20 settembre 2018

All'inseguimento della Giacobini-Zinner

Sui giornali, nelle ultime settimane, si sente parlare di una fantomatica "cometa verde" che sta solcando i nostri cieli, visibile in un binocolo: nulla di più vero!

Questa cometa è la 21/p Giacobini-Zinner: 21/p sta per la ventunesima cometa periodica (la "p") scoperta dalla Halley in poi. Giacobini e Zinner sono invece i cognomi dei due scopritori: il primo la scoprì nel 1900, perdendone poi le tracce, mentre il secondo la ritrovò nel 1913. 

Immagine correlata
Il periodo orbitale di questa cometa è relativamente breve, poco più di sei anni e mezzo, con un'orbita che la porta tra una distanza minima simile alla distanza Terra-Sole e una distanza massima vicina all'orbita di Giove. Siccome il periodo orbitale di cui sopra è quasi la metà del periodo orbitale di Giove, segue che ogni due orbite circa i due corpi si trovano relativamente vicini tra di loro: la gravità del pianeta gigante, quindi, perturba notevolmente l'orbita, che di conseguenza è tutt'altro che stabile. 

Avvicinandosi al Sole raramente diventa più luminosa della magnitudine 8,  complice il fatto che il perielio non è poi così vicino e che il nucleo è di soli 2km di diametro. Questa magnitudine la rende troppo debole per essere visibile ad occhio nudo, ma abbastanza luminosa per essere vista, almeno come un batuffolino, in piccoli binocoli. L'avvicinamento di quest'anno è stato particolarmente favorevole: è arrivata ad una distanza minima di circa 60 milioni di Kilometri, più o meno la distanza che ci separava da Marte durante l'opposizione del 27 luglio, arrivando alla magnitudine 7. Casualmente, proprio nei giorni di massimo avvicinamento, mi trovavo all'osservatorio. Come resistere alla tentazione di immortalarla? Il primo scatto l'ho fatto con la mia reflex, utilizzando un semplice obiettivo da 50mm a f/2 e una posa di soli 4s: la cometa si vede! In alto a sinistra si vede anche M37, uno dei tre ammassi più luminosi della costellazione dell'Auriga.


Facendo un lieve salto di qualità passiamo dall'obiettivo da 50mm al riflettore da 80cm. Sommando pose per circa un'ora, questo è il risultato:

Il colore non è quel verde intenso che si è visto in giro per il web, perché l'ho ripresa con una telecamera in bianco e nero, mentre il colore è stato ricavato dalle riprese fatte con la reflex collegata al rifrattore da 25cm, meno sensibile di una telecamera apposita. Ho scelto di non usare i filtri RGB, perché con il rapido movimento della cometa sarebbero uscite delle stelle che cambiavano colore di posa in posa, con un risultato finale decisamente brutto.

Ma a cosa è dovuto quel verde-azzurro di cui si parla tanto? La cometa è composta da molti materiali che alla luce del sole sublimano, liberando nello spazio dei gas come anidride carbonica, ammoniaca, metano. Tutte queste sostanze, colpite dalle radiazioni solari, si ionizzano emettendo luce, in particolare nelle frequenze del blu-verde. Una parte della coda, invece, è più di colore grigiastro: è composta infatti da piccoli frammenti di polvere che si staccano dalla cometa, disperdendosi nello spazio. E' proprio da questi frammenti che si formano le stelle cadenti!

Per ottenere una visione più dettagliata dei dintorni del nucleo si può elaborare una sua foto applicando un filtro cosiddetto di "gradiente rotazionale": un nome complicato per una procedura molto semplice, che consiste nel duplicare la foto, ruotarla di un angolo (10-15°) e sottrarre le due immagini. In questo modo si evidenziano le caratteristiche radiali della cometa, come la coda o i getti di gas uscenti dal nucleo. 


