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Da Sezione occultazioni - Unione Astrofili Italiani.
Unione Astrofili Italiani
Sezione Occultazioni L'Unione Astrofili Italiani in questo spazio fornisce informazioni su come organizzare le osservazioni dei fenomeni di occultazioni
Sezione Occultazioni UAI



Spica1995.gif La radente di Spica del 12 Maggio 1995, ripresa con una videocamera da Bologna

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Osserviamo le occultazioni lunari e asteroidali: una brevissima introduzione

L’osservazione delle occultazioni è un’attività divertente che può essere fatta da chiunque abbia un’attrezzatura minimale e anche solo un’infarinatura di astronomia, ma che potrebbe addirittura condurre a una carriera come astronomo. Queste brevi note, adattate da una pubblicazione analoga della International Occultation Timing Association (IOTA), Introduction to Occultations, descrivono brevemente le cose fondamentali da sapere per intraprendere quest’attività osservativa e le tecniche per osservarle. Lo scopo è di aiutare il lettore a decidere se esplorare ulteriormente l’argomento sotto i suoi diversi aspetti.


IOTA

La International Occultation and Timing Association (IOTA) è un’associazione di volontari, professionisti e astrofili, che predice, raccoglie, analizza e pubblica le osservazioni di occultazioni. La IOTA è nata negli USA, ma ne esiste una sezione Europea IOTA-ES. La UAI, con questa Sezione Occultazioni, opera pienamente in sintonia e colaborazione con la IOTA. Alla fine del documento ci sono tutti i riferimenti alla IOTA e ad altre associazioni estere che si occupano di questi fenomeni.


Le basi

Un’occultazione avviene quando un corpo del sistema solare transita davanti a un altro più distante o a una stella, nascondendolo totalmente o parzialmente, cioè bloccandone temporaneamente la luce. Ogni occultazione si può vedere solo al momento in cui avviene e, spesso, solo da una porzione limitata della Terra. Ci sono essenzialmente due tipi di occultazioni: le lunari e le asteroidali, ma anche quelle delle stelle da parte di pianeti o comete, di stelle da parte degli oggetti trans-nettuniani (TNO) o degli degli oggetti della fascia di Kuiper (KBO) e altri. Queste ultime sono simili alle asteroidali, ma sono più difficili da osservare.


Le occultazioni lunari.

Osservare le occultazioni lunari è divertente, ma non è oggi così importante come nel passato. Tuttavia sono un’ottima palestra per i principianti per imparare come eseguire rigorosamente un’osservazione scientifica. All’inizio, si può osservare semplicemente in visuale e poi con mezzi più evoluti, come telecamere o CCD. Queste osservazioni si fanno facilmente anche con piccoli telescopi e poca esperienza. La Luna fornisce una aiuto semplice per identificare l’area del cielo in cui si trova la stella che verrà occultata.

Fig. 1: Un’occultazione lunare. Mentre si muove in cielo, la Luna proietta un’ombra sulla Terra e genera un’occultazione totale di una stella per gli osservatori tra i punti C e D, e un’occultazione radente lungo le curve N e S

Le occultazioni sono fenomeni ideali da osservare con piccoli telescopi perché non richiedono di localizzare stelle deboli in cielo. Per osservare un’occultazione lunare totale, semplicemente basta trovare la Luna e la posizione lungo il suo bordo dove è prevista l’occultazione della stella mentre la Luna gli si muove davanti. A quel punto la stella dovrebbe essere rintracciata con facilità. Poiché la Luna si muove verso Est nel cielo, le prime due settimane del ciclo delle fasi lunari sono il periodo migliore per osservare le sparizioni delle stella in quanto il bordo lunare che avanza è quello non illuminato dal Sole. Similmente, le ultime due settimane del ciclo delle fasi, sono il periodo migliore per osservare le riapparizione delle stelle, perché la Luna le scopre dal lato che recede che è quello non illuminato dal Sole.


