Ch' bèla Ninina... E-mail
Scritto da Pietro Baruffetti   
Domenica 02 Gennaio 2022 17:27

Come sanno coloro che ci seguono da più tempo, l'attività di ricerca astronomica in cui eccelle attualmente il GAM è l'osservazione di occultazioni asteroidali. Si tratta di osservare i rari e brevi istanti in cui un asteroide, muovendosi lungo la sua orbita nel cielo, si trova a passare, visto dalla Terra (e ovviamente solo apparentemente, dato che le distanze sono enormemente diverse) davanti ad  una stella e a nasconderla. Dato che conosciamo direzione e velocità dell'asteroide in quel momento, dalla durata dell'"eclisse stellare" possiamo ricavare un diametro dell'asteroide in questione, e se ci sono altre osservazioni non lontane da noi, se ne può ricavare anche la sagoma. Questo tipo di osservazione permette di ottenere informazioni altrimenti impossibili con qualsiasi telescopio terrestre e spaziale esistente finora (a meno di voler inviare una sonda direttamente dalle parti di ciascun asteroide, per ricavarne dimensioni e sagoma). Capita poi talvolta, nel fare queste osservazioni, di scoprire che l'asteroide è in realtà doppio, o ha un satellite relativamente vicino, o che la stella occultata non era una singola stella ma anch'essa a sua volta un doppia strettissima, sfuggita finora alle altre tecniche osservative.

Il 2021 è sato una annata di "media produttività" per il GAM: 5 osservatori (Pietro Baruffetti, Michele Bigi, Luca Angeloni, Lucia Papalini e Irene Baruffetti) hanno ottenuto complessivamente 20 risultati positivi, per 15 asteroidi diversi. Vorremmo cogliere occasione di una di queste osservazioni per fare un omaggio ai nostri cugini carraresi presentando l'occultazione prodotta dall'asteroide Ninina (in dialetto carrarese = ragazzina), che è risultata un’ interessante e ben seguita occultazione asteroidale, cui gli astrofili italiani han dato un contributo essenziale.

La sera del 28 febbraio 2021, attorno alle 21h27m30s (TU= Tempo Universale, l'ora ufficiale per l'astronomia, corrispondente alle nostre 22h27m30s), era prevista l' occultazione di una stella, catalogata come UCAC4 535-039274, di magnitudine visuale (mV) 13.9 nella costellazione dei Gemelli, da parte dell’asteroide (357) Ninina, oggetto che, stando alle previsioni, sarebbe dovuto apparire in quel momento di magnitudine pari a 14.1 mV.

Due parole sull’asteroide e il suo scopritore. (357) Ninina venne scoperto l’11 febbraio 1893 da Auguste Honoré Charlois, un astronomo francese che lavorava presso l’osservatorio di Nizza, da dove scoprì tutti i suoi  99 asteroidi. Fu uno dei primi osservatori ad utilizzare la ricerca fotografica di asteroidi (iniziata dall’astronomo tedesco Max Wolf nel 1891), e questo gli permise, nonostante l’osservatorio gli avesse messo a disposizione  un rifrattore di circa 38 cm di apertura, di scoprire, come appena detto, 99 asteroidi (61 dei  quali, per l’appunto, fotograficamente). L’astronomo è noto anche per la sua tragica fine; venne assassinato nel 1910, a 46 anni di età, dal suo ex cognato, in quello che fu un “giallo” che riempì i rotocalchi dell’epoca.

Fig. 1 – il rifrattore da 38 cm usato da A. H. Charlois nella sua ricerca (visuale e fotografica) di asteroidi. Lo strumento è ancora presente all’osservatorio di Nizza, in quella che si chiama Cupola Charlois.