In questa foto il sole si trova a sinistra: infatti da quel lato si trova una nube di gas, presumibilmente proveniente dal lato diurno della cometa, più soggetto alla radiazione solare. Dalla parte opposta si estende invece la lunga coda. Il campo inquadrato è molto piccolo, circa un terzo del diametro della luna piena. In realtà la coda si estende per quasi 6° di cielo, più o meno 40 volte la lunghezza che vedete in foto. Per finire, vi mostro anche una ripresa effettuata con il telescopio da 25cm, che mostra il rapido movimento in cielo della cometa nel corso di un'ora:


Anche se è in graduale allontanamento, la cometa sarà ancora visibile con piccoli strumenti per diverse settimane: vi lascio il link a TheSkyLive, dove potete trovare la sua posizione in diretta, e vi auguro buona caccia!

1 agosto 2018

TESS, il cacciatore di esopianeti (e cosa c'entra l'osservatorio di Campo Catino)

Il campo inquadrato da Kepler.
Dopo l'enorme successo della missione Kepler, che ci ha permesso di scoprire che gli esopianeti sono veramente tanti, era necessaria una nuova missione di questo genere, ma che coprisse una zona di cielo più ampia. La zona scandagliata da Kepler, infatti, è di soli 107 gradi quadrati: basta un pugno chiuso a braccio teso per coprirla completamente. Tenendo puntato il suo strumento da 80cm per mesi e mesi in questa zona di cielo, aspettando pazientemente che un pianeta passasse oscurasse la sua stella, sono stati scoperti oltre quattromila esopianeti. 


Campo di vista di Kepler confrontato con quello di TESS
Quella zona di cielo, però, è troppo piccola e i pianeti scoperti spesso troppo lontani per essere studiati in altri modi. TESS, Transiting Exoplanets Survey Satellite, entra in gioco proprio qui: le sue osservazioni saranno incentrate su stelle di dimensioni simili a quelle del Sole, in un raggio di circa 200 anni luce. Utilizzerà, esattamente come Kelper, il metodo dei transiti, osservando il calo di luminosità dovuto a un pianeta che oscura parzialmente la sua stella madre. TESS è relativamente piccolo e leggero: meno di 400kg. E' dotato di quattro telecamere con obiettivi del tutto simili a teleobiettivi fotografici, con un diametro di 105mm e rapporto focale pari a  1.4. Questi quattro telescopi messi insieme inquadreranno una zona di cielo di circa 20°x90°, quasi 20 volte maggiore di quella di Kelper! 

TESS in tutto il suo splendore
L'orbita scelta per queste osservazioni scientifiche è molto particolare: molto ellittica ed inclinata, si trova in risonanza 2:1 con la Luna. Ciò significa che per ogni orbita lunare TESS ne compie due, in modo che la luce della Luna non disturbi le osservazioni. Un fatto curioso è che per arrivare all'orbita designata la piccola sonda si è fatta dare una spinta gravitazionale dal nostro satellite, cosa che non succedeva da parecchio tempo!

La particolare orbita di TESS

Ogni settore verrà osservato per un totale di 27 giorni (escluse 5 ore ogni orbita di 13 giorni per il downlink dei dati), dopodiché TESS cambierà orientamento e passerà a quello successivo. Nel corso di due anni mapperà oltre l'80% della volta celeste, mandando a Terra, si presume, decine di migliaia di candidati. Come accennato prima, essendo i telescopi di piccolo diametro, la ricerca si concentrerà su stelle di dimensione solare o quasi, relativamente vicine al nostro Sistema Solare. Il filtro di cui sono dotati gli strumenti, infatti, è un passa-banda compreso tra il rosso e l'infrarosso, per massimizzare il segnale proveniente proprio dalle stelle piccole. Il fatto che le ottiche di TESS siano tutto sommato modeste fa sorgere un altro problema. Osservate questo campo stellare, il primo inviato a terra dal satellite:

La prima immagine inviata da TESS, che inquadra un pezzo di Via Lattea

In alcuni punti le stelle sono così vicine da essere quasi fuse e indistinguibili, a causa della ridotta risoluzione dello strumento! Registrare un calo di luce quindi non è sufficiente, bisogna andare più a fondo: servono osservazioni mirate che consentano di distinguere la stella che ospita effettivamente un pianeta dalle stelle vicine, ed escludere ogni contaminazione dovuta ad eventuali stelle variabili vicine. Per questo TESS è affiancato dal TFOP, Tess Followup Observing Project, nel quale rientra anche l'osservatorio di Campo Catino (e di conseguenza io!). 