Le occultazioni radenti

I principianti dovrebbero cominciare ad osservare le occultazioni lunari totali (che accadono ogni notte quasi ovunque sulla Terra) per poi passare alle occultazioni radenti che avvengono in prossimità dei poli lunari Nord e Sud. Questi eventi sono più rari e richiedono spesso di spostarsi nell’area di osservabilità. Poiché queste aree lunari sono generalmente in ombra, l’osservazione delle radenti è più facile per il maggior contrasto che si ha.

Fig. 2: La geometria di una radente: la proiezione del bordo lunare sulla Terra
Fig. 3: Mentre la Luna si muove, la stella scompare e riappare dietro le montagne e la valli del bordo

In una radente, un osservatore nel posto giusto della Terra vedrà la stella “scintillare” (sparire e ricomparire) molte volte mentre passa lungo le montagne e le valli del bordo Nord o Sud della Luna. Dopo aver fatto l’esperienza di quanto sia interessante osservare le occultazioni lunari, si è pronti per il prossimo passo, le occultazioni asteroidali.


Le occultazioni asteroidali.

Per queste occultazioni non è necessario che l’asteroide sia visibile con il proprio strumento, solo la stella che verrà occultata deve esserlo. L’asteroide è normalmente diverse magnitudini più debole della stella e per la maggior parte del tempo esso non sarà visibile nel telescopio. Le previsioni fornite dalla IOTA (e dalla UAI) forniscono informazioni sul tempo previsto del fenomeno, sulla diminuzione della luce della stella e sulla durata del fenomeno. Un osservatore deve aspettarsi di osservare una sola sparizione e una sola riapparizione, anche se non sono infrequenti gli eventi multipli dovuti a satelliti (spesso ignoti) dell’asteroide.

Figura 4: un'occultazione asteroidale. Mentre l'asteroide si muove sulla sua orbita, si crea un'ombra alla luce della stella che verrà occultata. L'ombra (di dimensioni uguali all'asteroide) si muove sulla Terra. (Il disegno non è in scala!!!)

Nella figura 4, si nota come più osservatori possano delineare l’ombra dell’asteroide. In questo modo si può determinare il profilo dell’asteroide, un’informazione difficile o impossibile da ottenere se non andandoci con una sonda!


Cosa serve in termini di conoscenza e di strumentazione

La cosa più importante è determinare gli istanti di ogni variazione nella luce della stella. Una video-camera e una titolatrice che inserisce il tempo sul video preso da un GPS (GPS time inserter) sono gli strumenti migliori per fare questo poiché nuvole passeggere o un seeing scarso possono confondere l’osservazione visuale. Al posto del sistema video e del GPS time inserter si può usare la registrazione audio di un segnale orario (DCF 77 in Europa) con sovrapposta la voce dell’osservatore che pronuncia “D” per le sparizioni o “R” per le riapparizioni.

Bisogna avere la capacità di riconoscere le stelle nel cielo, utilizzare un telescopio con o senza un motore d’inseguimento e un accesso ad internet per accedere alle previsioni del fenomeno e ai relativi aggiornamenti (dalla postazione da dove si osserva, normalmente a casa). Non ci si deve fidare totalmente delle funzioni GOTO dei telescopi per trovare la stella soggetta ad occultazione. È indispensabile imparare a usare le carte celesti e, in particolare, sapere come “saltare” da una stella all’altra fino a raggiungere quella che verrà occultata che potrebbe avere una magnitudine da 6 a 13 a seconda della difficoltà dell’occultazione. Questo è un campo in cui le occultazioni possono fornire reali possibilità di scoprire stelle doppie sconosciute, di determinare la forma e la dimensione degli asteroidi e di scoprire anche nuovi satelliti di asteroidi!