Il nome dell’asteroide, Ninina, ufficialmente non fa riferimento ad una figura particolare (Ninine è sì un nome femminile francese, ma non vogliamo seminare sospetti…su amanti od altro, per scagionare il cognato assassino...). L’asteroide è relativamente medio-grande fra quelli della fascia principale. Ha un diametro medio di 106 km, ed orbita attorno al Sole con un periodo di 5,605 anni, mentre ruota su se stesso in un periodo non ancora definito con sicurezza (le diverse fonti vanno dalle 10 alle 36 ore…). Veniamo adesso a descrivere la nostra osservazione. Come accade per tutte le occultazioni, negli istanti immediatamente precedenti e successivi all’occultazione, i due oggetti sarebbero stati così vicini da divenire indistinguibili (il termine corretto è irrisolvibili) uno dall’altro con qualunque strumento terrestre, formando un unico punto luminoso. Questo avrebbe avuta una luminosità equivalente alla somma delle loro due distinte magnitudini (13.2), che sarebbe improvvisamente calata di 0.9 m, al valore di 14.1 durante l’occultazione, durante la quale sarebbe rimasta visibile la sola luce dall’asteroide. L’evento era stato previsto sia da noi (ITALOccult) che da altri due centri di calcolo, in Spagna e repubblica Cèca. Come avviene normalmente le tre previsioni non erano coincidenti (essendo diversi i metodi di calcolo e la data dell’ultimo update) ma si discostavano per alcune decine di km l’una dall’altra. La fig.2 riporta la nostra previsione.

Fig. 2  – Visione, “in soggettiva” dall’asteroide, della Terra come si presentava all'asteroide stesso. Sulla Terra è riportata anche la traccia percorsa dall'ombra dell'asteroide, come accade per la traccia dell'ombra durante una eclisse solare di Sole. Soltanto che in questo caso stavamo osservando l'ombra prodotta dalla stella. Come si vede dalla sottilissima falce illuminata, (357) Ninina aveva superato da poco l’opposizione rispetto al Sole, che possiamo immaginarci direttamente alle spalle dell'asteroide. Le linee sulla figura indicano il moto del centro previsto dell’ombra dell’asteroide (verde), i margini destro e sinistro dell’oggetto (in blu), e i margini corrispondenti all’errore di 1s (rosso marcato) e 2s (rosso tenue). L’ombra si muoveva in direzione Sud-Nord, impiegando una ventina di minuti ad attraversare la Terra. Il “primo contatto” avveniva fra l’Africa e l’Antartide, mentre l’ultimo era in una zona desertica della Siberia.

L’evento si presentava piuttosto facile e attraente: innanzitutto di (357) Ninina non si possedeva, a quel momento, alcuna sagoma ricavata dalla curva di luce. A questo proposito c’è da segnalare che, del tutto indipendentemente, nei giorni precedenti erano state fatte misure fotometriche, in vista di ottenere la sua curva di luce, da Lorenzo Franco, noto osservatore italiano specializzato in quel settore. Quindi se Lorenzo riuscirà ad ottenere un sagoma, ricavandola per inversione dalla curva di luce, questa osservazione del 28 febbraio 2021 poteva fornirgli già dei buoni dati osservativi per poter testare la bontà della sagoma stessa da lui appena calcolata. La stella occultata era, in questo caso, si debole, ma alla portata di una strumentazione amatoriale media. Dell’asteroide erano poi già state osservate in precedenza 7 occultazioni, fra il settembre 2003 e il gennaio 2021. Fra di esse una buona osservazione statunitense con 8 corde positive nel settembre 2017 (vedi fig. 3). Intrigante era anche la durata prevista per l’occultazione del 28 febbraio 2021, che avrebbe potuto raggiungere i 16.9 s, nela caso di una postazione posta al centro della linea d’ombra. Il calo previsto di magnitudine durante "l'eclisse", quando l'asteroide avrebbe "spento" la stella, sia pure se non abissale, aveva comunque un valore di quasi 1 magnitudine (nel visuale), in grado di essere facilmente rivelato anche nel caso di una osservazione disturbata da una media turbolenza atmosferica.

