Workshop di spettroscopia OHP2012
Osservatorio dell’Alta Provenza, 12-17 agosto 2012
L'Osservatorio dell'Alta Provenza è un importante centro di studi astronomici del CNRS, noto soprattutto per la fruttuosa ricerca di esopianeti per mezzo di tecniche spettroscopiche. Il complesso astronomico, situato alle porte del grazioso paese di Saint Michel l'Observatoire nel sud est della Francia, quest'anno è stato sede dell'ottava edizione del workshop di spettroscopia amatoriale organizzato dall'associazione francese Aude.
Si tratta di un evento unico nel suo genere, senza pari anche a livello internazionale. Uno "star party" della durata di cinque notti, con attività esclusivamente spettroscopica, sotto la guida di appassionati di grande esperienza e con il supporto di astronomi professionisti. Anche l'Italia vanta un evento similare, l'eccellente workshop UAI di Asiago svoltosi nel 2010. A differenza di questo, però, gli astrofili hanno potuto praticare un’acquisizione intensiva degli spettri con i propri strumenti, apprendendo ed affinando quindi anche le tecniche di ripresa.
Il workshop è cominciato domenica 12 agosto presso il Centre d'Astronomie di Saint Michel l'Observatoire, una struttura specializzata in didattica distante qualche chilometro dall'Osservatorio principale. Molto bella l'idea di iniziare l'evento con un pranzo che ha permesso ai partecipanti, provenienti da varie parti del mondo, di conoscersi e socializzare. Così ho avuto subito il grande piacere di conoscere, finalmente di persona, diversi grandi personaggi della spettroscopia amatoriale come Olivier Thizy, Christian Buil, Valerie Desnoux, Thierry Garrel, Francois Teyssier e tanti altri con cui ero solo in contatto tramite posta elettronica, mailing list e forum. Una piacevole sorpresa: nel gruppo anche Ivan de Gennaro Aquino, un giovane italiano laureando in astrofisica, che ha partecipato attivamente con una interessantissima esposizione sulle novae.
Dopo pranzo una veloce visita alle strutture del centro prima di spostarci presso l’osservatorio principale.
Il pomeriggio di domenica è stato impiegato per formare i gruppi di lavoro e per fare una rassegna dei possibili target osservativi. Poiché alcune persone, come me, non avevano un telescopio, circa quarantacinque partecipanti sono stati raggruppati in una trentina di postazioni osservative. Ho espresso il desiderio di poter utilizzare uno strumento simile al mio e devo dire di essere stato davvero fortunato per aver potuto lavorare con Thierry Garrel e il suo Lhires III.
E' stata data piena libertà per i soggetti da osservare, nel rispetto delle specifiche capacità strumentali. Le ottiche spaziavano da piccoli rifrattori apocromatici a sistemi misti di grande apertura. Gli spettrografi dal reticolo a diffrazione Star Analyser 100 a sofisticati modelli “echelle” passando per il versatile Lhires III, l'efficientissimo Lisa, nonche' per vari modelli autocostruiti.
Terminato il "briefing" di inizio attività, ci siamo dati appuntamento nella zona antistante la cupola del telescopio da 120 cm dove dovevano essere piazzati tutti i telescopi. Per me solo il compito di parcheggiare il camper in zona per evitare interferenze notturne soprattutto con i telescopi professionali. Nel tardo pomeriggio la strumentazione amatoriale è installata e approfittiamo per fare una visita alle numerose cupole nel parco del complesso astronomico.
Il T193 e’ senz’altro il telescopio più importante del centro astronomico. Per la sua grande apertura (quasi due metri di diametro) è stato scelto per raccogliere e convogliare la luce delle stelle in uno dei più sofisticati spettroscopi al mondo, il SOPHIE. Questo spettroscopio, di tipo echelle, non è collegato direttamente al tubo ottico come avviene per molti dei nostri piccoli strumenti ma è alloggiato in una apposita stanza mantenuta a temperatura e pressione costante. La luce del soggetto giunge fino al Sophie attraverso una speciale fibra ottica. La stabilità delle condizioni ambientali nella stanza che ospita lo spettroscopio è la chiave per poter rivelare spostamenti Doppler con velocità radiale di soli due metri al secondo (la precisione attesa sulle Vr). A questo notevole risultato si arriva mediante la misura di un elevato numero di righe spettrali, sintetizzando poi il risultato attraverso uno speciale algoritmo di "cross-correlation".
Ecco dunque perchè questo strumento è così efficiente nella ricerca di esopianeti. Questi vengono rilevati grazie a lievissime variazioni periodiche della velocità radiale per la presenza del corpo orbitante attorno alla stella. Un pò come avviene in fotometria con le piccole variazioni di luce causate da un corpo orbitante in eclisse, in questo caso però viene misurato lo spostamento Doppler anzichè il flusso luminoso.