Per osservare un’occultazione lunare totale serve:

a. Un telescopio

b. Un registratore per la voce a nastro o digitale e un cronometro o una videocamera

c. Un ricevitore radio sulla frequenza del segnale orario DCF 77 o un ricevitore GPS che visualizzi anche il tempo universale

d. La previsione del tempo del fenomeno dal posto di osservazione

Le previsioni si possono avere consultando l'Almanacco della UAI che riporta anno per anno i fenomeni più facili da osservare e con il magnifico programma di David Herald Occult che permette di calcolare le previsioni personalizzate per la propria postazione di tutti i tipi di occultazioni.

Si comincia osservando una stella che sta per essere occultata dalla Luna, registrando il tempo del fenomeno e inviando i dati della vostra osservazione alla IOTA (consultare il capitolo 3 del Manuale IOTA per maggiori dettagli).

Il passo successivo è di mettere a frutto le nuove capacità maturate con l’osservazione delle occultazioni lunari per osservare (e possibilmente registrare con la stessa strumentazione) un’occultazione asteroidale. Le previsioni vengono dalla rete Planoccult o dal sito di Steve Preston (AsteroidOccultation) che indica l’area geografica di migliore visibilità di ciascun evento, fornisce l’informazione su ciascuna occultazione e una carta del cielo centrata sulla stella occultata; poi il sito Global dà accesso a mappe interattive molto dettagliate per la scelta del sito osservativo con le coordinate geodetiche precise.

Il Manuale IOTA, nell’appendice F, indica come compilare il rapporto dell’osservazione.

Fig. 5: Occultazione lunare totale: Due fotogrammi che mostrano l’uso del Time inserter GPS:la stella poco prima di essere occultata dalla Luna. Tempo registrato del fenomeno: 3h 47m 30,574s, 26 Marzo 2010
Fig. 6: la stella è stata occultata dal lembo scuro della Luna. Notare l’incremento di 0,033 secondi tra il frame sinistro e quello destro. Il lembo lunare oscuro è appena visibile e la parte illuminata della Luna è visibile appena in alto a destra. Tempo del fenomeno: 3h 47m 30,607s, 26 Marzo 2010, cioè 0,033 secondi più tardi

Se queste osservazioni vi saranno piaciute, potete passare alla fase successiva che consiste nella registrazione video dell’occultazione asteroidale ma richiede un investimento di almeno 600-800 euro per acquistare una video camera sensibile (come la Watek 120N+), una batteria, un camcorder (o un registratore digitale o una scheda di acquisizione video per PC). La spesa maggiore è per il Time inserter, un dispositivo che sovrappone all’immagine registrata la marca temporale ricavata o da un ricevitore GPS o da un ricevitore radio.

Il time inserter che usa il GPS identificherà e registrerà anche la latitudine e la longitudine del luogo di osservazione. Il tempo universale (UT) del fenomeno sarà sovrapposto sul video in tempo reale con la precisione di 1/100 di secondo.

L’osservazione di occultazioni di stelle brillanti, normalmente valgono un viaggio: solo poche volte all’anno infatti l’ombra (larga da 20 a 250 km) passerà proprio solo la nostra casa! Potendosi spostare sul territorio avremo l’opportunità di osservare molti più fenomeni. Per saperne di più sulle occultazioni asteroidali leggete il capitolo 6 del Manuale IOTA mentre il capitolo 8 spiega in dettaglio le tecniche di rilievo dei tempi (timing).



L’osservatore isolato rispetto a più osservatori.

Sia per le occultazioni lunari che per quelle asteroidali un solo osservatore fornisce un dato singolo, a meno che egli sia tanto esperto da gestire più di una stazione osservativa remota. Perciò c’è grande bisogno di squadre di osservatori che si coordinino per aumentare la quantità di dati raccolti per ciascuna occultazione.

OccultWatcher è un programma di Hristo Pavlov che permette agli osservatori di condividere con altri le rispettive posizioni osservative. Ciascun osservatore inserisce la propria posizione che compare come un’icona sulla mappa del percorso dell’ombra. Ciò permette di evitare la duplicazione dei siti e di ottimizzare la copertura del fenomeno. Un coordinamento preliminare degli osservatori dovrebbe essere fatto per massimizzare i risultati e contrastare il maltempo. Un osservatore esperto dovrebbe assumersi la responsabilità di aiutare ad addestrare i novizi su come leggere le previsioni e come raccogliere con successo i dati osservativi. Lo scopo, oltre a divertirsi, è di raccogliere informazione che potrà essere scientificamente utile. Rimanere disciplinati e aderenti alle istruzioni ricevute dal coordinatore aiuterà a raggiungere quest’obiettivo.

