Asteroidi "nascosti" nelle foto...

[Paolo]

Altro stimolo a seguito della breve esperienza nel mondo dei pianetini. Scommetto che in una qualunque delle vostre stupende foto deep-sky avete catturato anche diversi asteroidi che si trovavano a transitare nei pressi del soggetto. Io ho fatto la prova con una vecchia immagine di M78 ripresa in occasione del campo di novembre 2010 a Fonte Vetica.

Le effemeridi per l'ora della ripresa, effettuata con il Pentax 75 e la SXV-H9, danno almeno quattro pianetini in transito nel campo inquadrato. Per questa verifica ho usato Astroart sul quale ho caricato il file MPCORB contenente i parametri di tutti i corpi minori conosciuti alla data. Ho usato un file che avevo scaricato i primi di dicembre 2010 ma, in mancanza, si puo' lavorare con quello corrente tenendo presente che piu' ci si allontana dalla data attuale, piu' gli errori di posizione potrebbero essere alti.

Il file MPCORB si scarica da qui:
http://www.minorplanetcenter.net/iau/MPCORB.html

La foto e' stata realizzata componendo le riprese di due serate, 6 e 7 novembre. La maggior parte dei frame sono stati acquisiti il 7 novembre. Per l'analisi dei corpi minori in transito ho considerato solo una parte di riprese effettuate nella seconda notte. Ecco dunque le posizioni dei quattro astri erranti:

Ma dove sono gli asteroidi? Per quanto si possa aumentare lo stretching dell'immagine, non si vedono proprio! Il motivo e' semplice, sono oggetti che brillano all'incirca di magnitudine 19 e si muovono rispetto alle stelle. Se fossero stati piu' luminosi si sarebbero osservate quattro tracce rettilinee, lunghe in proporzione alla rispettiva velocita' apparente nel campo stellare. Durante l'esposizione questi debolissimi puntolini non insistono sullo stesso gruppo di pixel (sui quali poter cumulare i fotoni in arrivo) ma sostano su ogni pixel solo per poco tempo. Intervallo insufficiente per integrare un segnale tale da staccare con il rumore di fondo. Quindi, in una foto del genere, non risulterebbero mai visibili anche se prolungassimo l'integrazione per decine di ore.

L'uovo di Colombo e' l'allineamento dei subframes non sulle stelle fisse ma sul corpo in movimento! Si, perche' in un singolo frame (in questo caso della durate di 5 minuti) questi oggetti sono praticamente fermi o comunque il loro spostamento non eccede di molto il pixel. Per allineare i frames su un asteroide (che non si vede!) bisogna interrogare le effemeridi. Il metodo piu' semplice e' quello di inserire target e data nella apposita pagina del Minor Planet Center:

http://www.minorplanetcenter.net/iau/MPEph/MPEph.html

chiedendo una sola data di output (viene fuori una sola riga di effemeride).

Per i quattro "fantomatici" oggetti ho ottenuto i seguenti preziosi dati di "sky motion":

Nome_____"/min_____P.A.
A9156_____0.36____213.0
K04U07H___0.56____209.3
I5992_____0.66____197.5
G5383_____0.45____301.6

Il primo, come esempio, si sposta tra le stelle di 0,36 arcosecondi al minuto con direzione 213 gradi. A questo punto, con un software come Astroart o Astrometrica (io ho usato quest'ultimo), e' possibile fare lo stacking traslando i subframes in modo da mantenere fermo il pianetino. Per questo bisogna far conoscere al software la scala della nostra immagine. Astroart richiede la scala espressa in arcosecondi per pixel, Astrometrica vuole invece la focale e la dimensione dei pixel (entrambi forniscono la stessa informazione). E' necessario anche specificare l'angolo con cui e' orientata la camera rispetto alla direzione di AR. Se tenete parallelo all'AR l'asse x del sensore questo angolo vale zero (o 180) gradi.

I risultati dello stacking di un sottoinsieme di frames (27 da 300 sec l'uno, tot 135 minuti) con questa tecnica:

A9156 - (109156) 2001 QV60 - Main-belt Asteroid - Mag V 19.2

K04U07H - 2004 UH7 - Main-belt Asteroid - Mag V 19.3

I5992 - (185992) 2001 OA32) - Main-belt Asteroid - Mag V 19.1

G5383 - (165383) 2000 WA173 - Mars-crossing Asteroid - Mag V 18.1

Ora sono spuntati fuori tutti e quattro i pianetini, nonostante la presenza di alcune nebulosita' che rischiarano il fondo! Questa e' la tecnica con cui si effettua oggi il follow-up o la scoperta di asteroidi e comete. Purtroppo sono finiti i tempi (a meno di qualche eccezione mai da escludere) in cui si scoprivano pianetini cosi' luminosi da apparire in un singolo frame. Oggi si lavora attorno alla mag V 20. La conferma (follow-up) e' relativamente semplice ma la scoperta, senza un blink diretto ed ipotizzando valori di sky-motion non certi, e' davvero un'impresa ardua!

