Occultazione di Giove e dei satelliti medicei fotografata da Christian Fattinnanzi
Invito a osservare le occultazioni lunari e asteroidali
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, redatte
dalla IOTA ed adattate da me alla realtà europea/italiana, vogliono descrivere le basi di
quest’attività osservativa e le tecniche per osservarle. Possono aiutare il lettore a decidere
se esplorare ulteriormente l’argomento sotto i suoi diversi aspetti.
IOTA
La IOTA (International Occultation and Timing Association) è un’associazione di volontari
che predice, raccoglie, analizza e pubblica le osservazioni di occultazioni. Ci sono molte
risorse disponibili per aiutarvi a cominciare questa avventura. La UAI, Unione Astrofili
Italiani tramite la sua Sezione Occultazioni, è pienamente in sintonia con la IOTA. Alla fine
del documento ci sono i riferimenti alla IOTA per approfondirne la conoscenza.
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, bloccandone
temporaneamente la luce. Ogni occultazione si può vedere solo nel 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
di stelle da parte di comete e degli oggetti trans-nettuniani (TNO), che sono oggetti della
fascia di Kuiper (KBO) e altri. Queste ultime sono simili alle asteroidali, ma sono più difficili
da osservare.
Occultazioni lunari.
Osservare le occultazioni lunari è divertente, ma non è oggi così importante
scientificamente come nel passato. Tuttavia la loro osservazione costituisce ancora
un’ottima palestra per i principianti che devono apprendere come eseguire rigorosamente
un’osservazione scientifica. All’inizio, si osserva 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 un aiuto semplice per identificare
l’area del cielo in cui si trova la stella che verrà occultata.
Stella
Figura 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 vista 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 non è illuminato dal Sole fino alla Luna
Piena. 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.
I principianti dovrebbero cominciare a 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 muoversi 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.
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
.
Figura 2. La geometria di una radente: la proiezione del bordo lunare sulla Terra.
Figura 3. Mentre la Luna si muove, la stella scompare e riappare dietro le montagne e la valli del bordo.
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 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 (diversamente dal caso dalle radenti). Un osservatore si deve attendere 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 5, si nota come più osservatori possono 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 vicino con una sonda!
Cosa serve in termini di conoscenza e di strumentazione
La cosa più importante è registrare e determinare gli istanti di ogni variazione nella luce
della stella. Una video camera e una titolatrice che inserisce il tempo preso da un GPS
(GPS time inserter) sono gli strumenti migliori 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 anche avere la capacità di riconoscere le stelle nel cielo, un telescopio con o
senza un motore d’inseguimento e un accesso ad internet (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 alla stella
occultata che potrebbe avere 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.
b.
c.
d.
Un telescopio
Un registratore per la voce a nastro o digitale
Un ricevitore radio sulla frequenza del segnale orario DCF 77 o un GPS
La previsione del tempo del fenomeno dal posto di osservazione
Si comincia osservando una stella che sta per essere occultata dalla Luna, registrando il
tempo del fenomeno e poi riportando i dati della vostra osservazione su moduli appositi e
inviandoli alle organizzazioni che li raccolgono (vedi più avanti).
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 (www.asteroidoccultation.com) 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
www.poyntsource.com/New/Global.htm 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.
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 (per
esempio una Watek), 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.
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 richiederanno un viaggio: solo poche volte all’anno l’ombra (larga 20-250
km) passerà proprio solo la vostra casa! Essendo disposti a muovervi avrete 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).
Occultazione lunare totale: Due fotogrammi che mostrano l’uso del Time inserter GPS
Sinistra: la stella poco prima di essere occultata dalla Luna. Destra: 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
Sinistra: Si legge 3h 47m 30,571s, 26 Marzo 2010
Destra: si legge 3h 47m 30,607s, 26 Marzo 2010, cioè 0,033 secondi più tardi.