Il TFOP è composto da 5 gruppi di che si occupano di diversi campi di ricerca:
  • SG1: ricerca di falsi positivi, per capire se l'evento osservato è dovuto a una stella variabile vicina
  • SG2: osservazioni spettroscopiche per caratterizzare meglio la stella che ospita un candidato
  • SG3: osservazioni ad alta risoluzione per capire se ci sono stelle molto vicine al target, oppure se quest'ultimo è un sistema multiplo
  • SG4: osservazioni spettroscopiche per studiare il pianeta con il metodo delle velocità radiali, sfruttando l'effetto doppler
  • SG5: osservazioni dallo spazio con telescopi come Hubble, Cheops e JWST (si spera)
Il gruppo SG1 è quello in cui l'OACC è coinvolto, ci occupiamo quindi di assicurarci che l'evento osservato non sia causato da stelle variabili. Un primo, grande setaccio che serve a non passare ai team di ricerca successivi pianeti che in realtà non esistono: è uno sporco lavoro, ma qualcuno deve pur farlo! 

Una tipica immagine ripresa da Campo Catino

Questo è un esempio di dati che raccogliamo: la stella verde indicata con T1 è il target individuato dal telescopio KELT, una survey a terra per la ricerca di pianeti, che è stata utilizzata dal team SG1 come "allenamento". Facendo una curva di luce della stella, confrontandola con le stelle segnate in rosso, si nota che questa non varia di luminosità. La stella vicina invece, la T2, cala del 5%! Questo è ciò che si dice NEB, o falso positivo. Questa stellina è una stella parecchio più grande del Sole, e un calo del 5% significa che davanti a questa è passato un oggetto almento 4-5 volte più grande di Giove, troppo per un pianeta.

Curva di luce delle stelle T1 e T2

Questo, ovviamente, era solo un test, quindi niente esopianeti per noi. Tess però ha da poco iniziato le osservazioni scientifiche: nel giro di pochi mesi saremo letteralmente sommersi da candidati esopianeti! L'obiettivo scientifico primario della missione sarà quello di identificare e misurare le masse di 50 pianeti di raggio inferiore a 4 volte quello terrestre. Ci riuscirà? Staremo a vedere!



24 luglio 2018

Come funzionano le eclissi di Luna e perché quella del 27 luglio è particolare

Avrete tutti sentito parlare dell'eclissi lunare che avverrà il 27 luglio 2018, spero! E ne avrete anche lette di tutti i colori, dalla "luna di sangue" alla "terra al buio per 103 minuti", dai soliti giornali che non perdono un'occasione per scrivere titoli accattivanti quanto scorretti scientificamente e moralmente. Questa non è la prima volta che spiego come funziona un'eclissi di luna: mi è sembrato però il caso di fare un ripassino per tutti i nuovi lettori di questo blog e della mia pagina facebook, magari approfondendo un po' l'interessante fisica che si nasconde dietro questo suggestivo fenomeno astronomico.

Un'eclissi di Luna ha un'origine prettamente geometrica: quando dal punto di vista della Luna la Terra copre completamente il Sole, avviene un'eclissi. In poche parole, la Luna si immerge nel cono d'ombra che la Terra proietta nello spazio, bloccando i raggi solari incidenti. Detto così sembra quasi che dovrebbe esserci un'eclissi di sole a ogni luna nuova e un'eclissi di Luna a ogni luna piena! Perché mai non succede? Se il piano orbitale della Luna fosse perfettamente parallelo all'eclittica, ovvero il piano dell'orbita terrestre, vedremmo eclissi tutti i mesi (e forse non sarebbero eventi così suggestivi). In realtà l'orbita lunare è inclinata di circa 5°, quanto basta per impedire le eclissi in periodi che non siano quelli favorevoli, ovvero quando la luna piena o la luna nuova avvengono lungo la linea dei nodi, come nella figura qui sotto:


Da wyomingstargrazing.com

Tornando all'ombra terrestre, questa non è semplicemente un cilindro di buio che si estende nello spazio, perché il Sole non è puntiforme! L'ombra della Terra, infatti, si divide in tre zone principali:

1) La zona in cui il Sole è coperto completamente dalla Terra, detta Ombra
2) La zona in cui il Sole è coperto parzialmente dalla Terra, detta Penombra
3) La zona in cui il sole è coperto parzialmente dalla Terra perché questa è troppo lontana, e si chiama sempre Penombra
Nella figura qui sotto ho passato molto tempo del pomeriggio che dovrei passare a studiare fisica dell'atmosfera per rappresentare ciò che ho appena spiegato: spero renda bene l'idea.


