Come cercare e scoprire un nuovo asteroide

Potresti scoprire anche tu un asteroide stasera. La tecnologia digitale e la rivoluzione delle CCD hanno dato agli astronomi dilettanti la possibilità di farlo. A prima vista, queste potrebbero non sembrare affermazioni fondate. Dopo tutto, potresti scoprire anche una stella nova, una supernova o una cometa: i dilettanti hanno dimostrato di poter fare queste cose. Ma nel caso degli asteroidi c’è una grande differenza. Se decidi di cercarli in qualsiasi notte chiara e buia, il successo nella tua ricerca può essere virtualmente garantito, mentre con gli altri tre tipi di oggetti la possibilità è, realisticamente, piuttosto scarsa.

Questa è la conclusione che ha raggiunto un astrofilo americano dopo aver scoperto per caso otto asteroidi con un telescopio da 30 cm dotato di camera CCD nel seguire oggetti astronomici noti durante i 12 mesi precedenti. Un nuovo oggetto era apparso in uno dei sei campi CCD che coprivano 12 per 16 minuti d’arco ciascuno. Si trattava sicuramente di statistiche su piccoli numeri, ma si può intuire che è un progetto facile da realizzare se la sera si riprendono sei campi casuali per trovare qualcosa di nuovo.

Egli ha deciso di mettere alla prova la sua ipotesi e una notte ha ripreso cinque campi sovrapposti vicino all’eclittica, nei Pesci. Coprendo una zona di cielo larga solo 18 minuti d’arco per 50 di altezza, era pronto a dare la colpa del fallimento alla Luna – luminosa per quasi il 90 percento – nelle vicinanze. Con sua grande gioia, tuttavia, nel primo campo sono comparsi tre oggetti in movimento! Uno si è rivelato essere un asteroide noto, ma gli altri due erano nuovi e ha avuto il riconoscimento della loro scoperta.

L’osservazione casuale di vaste zone di cielo può portare alla scoperta di asteroidi, se si usa un’attrezzatura adeguata, come quella usata oggi comunemente da molti astrofili.

Alla fine dell’anno ha cercato altre otto sere, di solito riprendendo diversi campi adiacenti a quelli che contenevano oggetti noti, ed aveva esaminato un’area totale di circa nove gradi quadrati vicino all’eclittica. Ogni notte tranne una ha avuto successo, scoprendo altre 21 asteroidi di magnitudo 18 o più luminosi. Una convergenza di tecnologia digitale che include CCD, software per computer e cataloghi di stelle su CD-ROM ha dato questa possibilità a qualsiasi astrofilo. Ecco cosa devi sapere.

La “caccia” agli asteroidi nella moderna era digitale

Inizia la caccia di asteroidi prendendo due o tre immagini dello stesso campo nel corso di circa un’ora. Con un software appropriato, allinea le immagini e visualizzale alternativamente in rapida successione su un monitor di un computer, l’equivalente digitale di un comparatore di lampeggi fotografici. Qualunque cosa si muova nel campo spicca come il proverbiale pollice dolente. Il compito un tempo noioso di misurare posizioni precise è ora sostituito da pochi minuti persi facendo clic con il mouse del computer.

Altrettanto impressionante è la velocità e facilità con cui oggigiorno gli oggetti possono essere identificati come nuovi. Tramite Internet o una connessione diretta ai computer presso il Minor Planet Center di Cambridge, nel Massachusetts, in meno di un minuto è possibile ottenere un elenco di tutti gli asteroidi e le comete conosciuti in qualsiasi regione del cielo selezionata. Se un oggetto in movimento da voi osservato non compare nell’elenco suddetto, è probabile che sia nuovo.

Il sito web del Minor Planet Center è ricco di informazioni sugli asteroidi noti.

Non resta che effettuare un avvistamento di conferma in una seconda notte (non sono ammessi avvistamenti multipli in una notte). Quindi metti le posizioni che hai misurato in un formato standard e le invii elettronicamente al Minor Planet Center. Di solito entro un giorno (a volte entro poche ore) una risposta via e-mail confermerà le osservazioni e, se l’oggetto è effettivamente nuovo, il Centro assegnerà una designazione. Alla fine, sarà possibile intitolare l’asteroide a una persona.

