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Alcuni esercizi accademici sul Velo del Cigno NGC 6960, NGC 6992, NGC 6979 – Resto di supernova nel Cigno

Tra 31 maggio e 9 giugno mi sono dedicata ad alcune riprese del Velo del Cigno, un resto di supernova osservabile in direzione della costellazione del Cigno, circa 5° a sud della stella Epsilon Cygni. Essendo ancora alle prime armi in questo genere di cose, ho voluto provare diversi strumenti per capire fin dove ci si poteva spingere con ognuno di essi, e quale era il loro campo inquadrato.

Il Velo del Cigno è un vasto complesso nebulare con un diametro apparente di 6 volte quello della Luna piena, distante circa 2600 anni luce, ed è ciò che rimane di una stella molto massiccia esplosa come supernova tra 5000 e 8000 anni fa; attualmente i suoi gas si stanno espandendo ad una velocità di circa 170 km/s.

Vista l’enorme ampiezza del Velo del Cigno, alle sue diverse parti sono stati assegnati diversi numeri del catalogo NGC: NGC 6960, NGC 6992, NGC 6979, NGC 6974. Quelli che ho fotografato sono i primi tre.

Il complesso del Velo venne scoperto da William Herschel nel 1784 con il riflettore da 18 pollici.

NGC 6960 è la parte occidentale del Velo, e così venne descritta sempre da Herschel:

“Estesa; passa attraverso 52 Cygni…circa 2 gradi di lunghezza” poi “Nebulosità ramificata…la parte seguente si divide in alcune correnti riunite ancora verso sud.” 

Questa parte è la più facile da osservare, perchè basta prendere come riferimento la stella 52 Cygni di magnitudine 5 (ancora visibile ad occhio nudo), puntare il telescopio su di essa e osservare nelle sue immediate vicinanze utilizzando un oculare che fornisca circa 35 ingrandimenti. NGC 6960 è già intuibile in un telescopio newtoniano da 20 cm, ma con un filtro OIII risulta molto più contrastata rispetto al fondo cielo.

DATI TECNICI

Data: 1 giugno 2019
Luogo: Felizzano, presso Astrobioparco

Telescopio: Skywatcher Newton 200 f/5
Montatura: Skywatcher NEQ6 Pro modificata Geoptik
Camera di ripresa: Canon EOS 1100D modificata full spectrum + correttore di coma Baader MPCC III + filtro Optolong L-Pro
Autoguida: Tecnosky Sharp Guide 50 V2 + QHY5-L II mono + PHD2 Guiding 2.6.4

Esposizioni: 42 x 300 s 800 ISO, 25 dark, 41 flat, 25 bias

Elaborazione: Pixinsight

Questo risultato mi soddisfa, perchè è la prima fotografia ottenuta dopo aver fatto revisionare e collimare per bene il Newton, e finalmente vedo delle stelle quasi puntiformi e non palloniformi…

NGC 6979, nota anche come Triangolo di Pickering, è nella parte settentrionale centrale del Velo, ma è molto più debole, per cui non è alla portata di un newtoniano da 20 cm. Si trova a circa 1° NE di 52 Cygni, e ha una dimensione pari quasi a quella della Luna piena. In fotografia mostra una caratteristica forma triangolare, da cui il suo nome.

DATI TECNICI

Data: 31 maggio 2019
Luogo: Sciolze (TO)

Telescopio: Skywatcher rifrattore semi-apocromatico ED 80/600
Montatura: Skywatcher NEQ6 Pro modificata Geoptik
Camera di ripresa: Canon EOS 1100D modificata full spectrum + filtro Optolong clip L-Pro
Autoguida: Tecnosky Sharp Guide 50 V2 + QHY5-L II mono + PHD2 Guiding 2.6.4

Esposizioni: 50 x 300 s 800 ISO; 25 dark, 41 flat, 25 bias

Elaborazione: Pixinsight

Purtroppo, nonostante la deconvoluzione fatta con Pixinsight, che dovrebbe aiutare a rendere le stelle più puntiformi, l’aspetto delle stelle non è migliorato granchè.

NGC 6992 si trova nella parte orientale del Velo, e, anche se già intuibile in un Newton come la NGC 6960, non è affatto banale da puntare col telescopio, perchè manca una stella di riferimento bella luminosa nelle vicinanze. NGC 6992 si trova a 3,5° SE della stella Epsilon Cygni e 2,5° NE di 52 Cygni.