La Luna, quando avviene un'eclissi totale, si immerge completamente nell'ombra. La luce solare, quindi, viene totalmente bloccata... Oppure no? Se la Terra fosse un pianeta senza atmosfera sarebbe così, e noi non esisteremmo. Quindi durante le eclissi lunari non si vedrebbe la Luna, non solo perché non verrebbe colpita dalla luce, ma perché non ci sarebbe nessuno abbastanza vivo per vederla. Per fortuna però il nostro sottile guscio di azoto e ossigeno non solo ci permette di sopravvivere, ma anche di vedere la Luna quando non dovrebbe in teoria ricevere luce!

Il segreto di tutto ciò sta nella rifrazione, lo stesso principio che fa funzionare i nostri cari telescopi rifrattori. Quando la luce passa da un mezzo di propagazione all'altro, ad esempio dal vuoto dello spazio all'atmosfera terrestre, subisce una deviazione. Inoltre, questa deviazione è diversa a seconda della lunghezza d'onda, ovvero il colore, della luce: più o meno quello che succede in  un prisma in vetro. In particolare, le lunghezze d'onda del rosso vengono "piegate" verso l'interno del cono d'ombra, mentre quelle verso il blu vengono sparate fuori da quest'ultimo. Questa bellissima illustrazione presa da wikimedia commons rende bene l'idea di cosa stia succedendo: letteralmente una copertina dei Pink Floyd.


Quando la Luna finisce nell'ombra terrestre, quindi, capita proprio nella zona in cui i raggi solari nel rosso vengono deviati e concentrati, donando al nostro satellite un magnifico colore rosso scuro. In pratica, è come se la luce di tutti i tramonti terrestri venisse spalmata sulla superficie selenica! Appena prima della totalità, invece, si osservano tonalità blu, perché questa luce viene proiettata nella penombra terrestre.


Ma perché quest'eclisse viene definita la più lunga del secolo? E' la fortunata combinazione di due fattori: il primo è che sarà un'eclissi particolarmente "centrale", nel senso che la Luna attraverserà quasi il diametro dell'ombra terrestre, ovvero il percorso più lungo attraverso quest'ultima. Inoltre, dato che la Luna si troverà in apogeo, il punto più lontano dell'orbita, viaggerà un po' più lentamente della media, portando la lunghezza di quest'eclisse a ben 103 minuti!


Su questo sito ho impostato una simulazione di come apparirà l'eclissi da Guarcino, perché do per scontato che vi farete trovare tutti quanti alla serata organizzata dall'osservatorio di Campo Catino!


2 luglio 2018

L'astrologo: un incontro ravvicinato

Spesso durante le serate pubbliche di divulgazione capita di incontrare soggetti strani: uno di quelli che da più soddisfazione, però, è proprio lui, l'astrologo. 


Non proprio questo astrologo, ma la sostanza del discorso non cambia.

Ciò che segue è tratto da una storia vera ed è stato solo in piccola parte romanzato, per il semplice fatto che è molto difficile rendere su un testo scritto lo strettissimo accento ciociaro della persona in questione.


Durante una serata osservativa nel mistico paese di San Donato in Val Comino, tra le solite persone che mettono le dita nell'oculare e che non distinguono le stelle dai pianeti, compare un signore di mezza età esordendo con:


"Buonasera, si vede qui Saturno?" 


Ovviamente gli rispondo sì, perché non eravamo di certo arrivati fin lì per mangiare un panino con la porchetta (anche se alle 21 di sabato sera sarebbe stata cosa gradita).


"Ah, finalmente posso vederlo in faccia, mannaggia a lui, mi sta causando fin troppi problemi!"


"Come dice?" 


gli chiedo educatamente. In realtà, in qualche meandro del mio cervello, sapevo già dove sarebbe andato a parare.

"Lei sa cosa rappresenta Saturno nell'astrologia?" 