Vale la pena ricordare che tutto questo lavoro può essere fatto con hardware e software disponibili in commercio e l’intero processo procede in modo incredibilmente veloce. Alcune sere probabilmente vi capiterà di sedervi alla tastiera del computer per prendere immagini, e fare il blinking, trovare un oggetto, misurare la sua posizione, controllare se è noto e preparare i dati per l’invio elettronico (assumendo la conferma una seconda notte) senza mai alzarmi da la sedia.

Consiglio però vivamente di iniziare osservando asteroidi noti. Innanzitutto ciò fornirà preziosa pratica puntando il telescopio su un campo stellare dove il bersaglio sembra proprio una stella! Fortunatamente, oggi esistono eccellenti programmi per computer per la generazione di carte stellari fino alla quindicesima magnitudine in base ai dati del Catalogo Star Guide. Tra i più famosi ci sono Guide 7.0, RedShift 4 di Maris Multimedia, SkyTools di CapellaSoft, SkyMap Pro 7 di SkyMap Software e The Sky di Software Bisque.

Il software SkyMap Pro per la generazione di carte stellari.

Protocolli di base per registrare e misurare le posizioni

Non ci sono regole rigide e veloci per quanto riguarda il telescopio o la telecamera CCD necessarie per il lavoro con asteroidi. Per essere efficace, il sistema dovrebbe registrare stelle deboli come la 18° magnitudine con una singola esposizione di 4 minuti. Quasi ogni telecamera CCD su un telescopio da 20 cm può farlo sotto un cielo limpido e scuro. Occorre tenere presente che un tipico asteroide della cintura principale degli asteroidi vicino all’opposizione si sposta di circa 0,5 secondi al minuto.

Mentre il buon senso ci dice che un ampio campo visivo è utile in qualsiasi programma di ricerca, un limite pratico per il lavoro degli asteroidi è impostato dalla scala dell’immagine, che dovrebbe essere di circa 2 secondi d’arco per pixel. Avere una scala più piccola (che copre più cielo per pixel) limiterà l’accuratezza della posizione delle misurazioni astrometriche. Se la scala diventa troppo grande, non solo il campo visivo diventa inutilmente piccolo, ma la sensibilità del sistema diminuisce, specialmente per gli oggetti in movimento che espongono un determinato pixel solo per un tempo limitato.

In condizioni di osservazione amatoriale media, le scale di pixel intorno a 2 secondi d’arco offrono una rilevabilità quasi ottimale delle stelle deboli. Inoltre, a questa scala i fotogrammi distanti circa 10-15 minuti mostreranno un evidente movimento di asteroidi quando fatti lampeggiare. Per essere utile per l’astrometria, il tempo centrale di un’esposizione dovrebbe essere noto con una precisione di un secondo (0,00001 giorni) o migliore se l’oggetto in questione si sta muovendo rapidamente.

Un buon telescopio Schmidt-Cassegrain con CCD è l’ideale per la caccia agli asteroidi.

Alcune camere CCD registrano automaticamente l’ora delle esposizioni direttamente dall’orologio del computer host, quindi l’orologio deve essere verificato rispetto ai segnali orari della radio o forniti via Internet all’inizio di ogni notte. Inoltre, gli utenti devono notare se la camera CCD registra l’ora di inizio o di fine di un’esposizione. L’intervallo è ciò che devi segnalare e per una singola esposizione esso è semplicemente la metà della durata dell’esposizione aggiunta all’ora di inizio.

Nel caso di esposizioni multiple sovrapposte per creare un’integrazione più lunga ed efficace, il calcolo è più complicato ed è necessaria una buona tenuta dei registri. È inoltre necessario conoscere la longitudine, la latitudine e l’altitudine del sito di osservazione meglio di un minuto d’arco. Queste informazioni sono ottenute da mappe topografiche o da un ricevitore GPS (sistema di posizionamento globale).

La tecnica del “blinking” e il riconoscimento degli asteroidi

Un modo semplice per identificare gli oggetti in movimento è attraverso un processo chiamato blinking, o “lampeggiante”. Nel 1930, Clyde Tombaugh usò il blinking per scoprire Plutone. Insieme agli asteroidi e ai nuovi pianeti, i blinking possono anche essere usati per scoprire altri oggetti come supernovae, novae e stelle variabili. Fare blinking di immagini significa passare rapidamente tra due immagini (un software come IRIS può farlo automaticamente per te). Sarai in grado di vedere i cambiamenti tra le due immagini come un oggetto che si muove avanti e indietro. L’oggetto in movimento potrebbe essere un asteroide.