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 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
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
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 occultazione definita “miss” (nessuna occultazione visibile) può sembrare un
fallimento 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 c’è 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 stalla 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 intermittentemente 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 anche a 4 oltre 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. Eventi
parziali (con la stella che non scompare o riappare istantaneamente, ma gradualmente)
possono talvolta essere osservati. Può trattarsi in tali casi dell’occultazione 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 come proiettata sulla Terra più la Luna è bassa
sull’orizzonte, più lunga sarà la loro proiezione.
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 +/- un minuto dell’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!
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 una 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, analogamente al caso delle
occultazioni lunari radenti.
Che me ne viene in tasca dall’osservare le occultazioni?
Certamente, non soldi! L’osservazione delle occultazioni è principalmente il risultato di
astronomi non professionisti che lavorano 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 altri 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 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 rapidamente 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 l’uso di un computer
portatile sembra il metodo ideale di registrare il tempo utilizzando un’applicazione che
gestisca una scheda di acquisizione, bisogna sapere che il sistema può avere dei ritardi
interni fino un decimo di secondo. L’astrofilo austriaco Gerhard Dangl, sul suo sito web
spiega come fare a ottenere timing corretti con un laptop:
http://www.dangl.at/menu_gge.htm
L’importanza del timing e della vostra posizione sul suolo.
Il tempo è il fattore più importante nelle osservazioni di occultazioni per due ragioni. Prima
ragione: dovete determinare il tempo più accurato possibile delle vostre osservazioni.
Seconda ragione: avete bisogno di tempo per pianificare l’osservazione. Bisogna definire
una scaletta: scegliere il posto dove osservare (se non è casa), raggiungerlo, garantire la
sicurezza dell’osservatore (cani randagi, malintenzionati, sempre meglio avvertire i
Carabinieri…), preparare il telescopio e tutta la strumentazione necessaria, essere pronti
ad affrontare gli imprevisti, individuare la stella occultata e finalmente osservare
l’occultazione. Sono molti i fattori che possono alterare questa scaletta. Inoltre la posizione
del telescopio dev’essere nota almeno entro ±100 metri per le occultazioni asteroidali e
±10 metri per quelle lunari totali o radenti. Anche l’altezza s.l.m. dev’essere nota entro ±5
metri. Il time inverter GPS mostra le coordinate sul video, oppure queste si possono
determinare con un ricevitore GPS portatile e/o con una mappa topografica online (per
esempio Google Earth).
La riduzione dei dati
I dati osservativi prodotti dalle vostre osservazioni si posso ridurre con programmi dedicati
come LiMovie o Tangra che leggono il file video con la registrazione (tipicamente in
formato AVI) e lo analizzano per identificare gli eventi di occultazione. Entrambi i
programmi sono gratuiti, molto precisi e semplici da usare: potete imparare a usarli
facilmente da soli. Inoltre sono usati da molti astrofili esperti cui si possono rivolgere
eventuali richieste di chiarimento. Un’ottima guida all’uso di questi strumenti si trova sul
sito dell’associazione Neozelandese:
(http://occultations.org.nz/videotime/RASNZ_VideoOccManual_V1_2.pdf)
Qui sopra vedete la curva di luce di una stella prima, durante e dopo un’occultazione.
Entrambi i grafici sopra mostrano la caduta della luce di una stella dovuta al passaggio,
durato 13 secondi, dell’asteroide 372 Palma davanti alla stella
A sinistra, la curva analizzata da LiMovie. Si vedono chiaramente i fotogrammi
corrispondenti alla scomparsa e alla ricomparsa della stella (ogni punto blù rappresenta un
fotogramma video, a intervalli di 0,033 s)
A destra la stessa analisi con il programma Tangra in cui i punti verdi rappresentano le
misure di una stella di campo la cui luminosità rimane costante.
L’importanza dei riduttori di focale
Trovare la stella occultata rappresenta la maggiore difficoltà nel caso di occultazioni
asteroidali. È bene usare il campo visivo più ampio possibile specialmente in caso di stelle
deboli. A questo scopo è molto utile un riduttore di focale, senza il cui uso il tempo per
trovare la stella può diventare molto lungo o rendere l’osservazione impossibile se non si è
abituati a farlo o si ha poco tempo a disposizione.