Nello stesso meandro di cervello di cui sopra ho sperato che fosse soltanto una delle persone che non conoscevano la differenza tra astronomia e astrologia, che purtroppo sono davvero tante, nascoste dove meno te lo aspetti. 


"Sa, Saturno è quel pianeta che quando entra nel tuo segno causa solo problemi, distrugge tutto, fa macelli e cose del genere!"


"Ah, non lo sapevo, purtroppo studio fisica e non sono pratico di questi argomenti"


"Ma quindi si vede Saturno?" chiede con insistenza.


In quel momento il pianeta era coperto da un banco di nubi particolarmente fastidioso, che rendeva la vista nell'oculare tutt'altro che spettacolare. Glielo spiego, ma lui vuole provare a vedere lo stesso.


"Non si vede nulla!"


Il mio infinito autocontrollo mi ha impedito, per fortuna, di ripondergli con un sonoro " graziealca' ". Il signore, disposto ad aspettare fior di minuti pur di vedere Saturno, resta alla nostra postazione ad intrattenerci con i suoi magnifici discorsi.


"Porca miseria, sono anni che Saturno sta nel Sagittario e non se ne vuole andare, mi causa un sacco di problemi! Speriamo che se ne vada quest'anno."


Già, speriamo che la meccanica orbitale funzioni anche l'anno prossimo!


"Signore, ma è conscio del fatto che in questo momento Saturno non si trova nel Sagittario, ma nel Serpentario?"


La mia indole un po' stronza a quel punto si era risvegliata, pronta a distruggere ogni convinzione astrologica di quel signore. 

"Ma cosa dice, Saturno si trova nel Sagittario! E cos'è adesso questo Serpentario?"


Nel caso non lo sapeste, le costellazioni dello zodiaco, ovvero le costellazioni che durante l'anno vengono attraversate dal Sole, sono ultimamente diventate tredici. E per ultimamente intendo qualche migliaio di anni, visto che la precessione degli equinozi ha fatto sì che l'eclittica passasse per questa costellazione chiamata Ofiuco, o Serpentario. Ovviamente questa non è mai stata considerata dagli astrologi di professione, che si sono sempre limitati alle dodici costellazioni "canoniche". Peccato, chissà quante prospettive si sarebbero aperte per Paolo Fox potendo inventarsi previsioni per un nuovo segno zodiacale!


"E' da un po' di tempo che il Serpentario è una costellazione dello zodiaco."


"Caspita, e tutte quelle riviste, tutti quei calendari, tutte le effemeridi sono sbagliate?"


Dal telescopio posto qualche metro più in là echeggia la voce di Ugo, ricercatore dell'osservatorio astronomico, che stavo aiutando in questa osservazione pubblica:


"Sono fatti solo per fare soldi!"


Il signore ha probabilmente iniziato a sentirsi colpito nel profondo, tanto da dover precisare la sua posizione in merito:


"Ma io la sento l'influenza negativa di Saturno, la percepisco! Sono anni che faccio previsioni, sono addirittura andato nei cimiteri a vedere le date di nascita delle persone che erano morte in modo strano per capire cosa fosse successo!"


Quest'ultima affermazione mi ha lasciato una sensazione mista tra divertimento ed inquietudine. Altro che Sherlock Holmes, questo signore riesce a prevedere la morte di una persona che è già morta!


"Lei non la sente l'influenza negativa? Saturno non le ha mai causato problemi?"


"No signore, non ho mai avuto modo di parlare con lui, ma perché dovrebbe avere qualcosa contro di me? In fondo è solo una palla di gas a un miliardo e seicento milioni di kilometri da noi.


"Insomma, secondo lei i pianeti non ci influenzano?"


"No."



"Io in ogni caso ci credo, la sento la sua influenza."

"E vabbè, so' cose che capitano."


Ho cercato di liquidarlo con questa frase, visto che era un quarto d'ora buono che si intratteneva con noi con questi discorsi diventati ormai un po' ripetitivi. Nonostante ciò ha cercato, nella sua infinita saggezza, di fare le previsioni del tempo:


"Secondo me tra dieci minuti il cielo si libera, così finalmente posso vederlo. Ci vediamo dopo, allora!"