Abbiamo anche avuto la fortuna di visitare l'osservatorio di notte, durante l'attività di ricerca.Un astronomo e un tecnico ci hanno spiegato parecchi dettagli riguardanti gli strumenti e le modalità osservative (senza fare cenno ai target in acquisizione il cui elenco rappresenta un'informazione confidenziale).
Cortesia di Jim Edlin (foto sopra e sotto)
Ma torniamo alla nostra attività amatoriale... Al crepuscolo il nostro spazio prende vita! Lo spettacolo dei telescopi sotto un cielo straordinariamente buio e limpido per la quota alla quale eravamo (650 m slm), si è ripetuto ogni sera. Abbiamo avuto quattro notti completamente serene ed una sola cominciata con dei veli, libera poi nella seconda parte. Non avevo mai visto un simile parco strumenti, impressionante non tanto per il numero ma perché tutti i telescopi erano dotati di spettrografo!
Di seguito la "mia" strumentazione: telescopio CN212 su montatura EM200. Spettrografo Lhires III configurato alla massima risoluzione (con reticolo da 2400 l/mm).
Mi ha davvero sorpreso l'elevato grado di coordinazione delle osservazioni. Ad esempio, durante le riprese dello spettro di RR Lyrae, Thierry ha chiesto la fotometria in tempo reale. Le misure, effettuate da un altro osservatorio, arrivavano a intervalli regolari sul telefono cellulare ed hanno permesso di collegare le variazioni spettrali (a brevissimo periodo) osservate alla curva di luce della stella pulsante.
Con questa strumentazione abbiamo osservato stelle di tipo Be, variabili pulsanti (RR Lyrae), variabili di tipo Algol (Epsilon Aurigae), la nova Monocerotis 2012 e stelle di WolfRayet. Altri hanno osservato, a seconda del tipo di strumentazione utilizzata, microquasar, nebulose planetarie, stelle di tipo Herbig, binarie spettroscopiche, stelle simbiotiche e diversi altri soggetti interessanti.
Per il transiente in Monoceros scoperto il 9 agosto, le prime osservazioni spettroscopiche che hanno confermato la natura di nova sono quelle effettuate durante il workshop. Infatti, nelle ultime ore della notte tra il 13 e il 14 agosto, Stephane Carbonnel (FR) e Jim Edlin (USA) hanno ripreso dall’OHP rispettivamente uno spettro ad alta risoluzione (Lhires III 2400) centrato sull'emissione h-alfa e uno spettro ottico completo a bassa risoluzione (Lisa). Entrambi mostrano indizi che tolgono ogni dubbio sul tipo di evento. Le osservazioni sono state inviate al Central Bureau for Astronomical Telegrams (IAU) che le ha incluse nel telegramma CBET #3202, emesso il 17 agosto.
Le stesse osservazioni sono anche riportate nel telegramma ATel #4310, dove si ipotizza l’associazione della nova con un transiente gamma rilevato il 22 giugno dal Fermi Gamma-ray (LAT). I nostri spettri confermano lo stato evolutivo avanzato della nova (in fase nebulare) che, nell’ipotesi, avrebbe brillato di magnitudine V 4.5 a fine giugno. Essendo però invisibile per il bagliore solare, e' stata scoperta solo di recente.
La nova è stata seguita anche nei giorni seguenti. Di seguito lo spettro ad alta risoluzione centrato sulla riga h-alfa preso dalla nostra postazione la mattina del 16 agosto.
Poter partecipare a workshop come questo è senz’altro di grande aiuto per migliorare le proprie conoscenze. Per quanto riguarda gli aspetti operativi, ne ho approfittato per capire quale fosse la strada migliore da percorrere per giungere ad un risultato ottimale. Ho avuto quindi modo di affinare le tecniche di ripresa con lo spettroscopio Lhires III e di apprendere nuove procedure per la riduzione dei dati. L'elaborazione degli spettri è una fase piuttosto impegnativa in termini di tempo. Ho verificato come, lavorando con il pacchetto integrato ISIS di Christian Buil, si aumenti notevolmente l'efficienza (fondamentale nelle osservazioni di routine) garantendo la consistenza dei dati e mantenendo un'ottima ripetibilità di risultato.
Una corretta riduzione dei dati è indispensabile anche per poter contribuire alla survey delle stelle di tipo Be inviando le proprie osservazioni al BeSS (Database for Be Star Spectra). In questo grande database di spettri, curato dall'Observatoire de Paris-Meudon, confluiscono sia le osservazioni professionali che quelle amatoriali. A mio avviso rappresenta una grande opportunità di collaborazione con i professionisti. Tutti possono scaricare liberamente gli spettri ma per poterli inviare occorre registrarsi ed essere accreditati come osservatori superando una verifica qualitativa del proprio lavoro.