Per le radenti, un solo osservatore può campionare solo una piccola fetta del terreno lunare mentre al stella alternativamente scompare e riappare. Con più osservatori collocati in posti differenti e perpendicolari al primo, si coprono più fette a nord e a sud fino al punto in cui l’osservatore più distante non vede alcun fenomeno. Ciò permette di disegnare il profilo delle montagne lunari visibili al bordo. Una “miss” (nessuna occultazione visibile) può sembrare inutile mentre, invece, è utile scientificamente per definire i limiti superiori delle formazioni lunari. Per ragioni differenti, una squadra di osservatori è necessaria anche per le occultazioni asteroidali, data la minore affidabilità delle previsioni. Un osservatore singolo può o può non vedere l’occultazione, ma una rete di osservatori ben spaziati può aiutare ad assicurare che effettivamente ci sia stata un’occultazione e delineare le zone dove questa non è stata visibile. Ciò dà indicazioni precise sulla qualità della previsione e può definire accuratamente la dimensione dell’asteroide dedotta dalla sua ombra.

Ciò che un osservatore dovrebbe vedere

Un’occultazione lunare totale fa vedere la stella scomparire e poi riapparire qualche decina di minuti più tardi. Per le radenti, un osservatore deve attendersi di vedere la stella con continuità mentre si avvicina al bordo lunare, poi a intermittenza mentre si muove dietro le formazioni lunari, poi nuovamente con continuità mentre la Luna si allontana. La sequenza di eventi dura tipicamente da meno di un minuto fino a 2-4 minuti. Le previsioni sono in genere abbastanza accurate: l’idea è di misurare accuratamente il tempo di ciascuna sparizione, lampeggio (blink), diminuzione parziale, riapparizione e qualsiasi altro fenomeno ottico visibile durante la radente. Tutto questo si fa meglio con una video camera sensibile al fuoco del telescopio perché la combinazione occhio-cervello non reagisce con sufficiente velocità ai fenomeni multipli in rapida successione. Talvolta si possono osservare eventi parziali (con la stella che non scompare o riappare istantaneamente, ma gradualmente). Può trattarsi in tali casi di una stella doppia. Come si può vedere nel precedente diagramma della proiezione del bordo lunare sulla superficie della terra, una squadra di osservatori serve per mappare l’intero bordo. Essi dovrebbero essere distribuiti perpendicolarmente al percorso dell’ombra per coprire l’intera altezza delle montagne lunari.

Alcuni asteroidi hanno satelliti che gli orbitano intorno. Mentre l’asteroide si muove nella sua orbita, proietta un’ombra sulla terra. Raramente, un satellite sconosciuto che si muove con l’asteroide, dà l’opportunità di una scoperta. Tali occultazioni secondarie in genere avvengono +/-1 minuto dall’occultazione principale e sono di brevissima durata, una frazione di secondo, e possono avvenire abbastanza lontano dal percorso previsto dell’ombra. Potreste essere la persona che scopre un nuovo satellite dell’asteroide!

Fig.7.jpg

Fig. 7: Occultazione di un satellite di un asteroide. Talvolta un satellite di un asteroide può gettare una piccola ombra che si muove in parallelo con quella dell’asteroide principale (diagramma non in scala)

In molti casi la previsione non porterà a un’osservazione. Ciò può essere dovuto a dati non precisi sulla posizione della stella o dell’orbita dell’asteroide. Singolarmente o in combinazione, tali errori contribuiscono a ciò che si chiama una “miss”, un’occultazione mancata. A differenza di altre branche dell’astronomia, tali dati negativi sono comunque utili perché servono a delimitare la dimensione dell’asteroide.

