Per queste misure ho utilizzato la Starlight Xpress SXV-H9, una camera che, come e' noto a chi fa riprese CCD, e' priva di stabilizzazione termica ed incorpora un dispositivo anti-blooming, due caratteristiche che nei (falsi) miti che imperversano nel mondo amatoriale le dovrebbero precludere ogni attivita' in ambito fotometrico. Ma veniamo ora al nostro asteroide.
Ho fatto una ricerca sul web per trovare un corpo minore che mostrasse una apprezzabile variazione di luce in tempi accettabili oltre ovviamente alla favorevole osservabilita' nel periodo considerato. Quasi esattamente in opposizione ho trovato l'asteroide 390 Alma (mag 14,3 con oscillazione di circa mezza magnitudine) in transito fra le costellazioni dell'Aquario e del Capricorno. Ho scelto questo ma erano molto interessanti anche il 43 Ariadne (periodo 5.7 ore e variazione 0.1-0.7 mag), 125 Liberatrix (periodo 4 ore e variazione 0.2-0.7 mag) e 216 Kleopatra (periodo 5.4 ore e variazione 0.1-1.2 mag), tutti in buone condizioni di osservabilita'.
Alma e' un asteroide di circa 24 Km appartenente alla fascia principale. Oscilla in luminosita' grosso modo tra la mag 14 e la 14.5 con un ciclo che si ripete ogni 3 ore e 44 minuti. La sera del 18 agosto gli ho dedicato circa 2 ore e mezza, utilizzando la camera CCD in modalita' binning 2x2 attraverso il Celestron 9.25 ridotto a f/6.5 ed il filtro rosso del set Astronomik L-RGB Type II. Visto che non si trattava di un soggetto molto luminoso ho optato per subpose di 120 secondi, pensando poi di comporre ogni frame per le misure mediando due o tre frames per aumentare il rapporto segnale/rumore. Al solito ho sottovalutato la CCD in quanto sul singolo frame da 120 secondi l'asteroide e' risultato avere un rapporto s/r di 200, senz'altro soddisfacente per lo scopo prefisso. Per le misure ho utilizzato allora ogni singolo frame, aumentando la risoluzione temporale.
Veniamo al trattamento delle immagini. Nelle normali riprese fotografiche prendo in aggiunta solamente i flat frames, risparmiandomi di perdere tempo con i dark frames essendo la camera quasi priva di pixel caldi e con un rumore termico che incide pochissimo in una valutazione di tipo "estetico". In questo caso invece le cose sono diverse, non e' l'occhio a valutare ma un vero e proprio conteggio svolto analiticamente dal software, nel mio caso Astroart 4, per cui il master dark diventa una necessita'. Ho preso quindi tre gruppi di dark frames ad inizio, nel centro e a fine sessione osservativa per poter compensare le variazioni di temperatura ambiente.
Per la normalizzazione ho utilizzato la funzione di pre-trattamento di Astroart fornendo quanto necessario: dark, bias, flat e dark dei flat. L'immagine che segue mostra un singolo frame da 120 secondi non trattato:
lo stesso dopo la normalizzazione:
E' evidente come il campo sia stato corretto dalla vignettatura e ripulito dai pixel caldi. Resta un lievissimo gradiente dovuto all'inquinalmento luminoso locale.
Al termine del trattamento dei 56 frames, sempre con Astroart, ho eseguito su ciascuno di essi la calibrazione fotometrica utilizzando le quattro stelle evidenziate:
Lo stesso campo stellare nell'atlante di Astroart che si appoggia al catalogo UCAC2:
La calibrazione fotometrica opera in pratica in maniera differenziale, ovvero la magnitudine di ogni oggetto nel campo viene stabilita in base alle differenze in ADU con le stelle di riferimento la cui luminosita' e' nota. In questo caso quindi i valori in senso assoluto non sono esatti in quanto non si e' rispettato l'indice di colore delle stelle (nelle riprese ho usato un filtro che non e' standard fotometrico) ma lo sono (nei limiti degli errori strumentali) le differenze di magnitudine evidenziate nel tempo, il dato cercato.