Il software IRIS, utilizzabile per il blinking delle immagini.

Una moltitudine di insidie ​​attende però gli incauti. Pixel “caldi”, rilevamenti casuali di raggi cosmici e una miriade di altri artefatti prodotti dalla CCD possono imitare asteroidi in movimento e ingannare il principiante. I migliori astrofili sembrano sapere istintivamente quando un oggetto nell’oculare è una cometa e non una debole galassia perché “sembra una cometa!” In effetti, anche in un vero asteroide c’è qualcosa che lo fa sembrare tale in modo chiaro all’occhio esperto quando le immagini lampeggiano.

Un buon modo per escludere artefatti da immagine è avere tre o più immagini e fare il blinking in varie combinazioni. E per questo aiuta avere deli intervalli di tempo uguali tra le esposizioni. Sono rimasto sorpreso dalla difficoltà a identificare un oggetto debole quando si effettua il blinking di una serie di immagini separate da 20 minuti e un’altra coppia separata da un’ora. La combinazione occhio-cervello, infatti, prevede di vedere un movimento simile in entrambi i casi. Ancora meglio che fare il blinking di coppie di immagini è assemblare gruppi di tre o più in un ciclo di film d’animazione.

In questo modo, anche gli oggetti più deboli sembrano saltare fuori dallo schermo. Il software MIRA di Axiom, ad esempio, ha una routine particolarmente efficace per allineare le immagini e creare loop di animazione. Alcune routine di blinking computerizzate “comprimono” diversi pixel CCD in un singolo pixel dello schermo per far sì che l’immagine si adatti a una particolare finestra di visualizzazione. L’esperienza ha dimostrato che questa compressione tende a mascherare gli oggetti deboli.

Il bel software di imaging astronomico MIRA.

L’osservazione di oggetti noti ti fornisce un’esperienza preziosa della tecnica del blinking e, soprattutto, di misurazione delle posizioni, di cui ora parleremo. Gli asteroidi numerati (quelli con le orbite più note) raramente compaiono a più di qualche secondo d’arco dalla posizione prevista da elementi orbitali aggiornati (disponibili dal computer del Minor Planet Center) e servono come buoni obiettivi per controllare le proprie tecniche di osservazione. È facile confrontare le misurazioni con le previsioni per verificare che l’astrometria venga eseguita correttamente prima di andare oltre.

Misurazione della posizione e verifica con oggetti noti

Esistono diversi programmi attualmente disponibili per effettuare misurazioni astrometriche con immagini CCD. Due dei più popolari sono Astrometrica e CCD Astrometry. Entrambi questi programmi richiedono i dati della stella di riferimento dall’Hubble Guide Star Catalog. Non lasciarti ingannare dai programmi che producono posizioni approssimative di oggetti nelle immagini CCD. L’astrometria richiede infatti una precisione di posizionamento migliore di 1 secondo d’arco.

Nonostante la rigorosa matematica coinvolta, i due programmi citati fanno il lavoro in un batter d’occhio con pochi clic del mouse. Anche i pacchetti avanzati di analisi delle immagini come MIRA eseguono calcoli astrometrici, ma Astrometrica e CCD Astrometry sono davvero un piacere da usare poiché sono stati personalizzati per l’astrometria di asteroidi e comete con telecamere CCD amatoriali. Inoltre, assemblano i dati già nel formato corretto per l’invio elettronico, un grande vantaggio.

Identificazione di un asteroide con il software Astrometrica.

Una volta individuato e misurato un oggetto, il passaggio successivo è vedere se è noto. Per questo non c’è posto migliore rispetto al Minor Planet Center, che soddisfa tutte le esigenze degli osservatori di asteroidi e comete. È sia la stanza di compensazione internazionale per le scoperte sia il luogo in cui inviare misurazioni astrometriche di routine. Ha anche programmi interattivi per la generazione di effemeridi di oggetti nuovi e noti, nonché una miriade di altri servizi.

Non sono previsti costi per la segnalazione di scoperte e misurazioni astrometriche, ma per altri servizi è richiesta una modesta quota di abbonamento. Tutto ciò che devi sapere è disponibile sul sito Web del centro o scrivendo al Minor Planet Center, Mail Stop 18, Smithsonian Astrophysical Observatory, 60 Garden Street, Cambridge, MA 02138 USA, oppure puoi inviare un’e-mail al centro.