Che me ne viene in tasca dall’osservare le occultazioni?

Certamente, non soldi! L’osservazione delle occultazioni è principalmente il risultato del lavoro di astronomi non professionisti che osservano per ampliare la conoscenza del nostro sistema solare. Il temine “astronomo non-professionista” (detto anche astrofilo) indica un lavoro volontario (e generalmente non retribuito). Ma esistono anche professionisti astrofili! Bisognerà comprarsi da soli il telescopio, l’apparecchiatura per il timing, la videocamera, e gli atri strumenti per l’osservazione. Ciò non esclude che localmente si possano cercare e ottenere finanziamenti da privati o da enti pubblici come viene fatto ad esempio per molte discipline sportive, ma non bisogna farci troppo affidamento!

Il bisogno di un timing accurato.

Senza una registrazione accurata del tempo, il contributo scientifico delle osservazioni diviene quasi nullo. Se si stanno registrando vocalmente i tempi in un registratore audio mentre si osserva al telescopio, il tempo di reazione (cioè la differenza tra l’istante in cui si vede il fenomeno e quello in cui lo si registra vocalmente) varia da una frazione di secondo a molti secondi a seconda del livello di esperienza dell’osservatore e di molti altri fattori. Il timing dovrebbe avere un’accuratezza di millisecondi (0,033 s). Questo si raggiunge con la registrazione video e il Time Inserter GPS.

Osservatori principianti che osservano visualmente possono usare un registratore audio a nastro per memorizzare vocalmente i fenomeni, ma se si analizzano molte di queste osservazioni, si trova spesso che ci sono errori significativi nel processo di osservazione visuale. Il miglior modo di registrare un’occultazione di qualsiasi tipo è con una video camera sensibile, un time inserter GPS e un registratore analogico o digitale- non con un computer. Anche se un computer portatile sembra può essere il metodo ideale per registrare un video del fenomeno, ci sono problemi di ritardi interni all'elettronica della videocamera e della combinazione con il time insertre e il digitalizzatore ("Frame grabber") che posso indurre errori fino a 0,1s. Si consiglia vivamente di leggere quanto rilevato a proposito di questi ritardi dall'astrofilo austriaco Gerhard Dangl sul suo sito web: [1].

Spesso comunque l'attrezzatura elettronica si può anche reperire a minor costo sul mercato dell'usato, come e-bay www.ebay.it o, in Italia, Astrosell www.astrosell.it.

L'importanza del timing e della posizione geografica

Il tempo è l'elemento più importante nelle osservazioni di occultazioni, sotto due forme. Primo, bisogna registrare il più accuratamente il tempo del fenomeno.. Secondo, bisogna dedicare sufficiente tempo alla pianificazione dell'osservazione. Va definita una scaletta: individuare il posto di osservazione (se non è a casa propria), raggiungerlo, garantire la sicurezza durante l'osservazione (evitare cani randagi, luoghi malfamati, avvertire della propria presenza di notte sul sito il comando locale dei Carabinieri), disporre la strumentazione, anticipare il più possibile eventi imprevisti, localizzare la stella che verrà occultata e finalmente eseguire l'osservazione. La posizione sul territorio deve essere nota con la precisione di almeno +/-100 m per le occultazioni asteroidali e di +/-10 M per quelle lunari totali o radenti. Anche l'elevazione sul livello del mare deve essere nota entro +/-5 m. Il Time Inserter GPS permette la visualizzazione delle coordinate sul video registrato: oppure si possono usare i ricevitori GPS ormai disponibili su quasi tutti gli smartphone o le carte topografiche cartacee o online Earth o Google Maps.

