L'importante esperienza di Asiago (corso di spettroscopia di aprile 2010) ha stimolato in noi astrofili moltissima curiosita' per la spettroscopia. In quei giorni il responsabile della sezione spettroscopia UAI gia' meditava un nuovo incontro da tenere in una localita' posizionata in modo da favorire l'afflusso di appassionati dal centro Italia. Il mio suggerimento di appoggiarci all'Osservatorio Astronomico Colle Leone a Mosciano S. Angelo (TE) e' stato prontamente accolto da Fulvio Mete dopo aver valutato la qualita' della struttura e la ricettivita' della zona.
Anticipo subito che, come per Asiago, abbiamo verificato che due o tre giorni bastano appena per lo scopo del corso. Non c'e' nulla di difficile per carita', ma l'attivita' strumentale e la riduzione dei dati vogliono tempo, considerando anche la buona probabilita' per molti di dover apprendere l'uso di nuovi software.
Il corso si e' articolato in diverse sessioni pratiche alternate da esposizioni con slide nello stupendo planetario. Tra queste cito l'ottima presentazione della storia della spettroscopia di Leandro Saracino e la dettagliatissima esposizione di Fulvio Mete sul funzionamento degli spettroscopi e sull'attuale panorama di strumenti, sia autocostruiti che commerciali.
Per la parte pratica abbiamo cominciato con l'osservazione degli spettri del Sole direttamente all'oculare del sistema ad alta risoluzione costruito da Fulvio, facendo una lunga "passeggiata" sulla variopinta strada disegnata dal Sole e descrivendo le caratteristiche spettrali incontrate. Solo le principali perche' lo strumento di Fulvio ne mostra migliaia!
Abbiamo poi paragonato, sempre in ambito visuale lo spettro visto attraverso questo strumento ad alta risoluzione con uno spettroscopio a media risoluzione costruito da Marcello Lugli, di ottima fattura. Ovviamente il numero di righe visibili e' stato in questo caso di gran lunga inferiore, ma cio' e' perfettamente normale e non e' da attribuire alla qualita' intrinseca degli strumenti (o meglio lo sarebbe se uno dei due fosse stato costruito male ma nel nostro caso sono entrambi ottimi) ma alla diversa dispersione e risoluzione. Vorrei specificare, per eventuali neofiti che leggono, che strumenti di diversa risoluzione hanno un loro specifico campo di azione. Quando lo spettro risultante e' molto "ingrandito" si ha una grande dispersione di luce e cio' potrebbe rendere lo strumento inadatto alla registrazione di spettri di soggetti deboli. Uno spettroscopio di medio/bassa risoluzione produce spettri meno dettagliati ma nel contempo permette di lavorare su soggetti meno luminosi. Questo e' il motivo per cui ad esempio i costruttori vendono come opzione reticoli di passo diverso da applicare allo spettroscopio, consentendo una larga varieta' di dispersione, quindi una piu' libera scelta dei target.
Siamo passati infine alla spettroscopia stellare per mezzo del Lhires III, stavolta non in visuale ma registrando gli spettri mediante una camera CCD. Con questo spettroscopio, visto in dettaglio nel pomeriggio di sabato, abbiamo effettuato una serie di riprese durante la notte collegandolo al fuoco del telescopio Cassegrain da 50 cm di apertura. Sono stati scelti diversi target dalle caratteristiche spettrali piuttosto variegate da mettere a confonto.
Il poco tempo a disposizione non ci ha permesso di dettagliare gli aspetti pratici dello spettroscopio piu' semplice ed economico, ma nello spesso tempo piu' "potente" per quanto riguarda la magnitudine limite dei target, lo Star Analyser 100. Fulvio ne ha dato informazione nella sua esposizione, io avevo realizzato questa slide che pero' non abbiamo proiettato e discusso:
Non fatevi ingannare dalla sua semplicita', si potrebbero fare ore di discussione su questo piccolo reticolo a diffrazione. Ad esempio sulla reale risoluzione ottenibile rispetto a quella teorica indicata nella formula a destra dello schema, sul campionamento ottimale del sensore, sull'influenza delle aberrazioni ottiche e geometriche, sul tracking di guida e tanto altro.
Purtroppo nella serata di sabato non abbiamo avuto tempo per usarlo. Voglio mostrarvi comunque la sua resa con soggetti luminosi. Le riprese sono state fatte sempre dall'Osservatorio di Mosciano qualche giorno prima del corso con lo scopo di avere del materiale da trattare in caso di maltempo.
La famosa doppia, conosciuta per il bellissimo contrasto di colore delle componenti, con lo Star Analyser 100 rivela subito la distribuzione spettrale dell'energia fortemente sbilanciata: a parte la maggiore luminosita' apparente della stella giallo-arancio, il "picco" dei profili spettrali segue quella che viene chiamata legge dello spostamento di Wien (corpo nero). La regione dello spettro in cui si ha la massima emissione varia con la temperatura della stella secondo una precisa relazione. Nel caso della nostra coppia si puo' notare come la stellina azzurra (in alto) abbia la sommita' del profilo spostata verso sinistra (verso il blu) rispetto alla compagna giallo-arancio, ad indicare una diversa (maggiore) temperatura superficiale. Sfruttando le leggi che governano la radiazione di corpo nero (Planck nello specifico) il software Visual Spec, ad esempio, permette di stimare la temperatura di qualsiasi stella a partire dal profilo calibrato.