DATI TECNICI

Data: 9 giugno 2019
Luogo: Felizzano, presso Astrobioparco

Telescopio: Tecnosky Newton 200 f/4 truss carbonio
Montatura: Skywatcher NEQ6 Pro modificata Geoptik
Camera di ripresa: Canon EOS 1100D modificata full spectrum + correttore di coma Baader MPCC III + filtro Optolong L-Pro
Autoguida: Tecnosky Sharp Guide 50 V2 + QHY5-L II mono + PHD2 Guiding 2.6.4

Esposizioni: 25 x 300 s 800 ISO, 10 dark, 41 flat, 50 bias

Elaborazione: Pixinsight

Questa ultima immagine è nata dopo mille tribolazioni: del tipo che ci ho messo 2 ore per fare l’allineamento a tre stelle perchè il telescopio puntava più o meno verso di esse ma non esattamente, quindi ho iniziato a far foto attorno all’1 di notte, e si sa che le notti estive sono le più brevi dell’anno, quindi ogni minuto perso diminuisce ulteriormente le possibilità di tirar fuori il segnale in modo decente. In più il telescopio non era uno dei miei soliti, ma il Tecnosky Newton 200 f/4 truss in fibra di carbonio, quindi conoscenza pregressa nulla dello strumento, che tra l’altro era un prototipo, per cui sicuramente in futuro verranno apportate migliorie, non che adesso vada male, per carità! Anzi, è un ottimo strumento. Ah, ho anche parzialmente sbagliato l’inquadratura! Però, essendo questo telescopio un Newton f/4 anzichè un f/5, è più luminoso del mio, quindi a parità di diametro raccoglie un pò più luce, quindi anche solo con poco più di due ore di integrazione si ottengono risultati soddisfacenti.

Tecnosky Newton 200 f/4 truss fibra di carbonio

Gita all’interferometro VIRGO, 15 giugno 2019, Cascina (PI)

Sabato 15 giugno 2019, approfittando di un giorno libero da impegni lavorativi, ho finalmente realizzato un sogno che già da un pò di tempo avevo nel cassetto: visitare l’interferometro VIRGO, che, assieme ai suoi due cugini americani LIGO, ha permesso, il 17 agosto 2017,  la rilevazione delle onde gravitazionali generate dalla fusione di due stelle di neutroni!

L’idea di questa gita in realtà nacque diversi mesi fa da due dei miei amici astrofili dell’Associazione Cernuschese Astrofili di Cernusco sul Naviglio, Massimo e Marco, in occasione dell’ascolto di una conferenza sulle onde gravitazionali tenuta da un membro di un’associazione culturale di Cassina de’ Pecchi, il paese dopo Cernusco, di cui non ricordo il nome.

L’avventura, almeno per me, inizia in realtà il giorno prima, venerdì 14 giugno: arrivo a Cernusco verso le 20.30, e, dopo un bel gelato in compagnia di Andrea, ci rechiamo presso l’osservatorio astronomico: all’interno della cupola fa bella mostra di sè un Ritchey – Chretien nuovo nuovo (è arrivato appena il giorno prima!) da 40 cm di apertura e lunghezza focale circa 3 m costruito dalla ditta Marcon, noto costruttore veneto di telescopi. Avrete capito che non riesco a stare troppo lontana da un telescopio o da un osservatorio astronomico troppo a lungo, e ovviamente la prima cosa che faccio è guardarci dentro… ma c’è un piccolo problema: il cielo è coperto, e, almeno per ora, non si fa nulla. Ma tutto d’un tratto, la copertura nuvolosa molla un pò la presa, giusto quel tanto da permettermi l’osservazione di un pezzettino di Luna! Anche se tra una nuvola e l’altra, sono comunque contenta di aver guardato attraverso il telescopio dell’osservatorio cernuschese! Nove anni fa questo non mi è stato possibile perchè pioveva… dopo molte chiacchiere con gli amici astrofili che non vedevo da tempo, verso le 23 io e Andrea andiamo via: io sarei rimasta ancora un pochino, ma l’indomani la sveglia sarà molto presto per partire alla volta di VIRGO: 4.45! Quindi è meglio riposare un pò: fatichiamo però a prendere sonno, perchè siamo troppo eccitati al pensiero della visita di domani! Caspita, vedremo con i nostri occhi l’interferometro VIRGO! Non riesco ancora a crederci.