Fig. 3 – La sagoma ottenuta dai dati di una precedente occultazione, nel 2017 da parte di  Ninina. Le varie corde definiscono una forma tendenzialmente ellissoidale dell’asteroide. Nel diagramma spazio/temporale le corde dei diversi osservatori si interrompono all’inizio dell’occultazione (quadrato verde) per riprendere a fine occultazione(quadrati rossi). Mediante la suite (free) Occult è possibile riaggiustare i tempi ottenuti, (ovviamente in origine i dati presentavano uno sfasamento temporale, a seconda della posizione lungo la traccia delle singole postazioni) riconducendoli tutti ad una stessa posizione matematica rispetto al percorso dell’asteroide. La corda centrale rosa (punteggiata ogni secondo) rappresenta la previsione per il moto del centro dell’asteroide, sempre nell’occultazione del 2017. E’ evidente come il centro reale sia risultato in quel caso in anticipo di circa 8 s (pari a circa 80 km) rispetto alla previsione, e spostato di una ventina di km verso Sud. La curva è stata presa dal software Occultwatcher, ove è possibile vedere una gran mole di dati: da tutte le osservazioni  di occultazioni precedenti per un dato asteroide, a un utilissimo strumento per le previsioni di occultazioni visibili dalla propria postazione, per lo scambio di risultati preliminari mano a mano che vengono comunicati, la cartina del campo interessato, i tempi calcolati per la propria località ecc.

L' interesse intrinseco dell'osservazione di quest'anno, unito ad un sollecito che avevamo fatto a livello di occultazionisti e osservatori di asteroidi italiani, ha fatto si che si siano resi disponibili 25 osservatori europei di cui 13 “italo parlanti” (italiani e ticinesi). Qualcun altro poi si è aggiunto spontaneamente senza segnalare preventivamente la sua partecipazione, e tre hanno avuto problemi tecnici al telescopio o di meteo e non han potuto effettuare l’osservazione . La distribuzione geografica delle postazioni annunciate a poche ore dall’evento compare nella fig. 4.

Fig. 4 – Le postazioni annunciate per l’ occultazione prodotta da (357) Ninina la sera del 28 febbraio 2021. Le singole postazioni coincidono col centro della base dei telescopi che compaiono in figura.

Le tecniche utilizzate dai singoli osservatori sono state diverse, e compaiono nella tabella 5 che riporta tutti i risultati pervenuti dagli osservatori “italoparlanti”. Ovviamente la diversa esperienza, strumentazione, tecnica osservativa ecc. han prodotto dati con differente precisione temporale assoluta, che va dai ± 0.16s ai ± 2.5 s. Importante era poi un riferimento assoluto nei timing. Sostanzialmente non ci sono stati grossi problemi a mantenere l’errore sotto al secondo, anche se una delle corde ha mostrato una traslazione di circa 2 s rispetto alle corde vicine, ed è stata dunque corretta, a posteriori, ”esteticamente” anche se il suo dato non è rientrato nel calcolo della sagoma.

Fig. 5 – Le quattordici osservazioni italiane dell'evento di Ninina del 2021. Le singole colonne riportano: nome dell’osservatore; località e altezza in metri sul livello del mare della postazione; longitudine e latitudine della stessa; il tipo di strumento utilizzato (N = Newton, SC = Schmidt-Cassegrain, Rf. = rifrattore) col diametro in millimetri dello stesso; la tecnica osservativa (CCD singole immagini con camere CCD – che presentano l’inconveniente di un tempo di scarico/ricarico fra una immagine e l’altra, che arrivava in certi casi ad oltre 2s – o video per filmati con tele camerine specifiche per le occultazioni o CMOS); D e R sono gli istanti di inizio e fine occultazione, cui segue la durata della stessa come osservata dalle singole postazioni.

Uno degli aspetti più interessanti del citato software (libero) Occultwatcher è quello di avere , pressoché in diretta, una prima idea dei risultati preliminari ottenuti dagli altri osservatori. Questi compaiono alla base della pagina iniziale contenente le previsioni personalizzate (vedi fig. 6).

