Spettro della Pan-STARRS C/2011 L4

[mmorri2]

Bravo Edoardo....da casa tua è proprio nella direzione di Fonte vetica...?
Io ieri ho riprovato spostandomi in collina....ma non sono riuscita a rintracciarla nel cielo forse per nubi basse.....oggi qui molto brutto ....


Grave errore:-)

[Paolo]

Grazie a tutti per i complimenti (esageratissimi)! Benvengano le domande Max, che trattando argomenti nuovi non sono per definizione banali. Per risponderti... se lo stato del cielo fosse non troppo diverso da sera a sera credo che la strada corretta sia quella che dici (naturalmente con la "complicazione" inevitabile di dover riportare tutta la strumentazione in montagna). La condizione puo' essere piu' probabile osservando verso lo zenit, nella strisciolina prossima all'orizzonte matematico invece io ho visto le situazioni piu' disparate. Lo strato di atmosfera attraversato e' molto profondo e vengono coinvolti veli o nubi anche molto lontane. I tanti diversi tramonti che osserviamo ne sono la prova, penso e' capitato anche a te di vedere il sole che tramonta a volte come un disco rosso, altre giallo ed abbagliante. In questi casi il continuo (cioe' l'andamento dello spettro escludendo le righe di assorbimento) e' completamente diverso.

Infatti, per non sbagliare, il consiglio generale dei guru (non mio ma che naturalmente condivido) per chi fa spettroscopia e' comunque quello di prendere la stella di riferimento nella stessa serata. Il problema impatta maggiormente sugli spettri di soggetti osservati bassi sull'orizzonte, a largo range come quello che abbiamo preso noi che va dal blu all'infrarosso.

Comunque ho avuto conferma dagli esperti francesi che la trasformazione per ottenere lo spettro "simulato" e' andata a buon fine. Meno male, sarebbe stato un peccato non sfruttare completamente i dati che abbiamo acquisito. Evidentemente siamo stati anche fortunati ad avere una buona omogeneita' delle condizioni atmosferiche fino ad una certa distanza. In questo credo la quota elevata del sito osservativo aiuti molto permettendo di "schiacciare" in basso eventuali foschie ristagnanti nelle valli a bassa quota.

I parametri descritti da Buil sono, come al solito, molto precisi. A complemento del grafico della trasmissione atmosferica del topic iniziale, queste sono le singole componenti la cui estinzione allo zenit e' espressa in magnitudini:

Si vede come la diffusione di Rayleigh nel blu a 4000A attenua allo zenit di 0.33 magnitudini. Meno intensa l'attenuazione per gli aerosol (quasi 0.1 mag) e decisamente leggera quella dovuta all'ozono. L'estinzione totale, che ha permesso di graficare la trasmissione utilizzata nel trattamento degli spettri, e' la somma delle tre componenti. Purtroppo gli aerosol rappresentano la variabile (AOD) non identificabile con certezza (in realta' esiste un modo ma richiede molto tempo, prevede infatti di osservare lo stesso soggetto a varie altezze), anche se sono dati dei valori abbastanza affidabili a seconda della stagione e tipo di clima.

Ciao
Paolo

[Paolo]

Aggiorno il topic con una nuova osservazione del 21 marzo.

A differenza della sessione precedente ho cambiato la posizione della fenditura, non piu' sul nucleo ma posta sulla coda, orientata in modo da tagliarla quasi ad angolo retto. Ho anche ridotto la focale per potermi allontanare maggiormente dal nucleo. L'idea era quella di posizionarla sulla debole coda che appare nelle foto profonde di colore rosso-marrone ma, non avendo preventivamente riferimenti di scala, e' risultata molto vicina al nucleo.

La vista fenditura e' correlata (scalata e ruotata) con lo spettro registrato sulla destra.

Lo spettro rivela comunque diverse cose interessanti. Una e' che la presunta nube sodio che avvolge la chioma e' davvero estesa. Con la focale ridotta stiamo ora a quasi mezzo grado di distanza e dell'emissione non si vede ancora la fine. E' poi sempre presente il debole assorbimento sul lato destro dell'emissione ed infine si nota che il sodio aumenta di intensita' laddove aumenta l'intensita' della coda di polveri.

L'osservazione del 21 marzo era coordinata (meteo permettendo) con Lorenzo Comolli con lo scopo di avere una controparte ottica di profondita' superiore a quella che potevo ottenere con la camera di guida sulla vista fenditura. Cioe' volevamo capire su quale debole area della cometa io avevo posto la fenditura dello spettroscopio. Siamo stati molto fortunati (avere sereno al centro e al nord della penisola nello stesso momento in questo periodo direi che e' notevole!) e Lorenzo mi ha inviato una foto davvero profonda presa circa mezz'ora dopo la mia osservazione, gia' referenziata con il campo inquadrato dallo spettroscopio.

Guardate la profondita' e il dettaglio delle bande sincroniche enfatizzato da un filtro Larson-Sekanina:

Dopo averla opportunamente riscalata ed orientata (versione senza filtro), l'ho sostituita a quella presa attravero la Lodestar sullo spettroscopio, ottenendo questa situazione:

Nessun indizio della nuvola di sodio nella fascia di cielo sotto la coda! Sono rimasto assai sorpreso, mi aspettavo almeno un accenno di alone vista l'intensita' dell'emissione rilevata nello spettro su tutta la fenditura. Evidentemente, come ipotizzato da Christian Buil, la nube di sodio e' molto piu' estesa e in generale molto debole. Debole per la fotografia in relazione ai tempi che non possono essere molto lunghi per questa cometa crepuscolare ma perfettamente rilevabile con lo spettroscopio.

