Ricerca astronomica: trasformarsi da astrofili in astronomi

La passione e la voglia di scrutare il cielo hanno affascinato gli uomini sin dall'antichità, soprattutto dal punto di vista contemplativo e filosofico. Nell'era moderna, l'astronomia, cioè lo studio del cielo, si è distaccata e profondamente diversificata dall'astrofilia, cioè la contemplazione del cielo. Fare astronomia non significa limitarsi a contemplare le meraviglie poste sopra la nostra testa, ma soprattutto porsi delle domande e andare a cercare, proprio come un investigatore, delle risposte. L'astrofilo, d'altra parte, deve sempre ricordarsi che sta facendo, sebbene ad un livello del tutto personale, una disciplina scientifica, e su questo punto imprescindibile egli deve sempre muoversi. Clicca qui per leggere il "manifesto" dell'astronomo, sia professionista che amatoriale.

Negli ultimi anni, l'avvento di strumentazione di ottima qualità a prezzi accessibili anche agli amatori, e la comparsa prepotente dei sensori di ripresa digitale, hanno dato un'opportunità unica agli astrofili di tutto il mondo. Voi, con il vostro piccolo telescopio e camera CCD avete a disposizione un potenziale enorme per studiare in modo approfondito ed unico il nostro Universo.

La ricerca astronomica condotta con mezzi amatoriali può fornire risultati eccezionali. La scoperta di nuove nebulose, lo studio di sorgenti stellari particolari (variabili, ammassi, quasar...), delle atmosfere ancora non ben comprese dei nostri pianeti. L'individuazione di nuove comete, di asteroidi o pianeti nani posti oltre l'orbita di Plutone; addirittura la possibilità di scoprire pianeti orbitanti attorno ad altre stelle, i cosiddetti pianeti extrasolari. Sembra impossibile, ma l'astrofilo moderno può svolgere gran parte del lavoro di ricerca che compete agli astronomi professionisti.

Nell'era di internet non c'è addirittura necessità neanche di disporre di un telescopio per effettuare una proficua e divertente ricerca astronomica. Ne sono un esempio i vari progetti di calcolo distribuito avviati da astronomi professionisti che richiedono l'aiuto degli utenti della rete; tra questi vale la pena citare Galaxy zoo

In questa sezione voglio presentare i progetti principali di studio e ricerca, uniti ad alcuni importanti risultati. Non sottovalutate le possibilità della vostra strumentazione e soprattutto date sfogo alla vostra curiosità e sete di conoscenza. ora, più che mai, questo è possibile!

A destra è stato inserito uno schema che raggruppa i principali progetti di ricerca che si possono condurre con strumentazione amatoriale. Con questo termine identifichiamo un telescopio di medio diametro, attorno almeno ai 15 cm, posto su una solida montatura equatoriale motorizzata, ed una camera CCD astronomica. Spesso sarà richiesto di effettuare pose lunghe; in questo caso è necessario anche un sistema di controllo della guida, che può essere costituito da un telescopio in parallelo equipaggiato con un sensore interfacciato alla montatura, oppure dalla stessa camera CCD di ripresa, nel caso in cui fosse dotata di doppio sensore (come le SBIG). La strumentazione necessaria è essenzialmente la stessa che viene richiesta per qualsiasi forma di fotografia astronomica di oggetti deboli. Anzi, in questi casi non è necessario che lo strumento ottico abbia una qualità eccelsa, soprattutto per le applicazioni fotometriche.

Con una spesa inferiore a qualsiasi setup adatto per la fotografia astronomica è possibile intraprendere progetti di ricerca unici. E' più gratificante scoprire con il proprio telescopio da 25 cm un pianeta orbitante intorno ad un'altra stella distante centinaia di anni luce, oppure riuscire ad ottenere un'immagine esteticamente gradevole della nebulosa di Orione, che si andrà ad aggiungere alle migliaia già riprese dagli appassionati di tutto il mondo?