In caso fossero state richieste, queste sono le misure astrometriche da inviare al Minor Planet Center:

A9156 KC2010 11 07.07021 05 46 01.135+00 25 37.27 19.16V C93
K04U07H KC2010 11 07.07021 05 46 29.325+00 18 25.12 19.33V C93
I5992 KC2010 11 07.07021 05 47 16.538+00 15 31.40 19.06V C93
G5383 KC2010 11 07.07021 05 47 18.721-00 18 52.97 18.14V C93

Spero l'argomento abbia "solleticato" la curiosita' di qualcuno... A parte scovare dei "sassi vaganti" nelle nostre immagini, con questo tipo di osservazione si puo' realmente dare un contributo alla ricerca astronomica (vedi esempio del buon Max Caimmi). E' importante considerare che per questo genere di osservazione non occorre nulla di eccezionale, solo una strumentazione fotografica in grado di produrre una immagine ben inseguita della durata di uno o due minuti.

Se ci sono dubbi fate sapere.
A presto
Paolo

PS: Max, grazie per il corso accelerato di Astrometrica!

[Pering]

Grande!

[Marco Paolilli]

E' sempre stupefacente vedere in pratica quello che la teoria insegna !

E grazie Paolo per fornire sempre nuovi argomenti di approfondimento.

Solo una domanda : hai dimostrato che evidenziare oggetti di cui è noto il moto è cosa semplice.

Per la scoperta di nuovi oggetti temo che siano comunque necessari ben altri strumenti, non conoscendo a priori il moto dei pianetini.

O vengono utilizzati sistemi che tentano lo stacking "a caso" di immagini alla ricerca di oggetti in movimento ?

Ciao,
Marco

[maxcaimmi]

Max, grazie per il corso accelerato di Astrometrica!

Prego... e come vedo l'hai già messo in pratica, molto bene!

[Marco Di Lorenzo]

Un altro fantastico risultato, Paolo!

[Paolo]

Mi fa piacere che abbiate trovato interessante l'argomento!

Solo una domanda : hai dimostrato che evidenziare oggetti di cui è noto il moto è cosa semplice.
Per la scoperta di nuovi oggetti temo che siano comunque necessari ben altri strumenti, non conoscendo a priori il moto dei pianetini.
O vengono utilizzati sistemi che tentano lo stacking "a caso" di immagini alla ricerca di oggetti in movimento ?

Domanda prematura (per me) Marco! Non ho esperienza sufficiente per dare una risposta concreta ma, stando a quello che si vede, ci deve essere ancora un po' di spazio per gli astrofili ed i loro "cannoncini"... Per dirla alla Catalano, di sicuro e' meglio un telescopio da 1 metro con un rapporto focale veloce ed un sensore enorme piuttosto che un Pentax 75 ed una H9! Infatti le survey automatizzate vengono condotte con strumenti del genere. Poter rilevare il target senza bisogno di fare lo stacking aiuta molto dal momento che basta fare un semplice blink tra due immagini.

Non conoscendo il moto (per un corpo invisibile su singolo frame) si possono comunque fare delle ipotesi che possono rivelarsi abbastanza corrette o in qualche modo aiutare a vedere l'eventuale target. Se ci fai caso, nella mia immagine di M78 tre su quattro hanno direzione e velocita' non molto diverse fra loro. Questi fanno parte della fascia principale mentre il quarto ha un'orbita molto diversa (Mars-crossing Asteroid). Una delle strategie per la ricerca di nuovi pianetini e' proprio quella di scandagliare zone in cui sono presenti altri corpi minori, meglio se appena scoperti e in attesa di conferma. Per lo stacking si parte proprio dallo sky motion di questi ultimi.

Ho letto anche di altre strategie, perfettamente condivisibili, come ad esempio quella di osservare nella zona di opposizione al Sole (in cui i pianetini raggiungono la massima luminosita') con preferenza nel lato est piuttosto che centrati o ad ovest. Il motivo e' semplice, se sono ad ovest vuol dire che hanno da tempo sostato in cielo alla massima luminosita', ed e' molto probabile che siano gia' stati intercettati dalle survey automatiche.

C'e' un altro modo per "fregare" le survey. Queste lavorano con tempi di esposizione e confronto molto brevi, ottimizzati per la ricerca dei NEO. Significa che se l'asteroide si muove troppo lentamente non viene rilevato perche' nel breve intervallo tra le riprese viene a trovarsi sempre nella stessa posizione.