Oltre alle attività notturne di ripresa e di riduzione dei dati durante il giorno, nel pomeriggio sono state organizzate interessanti conferenze su soggetti astronomici di grande rilevanza spettroscopica:
- Stelle di tipo Herbig Ae/Be (Valerie Desnoux)
- Le stelle novae (Ivan De Gennaro Aquino)
- Stelle pulsanti e RR Lyrae (Denis Gillet)
- Spettri delle nebulose planetarie (Agnès Acker)
La bravissima Valerie Desnoux ci ha parlato delle stelle di tipo Herbig Ae/Be. Queste giovani stelle in stadio avanzato di formazione sono ancora avvolte da nubi e probabilmente anche da dischi protoplanetari. Si riconoscono per uno spettro molto particolare dominato da righe di emissione dell’idrogeno e del calcio.
Ivan De Gennaro Aquino ha trattato le stelle Novae. La sua presentazione e’ iniziata con alcuni principi di fisica atomica. Ha poi descritto i meccanismi che governano la radiazione luminosa delle Novae e quindi gli spettri osservati.
L’argomento di Ivan e’ stato "rinvigorito" dalle osservazioni della Nova Mon 2012, appena scoperta, effettuate durante il workshop. Ivan ha ricevuto il telegramma che mette in relazione la nova ad un lampo gamma rilevato dal Fermi, consentendo di fare alcune ipotesi come quella che prevede uno stato evolutivo avanzato della nova (condizione confermata anche dalle nostre osservazioni).
Denis Gillet (OHP, CNRS) e’ un grande esperto di stelle pulsanti. Ha svolto una presentazione molto approfondita su questa categoria di stelle e su RR Lyrae. Si tratta di stelle in fase evolutiva avanzata soggette a pulsazioni radiali periodiche che hanno impatto sulla luce irradiata. La curva di luce delle variabili di tipo RR Lyrae ha tipicamente un periodo inferiore al giorno ed esiste un legame tra luminosita’ e periodo. Per questo motivo vengono anche utilizzate come calibratori di distanze all’interno della nostra galassia.
La luce delle RR Lyrae mostra anche delle modulazioni a lungo termine,ovvero variazioni del periodo e dell’ampiezza. Il fenomeno è noto come "effetto Blazhko", i cui meccanismi non sono oggi completamente compresi (esistono diverse teorie).
La presentazione conclusiva e’ stata quella di Agnès Acker, astrofisico presso l’Observatoire de Strasbourg, specializzata nello studio delle nebulose planetarie. Ha illustrato i metodi per derivare la temperatura, la densita’ e lo stato di eccitazione dalle misure di alcune caratteristiche spettrali. I rapporti di intensita’ delle righe sono anche utilizzati per identificare la natura della nebulosa permettendo di discriminare, in caso di dubbio, tra nebulose planetarie, regioni HII e resti di supernova. La Acker ha sottolineato come l’amatore abbia oggi i mezzi per produrre spettri di nebulose planetarie adatti a questo tipo di analisi.
Purtroppo non c’e’ stato tempo per illustrare la presentazione sui risultati della campagna osservativa di Delta Scorpii, le cui slide sono comunque disponibili nella sezione dei links a fine articolo.
Il workshop ha rappresentato per me una esperienza davvero entusiasmante, oltre che altamente formativa. Lo trovo adatto sia per coloro che si avvicinano alla spettroscopia per la prima volta, sia per chi ha già una discreta esperienza. Questo incontro è stato bello anche per la estrema cordialità e simpatia di tutti i partecipanti. Io mi sono trovato benissimo da subito nonostante alcune difficoltà per la lingua. Consiglio vivamente a tutti gli appassionati, neofiti e non, di parteciparvi in una delle prossime edizioni.
Paolo Berardi
Links per approfondimenti:
Observatoire de Haute-Provence (OHP) : http://www.obs-hp.fr/
Shelyak Instruments : http://www.shelyak.com/
BeSS Database: http://basebe.obspm.fr/basebe/
ArasBeAM: http://arasbeam.free.fr/
ISIS software: http://www.astrosurf.com/buil/isis/isis.htm
Visual Spec software: http://www.astrosurf.com/vdesnoux/
Astronomical Ring for Access to Spectroscopy: http://www.astrosurf.com/aras/
Nova Monocerotis 2012 ARAS page : http://www.astrosurf.com/aras/novae/Nova2012Mon.html
ARAS Forum : http://www.spectro-aras.com/forum/
Presentazioni OHP2012 disponibili:
Herbig Ae/Be (Valerie Desnoux):
http://valerie.desnoux.free.fr/herbig/Etoiles_de_Herbig_Valerie.pdf
Le stelle novae (Ivan De Gennaro Aquino)
http://thizy.free.fr/shelyak/ohp2012/OHP2012%20Novae%20(Ivan%20De%20Gennaro%20Aquino).pdf
Stelle pulsanti e RR Lyrae (Denis Gillet)
http://thizy.free.fr/shelyak/ohp2012/OHP2012%20Pulsating%20Stars%20(Denis%20Gillet).pdf
Campagna osservativa di Delta Scorpii:
http://thizy.free.fr/shelyak/ohp2012/OHP2012%20Delta%20Sco%20Periastron%20(Anatoly%20Miroshnichenko).pdf