Il mattino del 15 il ritrovo è alle 5.30 in un parcheggio di Cassina de’ Pecchi: quando arriviamo c’è già il pullman, altri del nostro gruppo di astrofili, i partecipanti dell’associazione culturale di Cassina de’ Pecchi e un’atmosfera da gita scolastica. E una sorpresa nel parcheggio: chi di voi è un pò nerd avrà sicuramente riconosciuto una parafrasi dell’affermazione fatta da Han Solo a proposito del Millennium Falcon, nell’episodio IV di Star Wars!

Alle 6.05 si parte: il viaggio è lungo, quindi c’è tutto il tempo per chiacchierare, pisolare, dormire; arriviamo davanti ai cancelli di VIRGO verso le 10.30, e, nonostante aver sbagliato strada (quella che avevamo adocchiato poco prima era troppo stretta per il nostro pullman), in perfetto orario, visto che la nostra attività inizia alle 11. Guardando distrattamente fuori dal finestrino del pullman, sobbalzo quando, in mezzo a un gruppetto di persone in attesa di entrare, scorgo un viso noto: è quello di Marco, un altro mio amico astrofilo di Pinerolo! Decido di fargli uno scherzo: gli telefono, chiedendogli se si trova davanti all’ingresso di VIRGO. Lui sobbalza a sua sua volta, e disperatamente si guarda attorno per capire dove ero, io intanto mi stavo sbellicando dalle risate; gli dico che sono sul grande pullman accanto a loro, e a questo punto decide di salire sul pullman e riusciamo a salutarci dal vivo: mai e poi mai avrei immaginato di incontrarlo proprio lì davanti a VIRGO! Abbiamo giusto il tempo di andare in bagno, che incontriamo già la nostra guida: il dott. Valerio Boschi dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, che ci accompagna in sala seminari: visto che siamo una cinquantina la riempiamo quasi tutta.

Boschi, in una chiacchierata molto interessante, ci parla delle onde gravitazionali: e cioè di quelle piccolissime oscillazioni dello spaziotempo ipotizzate da Albert Einstein nella teoria della Relatività Generale. Queste oscillazioni sono prodotte dalla fusione di corpi celesti molto massicci, come stelle di neutroni e buchi neri, e viaggiano alla velocità della luce, 300000 km/s! Se la fusione tra i due corpi celesti massivi fosse rappresentata da un sasso lanciato in uno stagno, allora le onde gravitazionali sarebbero rappresentate dalle increspature prodotte dal sasso non appena tocca l’acqua. Per farvi un’idea guardate questo video.

Le onde gravitazionali producono uno spostamento veramente piccolo dello spaziotempo, dell’ordine dei 10^-18 m! Tanto per dare un’idea, si pensi che l’entità di questo spostamento è pari all’aumento di livello del mare Tirreno dopo averci versato dentro un cocktail! Quindi è davvero uno spostamento infinitesimo, ben al di sotto della soglia di visibilità ad occhio nudo! Di conseguenza, rivelare un’onda gravitazionale è estremamente difficile. L’idea di base per trovare le onde gravitazionali è sfruttare il fenomeno dell’interferenza, per cui due onde elettromagnetiche, quando interferiscono, producono una figura di interferenza, che nel caso della luce visibile origina macchie luminose alternate con zone buie, in cui non c’è luce, come spiegato in questo video:

Questo principio è alla base dell’interferometro VIRGO, che essenzialmente è un interferometro di tipo Michelson – Morley, strutturato su due bracci perpendicolari lunghi 3 km per VIRGO, 4 km per LIGO (i LIGO sono i due interferometri statunitensi, analoghi per costruzione e funzionamento a VIRGO, solo che i loro bracci sono lunghi 4 km anzichè 3): un fascio laser infrarosso da 25 W, quindi invisibile ad occhio nudo, viene diviso in due componenti uguali da uno specchio semitrasparente, e vengono mandate in uno dei due bracci dell’interferometro. In ciascun braccio una cavità risonante Fabry-Perot formata da due specchi estende la lunghezza ottica da 3 a circa 1200 chilometri per via delle riflessioni multiple della luce e pertanto amplifica la piccola variazione di distanza causata dal passaggio dell’onda gravitazionale. I due fasci di luce laser, provenienti dai due bracci, vengono ricombinati in opposizione di fase su un rivelatore di luce in maniera che, normalmente, non arrivi luce sul rivelatore. La variazione del cammino ottico, causata dalla distanza tra gli specchi che varia, produce un piccolissimo sfasamento tra i fasci e quindi un’alterazione dell’intensità luminosa osservata, proporzionale all’ampiezza dell’onda gravitazionale. In questo schema, però, gran parte della luce torna indietro verso il laser. Per aumentare la potenza disponibile questa luce viene rimandata nell’interferometro da uno specchio di ricircolo, in fase con il fascio incidente, aumentando la potenza luminosa che può raggiungere svariate decine di chilowatt nelle cavità risonanti Fabry-Perot. Una elevata potenza luminosa è importante perché consente un miglioramento della sensibilità di misura.