Come riferimento ho utilizzato alcune stelle di luminosita' simile all'asteroide. Nella foto sopra da sinistra a destra:
UCAC 29566986 mag 12,71
UCAC 29566972 mag 14,04
UCAC 29566959 mag 13,93
UCAC 29566952 mag 14,14
Al termine dell'analisi dei 56 frames calibrati, ho potuto finalmente costruire il grafico che mostra l'andamento della luminosita' dell'asteroide nel corso del tempo. Devo dire che la sorpresa nel vedere l'andamento sinusoidale e' stata grande, ma ancora di piu' dopo aver graficato anche una delle stelle di controllo ed aver visto i piccoli errori di misura ad essa associati. Le barre di errore sulle misure dell'asteroide provengono proprio dalla deviazione standard relativa alla stella di controllo.
Ho lasciato delle unita' di misura un po' inusuali per questo tipo di grafico. In ascissa il tempo e' espresso in TU mentre di solito si usa la fase, la frazione di periodo oppure il JD (giorno giuliano). In ordinata la magnitudine che, per quanto simile a quella vera (V o R), non e' esatta per quanto visto sopra. Normalmente viene usata la differenza di magnitudine con lo zero posto in modo arbitrario.
Cosa ci dice un andamento di questo tipo? Lasciando una risposta approfondita a chi e' competente, diciamo solo che e' probabile che si tratti di un corpo dalla forma allungata (come un ellissoide con i tre assi diversi) che durante la rotazione riflette la luce solare in modo proporzionale alla superficie a noi esposta. Il fatto che abbia i massimi e i minimi non molto diversi (ho visto una curva di luce completa, le mie osservazioni non coprono un intero periodo) lascia pensare che non ci siano importanti macchie di albedo o forme molto irregolari a caratterizzare una specifica zona dell'asteroide.
Con osservazioni di questo tipo (sovrapponendo i risultati di numerose sessioni osservative) si riesce a ricavare il periodo di rotazione ma anche a fare una modellazione del corpo in base al tipo di curva di luce. Ricordo in una visita a Collurania fatta molti anni fa una stanza completamente buia in cui veniva eseguita la fotometria di un modello di asteroide di gesso posto in rotazione. In pratica veniva studiata la curva di luce a partire da una forma conosciuta. Un metodo che risulta di notevole aiuto per "decifrare" le curve di luce dei veri e lontani asteroidi.
Questa e' la mia prima esperienza in campo fotometrico e nonostante mi sembra di aver raggiunto un risultato sufficiente, sono certo che ci sono ampi margini di miglioramento. Ad esempio usando piu' frames da combinare con mediana o sigma (anche se si perde un po' di s/r rispetto alla media) si riducono i problemi dovuti alla presenza di raggi cosmici ed artefatti vari. Per questo motivo avrei fatto meglio ad usare subpose di 30 secondi combinando 4 riprese per ottenere il frame per le misure. Ma chissa' quanti altri accorgimenti si possono mettere in atto per migliorare ulteriormente la precisione dei risultati.
Tornando, per concludere, alle capacita' "fotometriche" della SXV-H9... Per coloro che credono non sia adatta a fare fotometria consiglio la lettura di alcuni documenti che si trovano tra le memorie della S.A.It. Il dott. Domenico Licchelli (Dipartimento di Fisica, Univerista' di Lecce) ha utilizzato questa camera per svariati lavori di precisione, in ambito fotometrico, dedicati a pianeti extrasolari e asteroidi tra cui:
Exoplanet photometry from backyard observatory
http://sait.oat.ts.astro.it/MSAIS/11/PDF/211.pdf
oppure
Rotation period and lightcurve analysis of selected asteroids
http://sait.oat.ts.astro.it/MSAIS/11/PDF/207.pdf
Entrambi si concludono con una nota dell'autore riguardante proprio l'incredibile possibilita' offerta oggi da strumenti di classe amatoriale e paragona i risultati con quelli che si potevano ottenere nei grandi osservatori professionali non moltissmi anni fa. Condivido appieno.
Ciao ciao
Paolo
:o