L'imaging è la tecnica di ricerca più semplice. Spesso all'astrofilo è richiesto solamente di analizzare la propria immagine a fondo e non fermarsi alla contemplazione dell'oggetto ripreso in primo piano. Se avete occhio e fortuna potrete addirittura nuove nebulose, come recentemente è successo a degli astrofili americani mentre riprendevano una delle zone di cielo più osservate: la costellazione del Cigno (clicca qui per il mio articolo sulla scoperta di questo nuovo oggetto)

 

La fotometria è un campo ricco di soddisfazioni; purtroppo ha la fama (errata) di non essere molto facile. Se cliccate qui capirete invece che essa non è poi così complicata e soprattutto ricchissima di soddisfazioni. Perdete 5 minuti del vostro tempo ad analizzare in fotometria d'apertura (il programma Maxim Dl permette di fare questo in meno di 1 minuto!) una serie di immagini che avete ripreso, prima di sommarle ed elaborarle. Non sarà raro che vi imbattiate in nuove stelle variabili, mai osservate ne catalogate. Le immagini fotometriche richiedono solamente una calibrazione perfetta, proprio come le normali riprese estetiche, ma non richiedono canoni estetici. Questo significa che le immagini possono essere sfuocate, aberrate, mosse, riprese con strumenti dalla discutibile qualità ottica: quello che conta è semplicemente contare quanti fotoni raggiungono il sensore di ripresa, a prescindere dai normali canoni estetici. Ecco come si presenta, ad esempio, un'ottima immagine fotometrica:

 

L'immagine è completamente fuori fuoco e le stelle non sono regolari: ci sono infatti diverse aberrazioni, tra le quali sicuramente il coma e un po' di astigmatismo. Questa immagine, tuttavia, ha una precisione fotometrica di 2 millesimi di magnitudine, quasi la massima raggiungibile in campo amatoriale e di poco superiore al limite dei telescopi professionali sulla superficie terrestre (poco meno di 1 millesimo di magnitudine). Una tale precisione permette di scoprire anche pianeti in transito attorno alle proprie stelle e un grandissimo numero di stelle variabili. L'unica richiesta è una perfetta calibrazione.

La fotometria differenziale, al contrario di quella assoluta, analizza la luce di una stella rispetto ad altre presenti nello stesso campo di ripresa. Questa tecnica è molto più precisa di quella assoluta e non richiede ne filtri fotometrici, ne lunghe fasi di calibrazione strumentale. Occorre solamente calibrare le proprie immagini con Dark frame, Flat field ed eventualmente Bias frame e poi, senza effettuare alcuna elaborazione, impiegare 5 minuti del proprio tempo a far analizzare ad un software, quale Maxim Dl o IRIS le proprie immagini, considerando una stella alla volta. Non tutte le stelle sono adatte ad essere analizzate: requisito indispensabile è che esse non siano saturate, cioè che i livelli di luminosità non abbiano raggiunto il massimo consentito dal proprio sensore. Per le camere CCD a 16 bit il valore di saturazione si raggiunge a 65535 livelli di luminosità (ADU). Per la fotometria differenziale di alta precisione sono richiesti altri accorgimenti, quali un'autoguida perfetta, un sensore estremamente lineare con controllo della temperatura ed una corretta esposizione per minimizzare gli effetti deleteri dell'atmosfera terrestre. Non fatevi spaventare, perché gli accorgimenti, la tecnica e la strumentazione sono comunque MOLTO più semplici di quelli richiesti per scattare un'ottima fotografia astronomica ad una galassia o una nebulosa!

 

La spettroscopia è uno strumento didattico potentissimo, che purtroppo richiede un accessorio aggiuntivo, cioè uno spettrografo, che spesso si può costruire anche manualmente; se non ne siete convinti chiedete a Fulvio Mete! Sebbene i mezzi amatoriali non siano in grado di arrivare ai livelli dei professionisti, quindi di fatto di non poter effettuare progetti di ricerca vera e propria, potrete studiare da vicino la composizione chimica del Sole, di stelle e nebulose, nonché di scoprire, come Edwin Hubble negli anni 20 del secolo scorso l'espansione dell'Universo.

 

Progetti di ricerca attualmente attivi

Ricerca di nuove stelle variabili

Ricerca e studio transiti dei pianeti extrasolari