Schema di un interferometro tipo Michelson – Morley

Il segnale delle onde gravitazionali, visto che è così debole, deve essere ripulito dal “rumore” di sottofondo prodotto da fenomeni esterni, che producono oscillazioni ben maggiori di quelle del segnale che vogliamo isolare; ecco alcune fonti di “rumore” e come minimizzarle o eliminarle:

– vibrazioni del terreno: derivano da micromovimenti del terreno e della crosta terrestre; per evitarle si usano superattenuatori, di cui parlerò più oltre;

– aria: eliminabile creando il vuoto spinto (pressioni dell’ordine di 10^-12 bar) e attraverso un laser stabilizzato

– rumore termico: si toglie usando temperature criogeniche, molto minori di 0 °C.

Il dott. Boschi ci ha poi accompagnato alla sala controllo di VIRGO, da cui viene gestita ogni procedura riguardante il funzionamento dell’interferometro e controllato che tutto funzioni per il meglio: sui numerosi monitor, anche di grandi dimensioni e appesi alle pareti, sono visibili svariati tipi di informazioni: grafici di sensibilità, riprese in tempo reale dei fasci laser che corrono nei bracci, bandiere di colore diverso che identificano i diversi apparati di VIRGO, e molte altre cose tecniche interessanti. Non mancano due orologi, uno con l’ora italiana l’altro con il tempo universale (l’ora di Greenwich, 1 h indietro rispetto a quella italiana, 2 se in Italia c’è l’ora estiva.). Dalla sala di controllo vengono gestiti anche il commissioning, cioè la “messa a punto” e calibrazione di VIRGO, e il locking, una particolare procedura con cui vengono messe in risonanza le cavità dell’interferometro, che viene eseguita quando ci si allontana dalle condizioni operative, cosa che avviene in caso di terremoti di 8° grado o aumento del vento etc; come idea assomiglia alla collimazione di un telescopio newtoniano! In pratica VIRGO lavora bene se i suoi specchi sono correttamente allineati, anzi no, se sono perfettamente allineati.

Dopo la sala controllo, è il momento di recarci al braccio ovest dell’interferometro! Entriamo così nel lungo tunnel, e quello che vediamo ricorda un pò una conduttura dell’acqua: Boschi ci spiega che i fasci laser corrono all’interno di una conduttura di diametro pari a circa 40 cm, sottovuoto a e a temperature criogeniche, e che quello che vediamo è il materiale coibente esterno, necessario per isolare il tutto dalle vibrazioni esterne. E qui scopriamo un record di VIRGO: il suo volume sottovuoto, 7000 metri cubi, è il più grande d’Europa!

Come ultima cosa, Boschi ci porta in un altro edificio dove sono ospitati un modellino di un interferometro e alcuni prototipi dei superattenuatori usati per smorzare le vibrazioni degli specchi: si tratta essenzialmente di sistemi di pendoli in cascata attaccati tramite cavi di acciaio e quarzo a strutture metalliche, muniti di sensori di posizione; gli specchi semitrasparenti di VIRGO sono a loro volta sospesi a questi pendoli, sempre attraverso 4 sottilissimi cavi di quarzo e altrettanti di acciaio. La cosa incredibile è che bastano appena 8 cavi per sostenere il peso di 40 kg di ogni specchio!

Mentre ascoltavo la spiegazione di Boschi… “Ma io questo lo conosco!” – penso – nell’altro gruppo, quello di Marco, che nel frattempo ci aveva raggiunto, trovo l’amico astrofilo Paolo di Roma! Mai più avrei pensato di incontrare anche lui in questa occasione!