E' interessante notare come anche una risoluzione cosi' bassa consenta di vedere le principali emissioni di idrogeno ed elio di beta Lyrae, un complesso sistema binario stretto in cui si ipotizza uno scambio di materia tra le componenti. Nella serata dedicata al corso (sabato 12 giugno) abbiamo approfondito l'analisi prendendone uno spettro a maggior risoluzione con il Lhires III.
Questi sono solo due esempi che riguardano stelle di una certa luminosita', il semplice reticolo tuttavia permette di registrare lo spettro di oggetti lontanissimi e deboli come questo Quasar, permettendo una stima del red-shift cosmologico. Potete dare un'occhiata a questo lavoro svolto qualche anno fa:
http://quasar.teoth.it/images/stories/Q ... /index.htm
E' importante tenere a mente che per la sua luminosita' si tratta di un target fuori dalla portata di moltissimi sofisticati spettroscopi ad alta risoluzione.
Sempre per quanto concerne lo Star Analyser 100, durante il corso abbiamo rinunciato all'uso del software RSpec, recentemente disponibile in versione beta, per continui malfunzionamenti in fase di acquisizione video. Non presenta problemi invece quando lavora con file video precedentemente registrati. Un prodotto valido per i neofiti che pero' sembra debba ancora maturare.
Veniamo alle riprese degli spettri stellari effettuate la notte di sabato durante il corso basico. I vari spettri ripresi sono accorpati nella figura sotto. Il pretrattamento, comprensivo di flat frame per fare alcune interessanti prove, e' stato fatto con il software Astroart 4. Gli spettri bidimensionali sono stati poi elaborati in Visual Spec per l'estrazione del profilo, la calibrazione in frequenza e la correzione per la risposta strumentale. In basso i relativi spettri sintetici. Siamo nella regione del rosso centrata sulla riga H-alfa dell'idrogeno, una delle caratteristiche piu' interessanti degli spettri stellari.
Questo dettaglio, estratto dallo spettro sopra, mostra le due particolari emissioni di beta Lyrae le cui variazioni sono molto interessanti da studiare nel corso del tempo. La forma che si vede in questo profilo puo' essere notevolmente diversa a seconda della fase in cui la doppia stretta (definita a contatto) si trova al momento della ripresa. Essendo un soggetto luminoso e dalla natura non del tutto compresa (si fanno tante ipotesi), merita senz'altro una campagna osservativa magari accompagnata da misure fotometriche (e' anche una variabile ad eclisse). Il suo periodo e' di circa 13 giorni.
Altro argomento molto discusso e controverso in spettroscopia amatoriale riguarda l'uso o meno del flat frame. Magari in un altro post possiamo scendere in dettaglio, comunque vale la pena di dire che quando si trova la risposta strumentale (operazione fondamentale per il trattamento dei dati) e si corregge il profilo di intensita' dello spettro, l'uso del flat risulta superfluo. Cio' a patto che il soggetto e la stella campione vengano posizionati nello stesso punto della fenditura. Solo per fare una valutazione degli effetti sul fits grezzo, abbiamo messo a confronto i profili ottenuti da un pretrattamento che comprende il flat e uno che non ne tiene conto:
Al corso hanno partecipato sia astrofili gia' in possesso di spettroscopio che neofiti curiosi di conoscere questo nuovo modo di "vedere" il cielo. Con coloro che sono gia' operativi ci siamo lasciati con la promessa di lavorare su target comuni in modo da coprire con maggiore probabilita' il periodo osservativo e scambiare i risultati. Per i neofiti siamo a disposizione, nei limiti delle nostre conoscenze ed esperienze, per qualunque informazione. Speriamo di ripetere quanto prima una sessione pratica facendo un uso intensivo di strumenti semplici come lo Star Analyser 100.
Infine una curiosita' legata alle condizioni del cielo. La notte di sabato era interessata dal passaggio di un fronte irregolare proveniente dall'Africa. L'aria era caldissima e il cielo, quando sgombro da nubi, carico di sabbia, umidita' e polveri varie portate dalla corrente. Sembrava ci fosse un filtro neutro che lasciava passare solo la luce delle stelle piu' luminose. Siccome avevamo fatto delle riprese con lo spettroscopio una settimana prima in condizioni di buona trasparenza di alcuni degli oggetti ripresi durante il corso, abbiamo potuto fare una valutazione dell'assorbimento atmosferico. Pensate solo a questo dato, nelle stesse condizioni strumentali il conteggio di fotoni ottenuto in 20 secondi di esposizione sabato (con foschia densa) si otteneva con poco piu' di un secondo e mezzo quando il cielo era molto trasparente. Questi sono due frame di Vega presi con stesso tempo di esposizione e condizioni strumentali, da notare il valore degli ADU nel grafico a destra:
Per quanto visto credo che le condizioni meteo debbano essere sempre valutate soprattutto quando si desidera riprendere lo spettro soggetti particolarmente deboli.
Termino con questa immagine della strumentazione collegata al telescopio Cassegrain da 50 cm di apertura costruito dal grande Fausto Marini, realizzatore anche di tutta la struttura dell'Osservatorio Astronomico Colle Leone.
A presto, un ringraziamento a tutti i parecipanti e allo staff dell'Osservatorio!
Paolo
