[Paolo Maria Ruscitti]

Come sempre interessantissimo. Nel lontano 2003 partecipai alla campagna Phemu 2003 promossa dall'IMCCE francese per lo studio fotometrico degli istanti caratteristici dei fenomeni mutuoi dei satelliti medicei. Fu molto interessante fare fotometria, all'epoca avevo una MX916, ma ricordo ci furono gli astrofili catanesi che utilizzarono con risultati ottimi sia webcam, sia DSLR. Anzi ci sono gruppi che lavorano anche oggi con le DSLR visto il grande campo che inquadrano. Sono misurazioni fondamentalmente di istanti di massimo, minimo e misurazione dei periodi. Se vogliamo provare io ci sto, con il 130/650 e la EOS 350D ho un bel campo. Che ne dici?

[Paolo]

Cosa ne dico? Che e' fantastico! L'esperienza sul Phemu immagino sia stata molto interessante e formativa, sono convinto anche io che trattando a dovere le immagini, una reflex digitale e' capace di ottimi risultati, specie su target luminosi come questo. Il campo abbracciato dal tuo sistema dovrebbe andare benissimo per la fotometria di questa stella (avevo in mente sensori piu' piccoli quando ho scritto di non usare il telescopio).

Piu' o meno dovresti abbracciare questa porzione di cielo:

ho evidenziato una stella, SAO 48463, che e' un riferimento interessante perche' ha una magnitudine (V 7.57) che si colloca a meta' tra il minimo e il massimo di RR Lyr.

Ho avuto conferma che la fotometria puo' essere fatta in "unfiltered differential photometry" quindi... vai alla grande! E' una buona occasione anche per gli altri amici del forum che non hanno ancora mai provato a realizzare una curva di luce.

Ecco le effemeridi per il mese di ottobre.

Mi piacerebbe osservarla in piu' di un'occasione, meteo e disponibilita' tua permettendo. Riporto il periodo osservativo (una fascia di 2 ore e 1/4 circa) durante il quale dobbiamo entrambi seguire la sua evoluzione. Nel mio caso, siccome l'esposizione singola e' di 300 secondi devo necessariamente riprendere senza soste. Invece le tue esposizioni sono brevissime, quindi puoi permetterti un intervallo a tua discrezione. La distanza temporale tra due osservazioni e' probabilmente dipendente dal metodo di interpolazione della curva per risalire al massimo. Sicuramente conviene infittire le osservazioni quando la stella si approssima al massimo (la curva diviene meno ripida). In generale una sequenza ravvicinata permette anche di mediare un po' i dati riducendo il rumore. Non ti dico altro perche' tu sei piu' esperto di me in proposito.

Ovviamente "rimettiamo" gli orologi dei PC! Non dico di andare ultraprecisi, basta che il PC non vada per fatti suoi da troppi giorni...

Fammi sapere, in base anche al meteo, quando saresti disponibile per la prima osservazione.

Per la specifiche serate osservative teniamo traccia in topic dedicati. Credo che l'argomento possa essere di interesse generale. Se ci sono particolari di dettaglio eccessivo magari ci sentiamo via mp o e-mail.

Vorrei ringraziare Thierry Garrel (con cui sono in contatto via e-mail) per il prezioso supporto alla mia attivita' spettroscopica che sta continuando anche dopo il workshop in Alta Provenza.

Grazie e a presto!
Paolo

[marcoleo]

Grandissimi Ragazzi ! Non ho parole. Poi Paolo mi dici dove caspita hai trovato quel fantastico orologino che c'è sullo spettro Complimenti ad entrambi e buone osservazioni spettroscopiche e fotometriche ad entrambi !
Ciao,
Marco

[Paolo Maria Ruscitti]

Perfetto Paolo,

allora per quel che mi riguarda possiamo partire già dall'osservazione del ciclo 224 il la sera del 3 ottobre, sempre meteo permettendo. Volevo scrivere in privato, ma poi ho pensato che tenere aperta la discussione e parlare delle varie problematiche, metodologie... pubblicamente potrebbe essere interessante anche per altri.
Veniamo a noi. Tenendo presente quanto hai scritto nel post precedente e la tabella che hai pubblicato, le misure fotometriche abbracceranno poco più di un paio d'ore d'osservazione col massimo quasi centrale rispetto all'intervallo di misura. Questo non comporta una gran "fatica" tenendo presente la rapidità delle mie integrazioni. Effettivamente, come l'hai già evidenziato tu, avrò la possibilità di riprendere in rapida sequenza così da poter trovare singoli punti dalla media di misurazioni ravvicinate, conterrò il rumore e riuscirò a calibrare al meglio le immagini per ottenere migliori risultati.
Se hai suggerimenti a riguardo dimmi pure.
Ciao.

Confermo il campo inquadrato.

[umberto]

Paolo, posso darti una mano con la spettroscopia poichè non sono abile a fare fotometria.
Ci sentiamo via telefonica per ulteriori informazioni.Saluti Umberto

[Marco Di Lorenzo]

Splendido Paolo... vale la pena di pubblicare il tutto su un articolo anzichè nel Forum!

[Paolo]

Paolo, ok per stasera, meteo permettendo. Anche io sono dell'idea che, a parte alcuni dettagli operativi, conviene tenera traccia sul forum (meglio se su un topic dedicato che posso eventualmente aprire in serata). Tutti noi astrofotografi disponiamo del necessario per fare misure del flusso luminoso. Volendo collegarci ad un argomento molto in voga nei giorni nostri, e' il caso di menzionare che ad una magnitudine simile abbiamo anche stelle su cui transitano gli esopianeti (anche se non aggiornatissimo, guardate che bello questo articolo: http://brucegary.net/book_EOA/EOA.pdf). Il favorevole rapporto segnale/rumore che si raggiunge grazie a questi elevati flussi luminosi consente realmente di apprezzare le piccolissime variazioni prodotte dall'eclisse dei pianeti extrasolari. Ma anche non volendo arrivare a questi livelli, secondo me e' pur sempre interessante produrre una curva di luce di un sistema variabile o di un asteroide.

x Marco L: l'orologino e' completamente manuale! Nel senso che l'ho fatto graficamente io (modificando un orologio in bitmap con photoshop), sprecandoci troppo tempo...

x Marco DL: grazie per l'apprezzamento! Magari ci limitiamo ad un documento principalmente descrittivo perche' l'argomento (fotometria e spettroscopia in relazione) e' nuovo anche agli astronomi! Comunque inviero' per la campagna osservativa la spettroscopia della riga h-alfa e la fotometria, come espressamente richiestomi.

Siccome vuole contribuire anche Umberto (che ringrazio) ed ha solo lo Star Analyser 100, possiamo completare l'osservazione con uno spettro ottico completo a bassa risoluzione. Anche se questa osservazione non e' richiesta, la reputo interessantissima ed in grado di mostrare come la stella cambi in poco tempo la classe spettrale (si rileva dalla curva del continuo piuttosto che dalle righe spettrali).

Ricordo la posizione della stella nelle coordinate equatoriali con equinozio 2000:

AR 19 25 27.9
DEC +42 47 04

Per la mappa fare riferimento alle immagini nei topic sopra.

Solo se potete, e se lo consente il meteo, allargate l'intervallo rispetto a quanto ho riportato (21:23 - 23:38). Si possono catturare interessanti variazioni soprattutto nello spettro completo e nella fotometria (non tanto per lo spettro ad alta risoluzione ripreso con il Lhires).

Se avete la connessione internet in osservatorio, aprite Skype per poter comunicare. Questo vale per chiunque volesse contattarci.

A dopo
Ciao
Paolo