A questo punto servirebbe ripetere ancora una volta le osservazioni utilizzando una focale ancora piu' corta come quella di un medio tele (100-180) e cercando di ottenere due spettri con slit perpendicolare per dare una forma alla nube di sodio. Oppure, ancora piu' interessante, tornare sul nucleo usando il reticolo da 600 l/mm che permette di ottenere uno spettro a risoluzione superiore con l'obiettivo di osservare meglio l'assorbimento adiacente l'emissione del sodio.

Mi rendo conto che sono progetti un po' troppo ambiziosi visto il meteo che imperversa e la cometa che declina di luminosita' giorno dopo giorno. Fatemi aggiungere anche una "faticata" non da poco per scarrozzare tutta l'attrezzatura sui monti...

Concludo con un dettaglio di come ho estratto lo spettro mostrato sopra:

ed un paio di momenti durante i preparativi e le operazioni:

Quasi pronti al tramonto...

Il mitico Umberto con l'immancabile pipa...

Ripresa dei flat frames con lo spettroscopio...

Ciao ciao
Paolo

[Marco Di Lorenzo]

A quanto pare, Paolo, hai lasciato tutti senza parole...
Io avrei una domanda forse ingenua: quando parli della nube di sodio molto estesa, come fai a essere sicuro che non ci sia di mezzo il fondo-cielo "inquinato" dalle lampade al sodio stradali?

PS: oops, rivedendo le tue immagini vedo che avevi già sottratto le righe fondo del cielo dovute presumibilmente a "light pollution"... come non detto!

[Paolo]

Marco, la tua domanda e' senz'altro pertinente, considera che non e' cosi' semplice come sembra.

Senti questa.... Io ho preso lo spettro del fondo cielo appena installata la strumentazione, con il cielo molto chiaro (inizio crepuscolo). Poi ne ho preso un altro dopo aver ripreso la cometa, con il cielo quasi completamente scuro (fine crepuscolo). Se non ci fossero state le nuvole avrei avuto modo di infittire le riprese in modo da avvicinarmi il piu' possibile al momento dell'osservazione della cometa. Ma cosi' non e' stato.

Dunque il primo spettro del cielo e' dominato dalla luce solare. Quindi il sodio risulta in assorbimento. Il secondo, praticamente di notte, e' dominato dalle emissioni dell'onnipresente inquinamento luminoso prevalentemente composto dalle luci al sodio ad alta pressione: di nuovo con la posizione del doppietto D1D2 (non risolto alla risoluzione dei nostri spettri) non in emissione per un fenomeno di "auto-assorbimento" tipico di queste luci.

Ebbene, nel mezzo succede una cosa insolita. In alta atmosfera e' presente uno strato contenente atomi di sodio che emettono radiazione per effetto di fluorescenza essendo investiti dalla luce solare ad alta energia (UV). Lo spettro evidenzierebbe il doppietto in emissione ma la forte luce solare diurna lo copre completamente. Cioe' l'intensita' di questa tenue emissione non e' in grado di controbilanciare il fortissimo assorbimento dovuto all'atmosfera solare. Di notte lo strato con il sodio non riceve luce dal Sole e quindi non emette. C'e' pero' un breve momento (dura una manciata di minuti) in cui il Sole si trova sotto l'orizzonte e di conseguenza il cielo e' abbastanza scuro ma i suoi "raggi" arrivano comunque a colpire lo strato in alta atmosfera e ad eccitare gli atomi di sodio. Lo spettro solare e' ora molto tenue e l'emissione diventa apprezzabile. Il fenomeno, a livello spettrale, e' noto con il nome di "sodium flash".

http://www.shelyak.com/dossier.php?id_dossier=75&lang=2

Una bella coincidenza beccare il fenomeno osservando una cometa che emette sodio anch'essa, vero? Le persone (veri guru) con cui sono in contatto hanno pareri discordanti al riguardo. Parliamo dell'emissione al di fuori della cometa. E' ovvio che il sodio cometario c'e' ed e' pure molto abbondante. Ma quella moderata emissione davanti alla chioma o ai lati della coda nella ripresa del 21 marzo a cosa e' dovuta? C'e' chi sostiene che si tratti di una chioma di sodio che avvolge in modo piu' o meno sferico il nucleo (dove il sodium flash incide in maniera trascurabile) e chi invece dice che e' al 100% il sodio della nostra atmosfera.

Se avessi lavorato con due Lhires III in parallelo tutto si sarebbe chiarito... Uno che punta la cometa e l'altro su una porzione di cielo ad una certa distanza angolare. Utopia, naturalmente! Altra soluzione piu' realistica poteva essere quella di prendere, alternativamente, uno spettro della cometa e uno del cielo. Mediando i relativi frame avrei avuto a disposizione uno spettro del fondo cielo abbastanza veritiero per essere sottratto a quello della cometa. Ma le nuvole ci hanno messo lo zampino lasciando una finestra osservativa troppo piccola sia il 16 che il 21 marzo.

Nel frattempo mi e' stato suggerito di tornare sul posto e ripetere le sole osservazioni del cielo in condizioni geometriche analoghe. Questo, oltre a chiarire la natura della riga osservata al di fuori della cometa visibile, permettera' di avere uno spettro corretto del fondo cielo per calibrare ancora meglio quello relativo alla cometa.

Vorrei tanto sentire il parere del nostro caro Di Giovanni, tra l'altro esperto di fisica dell'atmosfera.

Comunque... quella cometa... a trovarsi proprio li' in quel momento...

Ciao ciao
Paolo

[Marco Di Lorenzo]

Come sempre, le cose sono molto più complicate di come uno se le immagina!
Grazie Paolo per l'esaurioente spiegazione, speriamo di venirne a capo anche se, temo, riprendere lo spettro a distanza di giorni con mutata geometria e differenti condizioni atmosferiche rende la cosa ardua!