Fig. 6 – Particolare della home page personalizzata di Occultwatcher, che riporta le previsioni e i risultati osservativi via via comunicati. Nella parte superiore sono riportati alcuni dei dati relativi alla previsione: il tempo locale del centro previsto per l’evento, la probabilità da quella postazione di assistere ad una occultazione positiva (tale valore è il combinato della precisione delle coordinate stellari e degli elementi orbitali dell’asteroide), la magnitudine combinata di asteroide+stella, la corda (= distanza) della propria postazione rispetto al centro della linea d’ombra prevista, l’affidabilità della previsione (che cresce da 1 a 100), l’ultimo aggiornamento della previsione stessa, la durata massima (in secondi) nel caso ci si trovasse al centro della linea d’ombra, le postazioni prenotatesi, l'altezza della stella sull'orizzonte del luogo di osservazione e altri dati che abbiamo tagliato nella figura). La parte inferiore oltre a dati e link fra cui la caduta di magnitudine corretta per la telecamerina usata (in questo caso una Watec-910HX) oppure età, distanza e altezza sull’orizzonte della Luna, riporta una barra orizzontale colorata con indicati in verde gli estremi previsti per la sagoma dell’asteroide, in arancio la zona con errore fino a 1 s. I trattini verticali (inizialmente in blu – vedi fig. 3 – poi nei giorni immediatamente precedente con un codice di diverse tonalità di blu che indicano la minore o maggiore previsione di copertura nuvolosa) assumono poi, a occultazione avvenuta, i seguenti colori in codice: risultato positivo (verde), negativo (rosso), mancata osservazione (nero), dato non ancora comunicato (blu). Il trattino verde che si prolunga in basso in nero, è la postazione del nostro socio Pietro Baruffetti. Come si vede la sua postazione era prevista essere fuori dalla sagoma (fascia larga orizzontale in verde) ma è stata "colpita" dall'ombra perché l'asteroide è risultato spostato rispetto alla previsione, come dimostrano le osservazioni rosse (negative) che pure erano entro la sagoma inizialmente prevista

La seguente figura 7 riporta una delle osservazioni positive ottenute. Si tratta in particolare della curva di luce osservata da Pietro Baruffetti da Massa, ottenuta dal suo filmato, analizzato col programma Tangra.

Fig. 7 -Andamento della luminosità (espressa in unità di flusso strumentale) della luminosità della coppia stella+asteroide (punti gialli) e di una vicina stella usata quale confronto (linea orizzontale verde) nell'osservazione di Pietro Baruffetti da Massa.

Tutte le osservazioni italiane, grazie ad una funzione del citato software Occult, sono state ricondotte, dal socio GAM Michele Bigi, a un unico grafico complessivo nel quale le diverse corde positive e negative di osservatori italiani individuavano già una forma sostanzialmente ellissoidale, con diametri pari a 123x89 km. La cosa è affinata dall’utilizzo anche delle altre osservazioni europee (2 positive e 5 negative), che han portato al risultato che si vede nella figura finale.

In questa occultazione (357) Ninina è dunque risultato, in prima approssimazione, un ellissoide con diametri 119x90 km, con l’asse principale inclinato di un angolo di 14° rispetto alla visuale dalla Terra. Anche stavolta la previsione ha presentato un errore 42 km (il centro della figura, è passato essenzialmente ad Ovest della previsione, vedi l’asterisco accanto al n° 14 scritto in figura, che rappresenta appunto il centro previsto). Questo ha fatto sì che, ad esempio, l’occultazione sia risultata positiva a Massa (inizialmente prevista 15 km fuori sagoma) mentre l’opposto sembra essere avvenuto per Paolo Fini ad Impruneta (Fi) inizialmente ampiamente dentro il bordo della striscia d’ombra, ma che poi ha avuto un risultato negativo. Nella figura i quadratini rosso e verde indicano, rispettivamente, l’inizio e fine occultazione. Per ciascuno di essi è indicato la banda d’errore, in alcuni casi effettivamente un poco eccessiva. Il fatto che alcune corde (fra cui anche tre fra quelle con minore incertezza sui dati) non si situino esattamente lunga la linea gialla interpolante dei dati non desta preoccupazione: innanzitutto non esistono asteroidi perfettamente ellissodiali (o sferici), ma poi, come possiamo vedere in tante immagini di asteroidi inviateci da sonde, il contorno può vedere crateri, sporgenze ecc.