Fonti di informazioni utili
La prima fonte di informazione da usare è certamente il Manuale della IOTA. Potete
andare anche sul sito della IOTA per le informazioni chiave, i metodi da usare e i nomi
delle persone più esperte da consultare. La IOTA pubblica il Journal of Occultation
Astronomy (JOA) che documenta tutta l’attività svolta dai membri dell’associazione.
Ottenere suggerimenti e comunicare cogli altri appassionati
La IOTA fornisce un servizio IOTA list server:
(https://groups.yahoo.com/neo/groups/IOTAoccultations/info) che può essere usato per
comunicare tempestivamente con gli altri osservatori in caso di eventi importanti. Lo si può
usare anche per raggiungere persone chiave e ottenere suggerimenti. NON È UNO
STRUMENTO PER CONVERSAZIONI BANALI. La pianificazione e il coordinamento tra
osservatori locali dovrebbe essere fatto tramite telefono, email o altri strumenti di
comunicazione; la migliore comunicazione è quella diretta (e magari visiva tramite Skype).
Ma lo IOTA list server può essere un aiuto importante per ottenere risposte a domande in
caso stiate incontrando difficoltà specifiche. Contiene molte foto, file, grafici e cartine che
possono già contenere la risposta alle vostre problematiche: studiatele bene prima di
chiedere aiuto.
I risultati delle osservazioni
Esistono appositi moduli per registrare e inviare le vostre osservazioni delle occultazioni
sia lunari che asteroidali. Sono stati preparati sulla base di un’esperienza pluriennale e
richiedono l’informazione minima e sufficiente per rendere utili le vostre osservazioni.
I moduli per le occultazioni asteroidali si trovano qui:
http://www.asteroidoccultation.com/observations/Forms/AsteroidReportForms.html
Quelli per le occultazioni totali sono in formato Excel e li trovate qui:
http://www.timerson.net/IOTA/LunarOccultationReportFormV2.0c3.xls
Questi moduli sono anche descritti nel Manuale IOTA. Tramite il programma Occult
Watcher potete anche fornire l’informazione per molti dei campi richiesti dai moduli.
Riconoscimenti
Oltre al semplice piacere che si prova nel fare queste osservazioni, il vostro lavoro può
portarvi a essere citati in una pubblicazione scientifica o anche come co-autori di un
articolo tecnico; può anche produrre una scoperta che vi verrà accreditata da qualche
società astronomica professionale. Spesso lavori basati sulle osservazioni delle
occultazioni sono presenti nei congressi scientifici. Alcuni astrofili hanno avuto anche il
riconoscimento di vedere il proprio nome assegnato a un nuovo asteroide o hanno
ricevuto il riconoscimento dell’Homer DaBoll Award assegnato dalla IOTA a che consegue
risultati importanti in questo campo.
Associarsi alla IOTA
L’International Occultation Timing Association sarà ben lieta se aderite. Pagando la quota
d’iscrizione (per la Sezione Europea si tratta di 20 Euro all’anno) si ha accesso la gruppo
IOTA su Yahoo e dà diritto a ricevere il periodico JOA in formato PDF. Va detto che tutti i
servizi offerti ai membri della IOTA sono forniti gratuitamente da altri membri IOTA. Si ha
bisogno solo del tempo dedicato da ognuno alle osservazioni e/o alla loro analisi e
pubblicazione.
Riferimenti
IOTA
IOTA–ES
Planoccult
Manuale IOTA
IOTA VTI GPS TI
Occult Watcher
LiMovie
Tangra
IOTA List Server
Homer Daboll Award
http://www.occultations.org
http://www.iota-es.de/
http://vps.vvs.be/mailman/listinfo/planoccult
http://www.poyntsource.com/IOTAmanual/Preview.htm
http://videotimers.com/home.html
http://www.hristopavlov.net/OccultWatcher/OccultWatcher.html
http://www005.upp.so-net.ne.jp/k_miyash/occ02/limovie_en.html
http://www.hristopavlov.net/Tangra/Tangra.html
http://tech.groups.yahoo.com/group/IOTAoccultations/
http://asteroidoccultation.com/observations/DaBollAward/DaBoll.htm