Finita la visita a VIRGO, purtroppo è il momento di iniziare il viaggio di ritorno; magari ci torneremo in occasione della prossima Notte dei Ricercatori? Chissà…

[Cliccare sulla seguente foto per accedere alla galleria fotografica]

Vista la complessità dell’argomento, se siete curiosi di approfondire, vi segnalo questi link e video:

Siti web di VIRGO

http://www.virgo.infn.it/

http://www.ego-gw.it/public/virgo/virgo.aspx

Interferometri e onde gravitazionali

Star party di Felizzano, 1 giugno 2019

Anche questo anno sono andata allo star party di Felizzano, organizzato da Tecnosky e Astrobioparco di Felizzano; sono arrivata attorno alle 20.15 a causa di impegni lavorativi nel pomeriggio, e quindi mi son persa la presentazione di Paolo Calcidese dell’Osservatorio Astronomico della Valle d’Aosta del suo ultimo libro “Moon”, che dovrebbe uscire giusto per le celebrazioni in occasione del 50° anniversario dello sbarco del primo uomo sulla Luna. I miei amici che erano già lì dal pomeriggio mi hanno poi detto che la chiacchierata di Paolo è stata molto interessante. Va bè, pazienza… tanto la cosa più importante c’era: un bel cielo sereno! E quindi ho montato in fretta il telescopio, per essere operativa non appena fosse calato il crepuscolo. Le cose però sono andate ben diversamente da quello che speravo: la montatura del telescopio ha deciso di fare i capricci, per cui non riuscivo a fare la procedura di allineamento a tre stelle! E questo perchè sua eccellenza meccanica puntava più o meno nella direzione desiderata, ma non esattamente dove volevo io. Ma a quanto pare è stato un problema comune a tutti gli astrofili presenti, tra cui i due Gianluca, Davide e Alessandro. Dopo vari accidenti lanciati alla montatura, e altri accidenti ulteriori dovuti al fatto che stavo per volare giù da una sedia che mi serviva per arrivare al cercatore del telescopio (mi mancavano giusto quei 5 cm) finalmente attorno a mezzanotte ho lanciato la mia sequenza di pose sulla parte con la stella del Velo del Cigno. Nel frattempo ho scambiato due chiacchiere con gli amici, tra cui Davide, che era felicissimo di riprendere a far foto dopo più di un anno! E mi sono consolata del tempo perduto compiendo qualche osservazione visuale col rifrattore apocromatico 175 /1400 dell’osservatorio assieme agli amici genovesi Alessandra e Attilio:

M 27 nebulosa planetaria nella Volpetta

M 13 ammasso globulare in Ercole

M 11 ammasso aperto nello Scudo

Epsilon Lyrae stella “doppia – doppia” perchè ognuna delle due componenti visibili a bassi ingrandimenti sono a loro volta stelle doppie se osservate ad alti ingrandimenti

M 71 ammasso globulare nella Freccia

Giove e i suoi quattro satelliti medicei; notevoli le bande equatoriali e le caratteristiche striature, e si vedeva anche la Grande Macchia Rossa!

E per non farci mancare nulla, abbiamo osservato anche un magnifico Saturno attraverso un rifrattore apocromatico Tecnosky 150 su montatura Celestron CGEM.

Mentre il mio telescopio raccoglieva i fotoni dal Velo, ne ho approfittato per riprendere due sequenze di immagini destinate ad altrettanti time lapse e star trail, puntando la macchina fotografica prima verso sud poi verso la stella Polare.

E nonostante le tribolazioni iniziali, alla fine la nottata è stata proficua!

[Cliccare sulla foto per accedere all’album]

Ed ecco quello che ho combinato: (la strumentazione usata e l’elaborazione sono indicate poco più in basso, subito prima del video)

star trail guardando verso la stella Polare: 229 esposizioni da 30 s 800 ISO

star trail animato guardando verso sud: 201 esposizioni da 30 s 800 ISO

Ed ecco il video ottenuto montando le stesse foto delle riprese sopra!

Canon EOS 1300D + Samyang 8 mm fish – eye + treppiede RPOptix T1

Time lapse e star trail animato guardando verso la stella Polare: 229 esposizioni da 30 s 800 ISO

Time lapse e star trail animato guardando verso sud: 201 esposizioni da 30 s 800 ISO

Elaborazione: Darktable, FFMpeg, GIMP, Starstax, Openshot

Musica: Inspiration – Akashic Records