Gli asteroidi lenti, ovviamente non di tipo NEO, non si trovano solo per caso ma si possono cercare in modo programmato sfruttando il fenomeno di inversione del moto da diretto a retrogrado (vedi Marte). Durante l'inversione i corpi appaiono quasi fermi o comunque con velocita' assai ridotte. Per la geometria delle orbite c'e' una precisa relazione tra il semiasse maggiore dell'orbita e l'angolo in cui avviene l'inversione rispetto al punto di opposizione. Anche qui occorre almeno partire con l'ipotesi del semiasse (magari dalle statistiche si cerca quello con massima popolazione). Da questo si ottiene l'angolo. Dal punto di opposizione ci si sposta lungo il piano dell'eclittica di questo angolo, ad est e ad ovest (le inversioni sono due, simmetriche), trovando le zone in cui osservare. Da considerare che non tutte le orbite originano l'inversione del moto da un osservatore sulla terra.

Altra chicca e' la mappa delle ultime "spazzolate" delle varie survey, pubblicata a cura del Minor Planet Center a questo indirizzo:

http://www.minorplanetcenter.net/iau/SkyCoverage.html

Si ottengono mappe come questa:

Per le nostre osservazioni sono ovviamente da preferire zone che non vengono osservate da diversi giorni.

Insomma, qualcosa l'astrofilo puo' ancora fare. Io sono il primo a dire che la scoperta e' una specie di "missione impossibile"... ma non si sa mai!

Ciao ciao
Paolo

[Paolo]

Avevo letto un interessante articolo di Albino Carbognani su un vecchio numero di Nuovo Orione ma ora ho trovato una esposizione completa (2006) sul web:

http://www.fis.unipr.it/~albino/asteroi ... rvare.html

Ne consiglio la lettura, e' molto interessante.

Ciao
Paolo

[Marco Paolilli]

Ho fatto qualche prova con astrometrica, seguendo le indicazioni di Paolo.

Nessun problema a gestire il recupero delle informazioni sul moto dei pianetini e nel caricamento nel programma.

Ho invece qualche problema con le stelle di riferimento, nel senso che se lascio fare al programma, me ne trova 4 o 5 su 3-4000 stelle presenti nell'immagine. Ho pensato che dipendesse dall'orientamento dell'immagine e ho provato a fargli fare l'allineamento manuale. Ho così scoperto che il campo di riferimento non aveva nulla a che fare con l'immagine. Usando le freccine del popup dell'allineamento manuale e cambiando la focale, sono finalmente riuscito a far coincidere riferimenti e immagine. Ho così scoperto che la focale reale è 830mm e che il campo è ruotato di circa 95°.

Ho riportato questi valori sulle impostazioni iniziali del programma ( in cui avevo già inserito gli altri parametri del CCD ) ed ho riprovato a fargli fare l'allineamento automatico. Mi ha trovato 300 stelle di riferimento e l'errore relativo alla magnitudine è crollato a 0.1/0.2.

E' normale tutto ciò ? Mi sembra un processo un po' lungo e faticoso. Mi pare però che forse questi parametri restano buoni anche per altre immagini, almeno finchè non si ruota il sensore. E' vero ?

Forte di 300 stelle di riferimento e dei dati di un pianetino di mag 18.6 che MPChecker mi suggeriva, mi sono lanciato nella ricerca. Ho usato 11 riprese da 900 secondi ( fatte qui da Osimo ).

Ho usato la funzione Track & Stack, mettendo inizialmente ADD come modalità di somma. In questa modalità, se uso le 11 immagini, il programma mi restituisce un'immagine bianca e un'indicazione relativa ad un errore generato da una divisione per zero. Se riduco il numero delle immagini ( ho provato con 3 - 4 ), invece si comporta correttamente shiftando opportunamente tutto. Nelle modalità "median" , invece sembrerebbe funzionare tutto anche con 11 immagine. Sospetto un problema di overflow. Ce l'ho solo io ?

Sono andato avanti con 4 immagini e mi sono trovato l'immagine somma, con gli shift relativi al moto del pianetino. Cosa dovrei aspettarmi adesso ? C'è un'utility che mi dice dov'è il pianetino che sto cercando ?

Avendo il campo calibrato e conoscendo le coordinate, sono andato a cercarlo, usando i riferimenti di posizione che il programma dà quando si muove il mouse. Arrivato più o meno alle coordinate del pianetino, non ho trovato nulla. Li vicino forse un segnale al limite o un po' più di rumore.

Ci ho cliccato sopra per l'identificazione e il programma mi ha generato una lista degli oggetti noti presenti nelle vicinanze. Con mia grande sorpresa il pianetino che cercavo veniva dato ad una distanza significativa dal punto in cui avevo cliccato.

Morale .... non sono riuscito a trovare nulla. Ma non ho neanche capito cos'ho sbagliato. Che ne pensano gli esperti ?

Se c'è bisogno posso caricare i fit.

Ciao e grazie !

Marco