Ringraziamenti: si ringraziano tutti i partecipanti all’osservazione, nonché Eric Frappa (il coordinatore europeo di Euraster) per il calcolo della sagoma europea e Michele Bigi (Gruppo Astrofili Massesi) per la sagoma italiana.

 

AGGIORNAMENTO

Pochi giorni dopo, il 13 gennaio 2022, Ninina  ha replicato, stavolta con una occultazione di una stella di magnitudine 11.7 nella Vergine alle 4:15 del mattino...Si è trattato di una osservazione che aveva 4 prenotati, dalla Spagna alla Slovacchia ma che poi è risultata positiva solo da parte del nostro socio Pietro Baruffetti. Solo un altro ha potuto osservare, da un osservatorio ad Impruneta (FI). Esistevano due previsioni: quella nostra di ITALOccult e una americana. Secondo l'americana dovevamo essere entrambi entro la zona d'ombra, come pure nella nostra che spostava la traccia d'ombra di 16 km verso nord. In realtà l'asteroide è passato ancora più in la, di una diecina di km. per cui da Impruneta non si è visto alcuna occultazione, mentre da noi una bella occultazione della durata di più di 10 secondi dalle 04 15 46.66 (± 0.04s) alle 04 15 57.04 (± 0.02s).

Riportiamo infine quì a sinistra la curva di luce di questa occultazione del 2022, mentre, a destra, è possibile vedere un frammento di pochi secondi del video dell'occultazione (l'osservazione si è in realtà protratta per oltre 3 minuti, per essere sicuri di evidenziare i momenti dell'occultazione ed eventuali fenomeni secondari dovuti a oggetti - satelliti, anelli - vicini all'asteroide). Nel video la stella che subisce l'occultazione è la seconda da sinistra. Come si vede i diagrammi (curve di luce) delle due occultazioni presentano analogie e differenze. In entrambe si vede un calo e una risalita di luce brusca, come accade abitualmente per le occultazioni. Le stelle sono infatti così lontane da apparire come punti, viste dalla Terra. Mentre l'asteroide si muove sono dunque visibili fino all'istante esatto in cui cominciano ad essere coperte da un lembo dell'asteroide; rimangono invisibili mano a mano che lo stesso transita di fronte, per riapparrarire istantaneamente quando l'altro lato dell'asteroide si allontana dalla stella. Si noti però che nell'occultazione del 2021 la luminosità di Ninina passa da un valore medio, in unità strumentali di flusso, fuori occultazione di circa 2200 al valore medio attorno ai 1100. Questo corrisponde a un calo di lumonisità di poco più di 0.7 magnitudini. Nel caso dell'occultazione di gennaio 2022, il calo è invece da 6100 a 400. Questo comporta un calo di luminosità di oltre 3 magnitudini. Si vedono poi, in entrambe le figure, orizzontalmente il valore di luminosità di una stella di confronto. Nel primo caso è stato corretto il normale "sfarfallio" (dispersione) dei dati, dovuti allo scintillio dell'atmosfera (flickering) e all'elettronica e la luminosità della stella di confronto è stata riportata su una sola retta (in verde chiaro). Nel diagramma del 2022 si è lasciato lo sfarfallio anche della stella di confronto (in violetto chiaro). Infine i punti sono stati raggruppati a pacchetti (si parla, con un bruttissimo neologismo, di "binnaggio") di 4, che corrispondono a 0.16s, nel secondo caso essendo la stella occultata più luminosa è stato sufficiente "binnare" per 2, ovvero 0.08s