Inutile dire che nel giro di pochi minuti, proseguendo nel suo prevedibile moto, Saturno è sparito sotto l'orizzonte, mentre il signore non è più tornato. 

25 giugno 2018

La tempestona di sabbia su Marte

Marte, come sappiamo tutti, è un pianeta relativamente tranquillo ricoperto di sabbia e roccia. A parte delle lievi brezze di anidride carbonica, pochi fenomeni atmosferici riescono a raggiungere scale continentali o addirittura globali. 

Nell'immagine di destra si vede una tempesta di sabbia.

Le tempeste di sabbia marziane sono tra questi fenomeni: con i cambiamenti stagionali si formano spesso delle tempeste di polvere nelle regioni pianeggianti del pianeta, e sono ben documentate da parecchi decenni, da quando la strumentazione terrestre e le sonde spaziali hanno permesso di riprendere il pianeta con costanza per poterne studiare i cicli atmosferici. 

Per qualche processo ancora non perfettamente compreso, alcune di queste tempeste di sabbia crescono a dismisura, arrivando a coprire l'intero pianeta. In genere, tempeste globali di tale entità avvengono una volta ogni decina d'anni. Sono state già osservate nel 2001 e nel 2007, e proprio quest'anno se n'è innescata una nuova!  In questa Gif si vede come è cresciuta nel corso di poche settimane, interessando le zone esplorate dai rover Curiosity e Opportunity.


Ma se ci trovassimo su Marte durante una di queste tempeste, quindi, cosa vedremmo e cosa ci succederebbe? Diciamo subito che la cinematografia ha dato un'immagine sbagliata della pericolosità delle tempeste marziane. In film come The Martian si vedono costruzioni e astronauti portati via dal vento, colpiti da sassi di diversi centimetri di diametro. In realtà, vista la bassissima pressione atmosferica su Marte (circa un centesimo della pressione atmosferica terrestre), un vento che soffia a centinaia di kilometri orari non riuscirebbe a smuovere oggetti più pesanti dei granelli di polvere. Nonostante ciò le tempeste di polvere restano comunque pericolose, soprattutto per motivi energetici, come spiegherò tra poco.

Il rover Curiosity ci ha inviato delle interessanti riprese di quanto sia calata la visibilità nel cratere Gale, che si trova tra l'altro in una regione marginale della tempesta che sta infuriando.


Simulazione dell'oscuramento del Sole dovuto alla tempesta
Il rover Opportunity, purtroppo, è quello che sta rischiando di più: nonostante sia già sopravvissuto a delle tempeste di sabbia, la tempesta in atto ha oscurato quasi del tutto il Sole e le batterie del rover non riescono a caricarsi come si deve. Se la tempesta non cessa in fretta, i riscaldatori che tengono al caldo le batterie smetteranno di funzionare, e Opportunity si spegnerà, senza energia elettrica. L'unica nota "positiva" della situazione è che durante le tempeste di polvere la temperatura sul terreno aumenta di molto, basti pensare che dalle parti di Curiosity sono stati toccati i 3°C in pieno giorno, che sono molto sopra la media. 

E da Terra cosa si vede, invece? Questo è un confronto tra due riprese fatte da me a distanza di pochi giorni: come si può notare, nonostante le zone di Marte inquadrate siano diverse, il contrasto con le zone scure del pianeta è calato tantissimo. E' proprio una fortuna che questa tempestona sia capitata proprio durante l'opposizione di Marte più favorevole dal 2004!


Nonostante la preoccupante situazione del piccolo rover, questa tempesta di polvere è un'occasione imperdibile per comprendere le dinamiche di questi fenomeni atmosferici. Attorno a Marte, infatti, sta orbitando una flotta di ben 6 sonde che studierà nel dettaglio l'evoluzione della tempesta, la composizione della polvere e le ripercussioni sui vari strati atmosferici. Sono misure cruciali per capire in quali pericoli incorreranno gli astronauti in missione sul pianeta rosso: la polvere è abbastanza sottile da infilarsi nelle tute? Il Sole è talmente oscurato da rendere inutili i pannelli fotovoltaici? Tutte questioni di cui si deve tener conto, se si vuole mettere piede fuori dal pianeta Terra, cosa che, si spera, avverrà nei prossimi decenni.