Mentre ci sono programmi di simulazione del cielo che tracciano le posizioni di asteroidi noti, la maggior parte di tali software includono solo gli asteroidi numerati in modo permanente (circa 7000 oggetti). Ma ce ne sono altre migliaia nel database del Minor Planet Center, e questi ovviamente dovrebbero essere da te controllati prima di segnalare un oggetto come possibile scoperta.

La fascia principale degli asteroidi e gli asteroidi near-Earth che da essa si originano.

Cosa fai se trovi un oggetto sconosciuto? La cosa più importante è ottenere posizioni per la seconda notte. Con alcune eccezioni riservate agli oggetti con orbite molto insolite, il Minor Planet Center non pubblica né attribuisce credito alla scoperta di osservazioni di una sola notte. Anche nel caso di oggetti noti, è molto utile poter misurare le posizioni una seconda notte. Quando hai abbastanza dati per inviare elettronicamente, gli astronomi del centro li analizzeranno e li aggiungeranno a più di un milione di posizioni già prese da osservatori professionisti e dilettanti in tutto il mondo.

Come massimizzare le probabilità di scoperta

Anche qui non ci sono regole rigide. Le possibilità di successo sono migliori quando stai cacciando vicino all’eclittica e la maggior parte degli oggetti mostra un leggero aumento di luminosità vicino al punto di opposizione (esattamente di fronte al Sole nel cielo). Distogliere lo sguardo dall’eclittica riduce drasticamente le probabilità di trovare qualcosa, ma ci sono buone probabilità che tali oggetti si muovano in orbite insolite. Quelli di noi che vivono a latitudini temperate trovano l’eclittica bassa nel cielo durante i mesi estivi, offrendo così un altro motivo per cercare alte latitudini.

Anche l’hardware gioca un ruolo nell’efficienza della ricerca. Bloccarsi su un campo e prendere tre o quattro esposizioni distanziate di un’ora è un approccio, soprattutto con un telescopio privo di rotazione motorizzata. Diversi campi diversi possono quindi essere coperti durante una serata e le statistiche suggeriscono che dopo alcune notti si presenterà qualcosa.

Un’altra possibilità è quella di acquisire una sequenza di immagini di campi adiacenti, un processo particolarmente semplice con i telescopi a rotazione computerizzata o quelli dotati di cerchi di regolazione digitale precisi. Tieni presente che il blinking è più efficace quando i campi visivi si abbinano quasi perfettamente. Se il telescopio viene spostato per qualsiasi motivo, è necessario centrarlo nuovamente sullo stesso campo per la seconda esposizione in un set.

Curva di luminosità di un asteroide presa con un strumento di livello professionale, che ha permesso di determinarne il periodo di rotazione.

Sebbene la mia esperienza sia limitata, ho scoperto che molti dei moderni telescopi a rotazione computerizzata sono straordinariamente precisi nel ritornare nella stessa posizione del cielo quando le coordinate sul pannello del display corrispondono per ogni esposizione. Questa ripetibilità sembra indipendente dalla precisione di puntamento assoluta del telescopio (quanto bene le coordinate visualizzate corrispondono alla posizione del cielo corrispondente).

Esiste anche una strategia di ricerca diversa ma semplice che garantisce dati utili: scegli un campo noto per contenere un oggetto nell’elenco insolito o critico del Minor Planet Center. Ci sono tante possibilità di avere qualcosa in più in questo campo come se si guardasse una parte casuale del cielo. Puoi migliorare ulteriormente le tue possibilità riprendendo uno o due campi adiacenti al bersaglio nel tempo che deve trascorrere tra una coppia di fotogrammi previsti per il blinking.

Con metodi efficienti per spostare un telescopio tra le esposizioni, è oggigiorno facile prendere quattro coppie di fotogrammi sovrapposti in un’ora con fotogrammi corrispondenti separati da circa 30 minuti. Difficilmente fallirai nel trovare un nuovo oggetto osservando in questo modo per due ore in una determinata notte: ci sono molte cose là fuori che aspettano di essere scoperte, e non ci vuole molto per trovarle, se solo si ha un minimo di abilità e pazienza!