La riduzione dei dati

Il video registrato del fenomeno può essere ridotto mediante programmi come LiMovie o Tangra che leggono i dati video (tipicamente registrati in un file di tipo AVI) e li analizzano per estrarre maggiori informazioni sui fenomeni sia lunari che asteroidali. LiMovie e Tangra sono freeware, molto accurati e di facile auto apprendimento: in ogni caso ci sono molti utenti esperti di entrambi cui chiedre eventualmente consiglio. Per esempio il dr. Richard Nolthenius nel suo sito web HowTo spiega come trasformare il vostro video nel formato accettato da LiMovie. Gli astrofili della IOTA Alex Pratt [Alex Pratt <alexander.pratt@btinternet.com>] e Jan Manek,[jan.manek@worldonline.cz] oltre che esperti, sono sempre disponibili per eventuali spiegazioni.

Fig.8.jpg

Fig.8: Grafici della curva di luce di una stella prima, durante e dopo un'occultazione ottenuti con LiMovie e Tangra. Entrambi mostrano la durata di 13 s dell'evento causato dall'asteroide 372 Palma. I punti blu rappresentano le singole misure dell'intensità della luce delle stella, quelli vedi la medesima misura effettuata su una stella di confronto

L'importanza dei riduttori di focale

La cosa più sfidante nell'osservazione delle occultazioni asteroidali è localizzare la stella. Bisogna inquadrare il maggior campo possibile specialmente quando la stella è debole. L'uso di un riduttore di focale facilita molto questa ricerca. In ogni caso, se non siete esperti, pianificate abbastanza tempo da dedicare alla localizzazione esatta della stella.

Fonti di informazioni utili

Certamente il Manuale della IOTA è la fonte primaria di informazioni da consultare. La Sezione Occultazioni produsse parecchi anni fa un manuale in italiano, attualmente in fase di aggiornamento. la IOTA produce anche una newsletter Journal of Occultation Astronomy (JOA) cui si può sottoscrivere un abbonamento diventando membri della IOTA-ES e che contiene report osservativi, descrizione della strumentazione varia utilizzata e interessanti analisi dei risultati.

Come ottenere suggerimenti e comunicare con altri astrofili attivi in questo campo

La IOTA ha un server principalmente utilizzato per comunicazioni tempestive e importanti sulla visibilità di determinati fenomeni.

In Europa c'é un sito molto attivo curato da Eric Frappa che raccoglie le osservaziomi delle asteroidali: Euraster

Diversi altri gruppi esistono su Yahoo:

IOTA Occultations il gruppo ufficiale della IOTA,

Occult Software curato da David Herald, l'autore del magnifico programma Occult,

Occult Watcher il gruppo di Hristo Pavlov dedicato agli utenti di Occult Watcher,

Occultazioni il gruppo della Sezione Occultazioni UAI

Italoccult un gruppo curato da Simone Bolzoni e dal sottoscritto. Simone pubblica anche molte osservazioni sul suo sito Sheratan

Mandare le proprie osservazioni alla IOTA

Ci sono diversi moduli pre-compilati per inviare le proprie osservazioni alla IOTA. Andrebbero compilatii e inviati il prima possibile dopo l'osservazione: contengono tutta l'informazione necessaria a rendere utile l'analisi delle osservazione.

Per le asteroidali trovate il modulo (e le relative spiegazioni qui: [ http://www.euraster.net/results/report-form.txt Modulo Asteroidali]

Tramite Occult e Occult Watcher è inoltre possibile compilare online e inviare gli stessi moduli.

Riconoscimenti

Oltre a godere lo spettacolo di un'occultazione osservata in tempo reale, le vostre osservazioni possono anche far citare il vostro nome in pubblicazioni scientifiche o farvi diventare co-autori di articoli letti dai professionisti.

Vi invitiamo a partecipare attivamente all'attività di questa "rinata" Sezione Occultazioni.

Su questo sito, tra breve troverete altra informazione utili a conoscere in anticipo gli eventi osservabili e i report delle vostre osservazioni, nonché avvisi relativi alle riunioni e ai congressi internazionali sull'argomento.

A presto e cieli sereni!

Claudio Costa (carocicosta@gmail.com)

Ultima modifica: 17/04/2014