Spettroscopia Astronomica Amatoriale - Pinerolo, 6 dicembre 2013 - CPAP - Circolo ...

Spettroscopia Astronomica
        Amatoriale

            Pinerolo, 6 dicembre 2013

                                       C.P.A.P
                                       Circolo Pinerolese Astrofili Polaris
                            C.P.A.P.

Introduzione alla Spettroscopia

●   La spettroscopia astronomica studia lo spettro
    luminoso degli oggetti celesti
●   Storicamente è stata determinante per la nostra
    comprensione del cosmo
●   Usualmente poco considerata dai dilettanti,
    forse considerata difficile. In realtà, oggi
    esistono approcci piuttosto semplici alla
    spettroscopia amatoriale

Spettroscopia amatoriale

●   La luce bianca non esiste; quella che chiamiamo
     luce bianca contiene tutti i colori dello spettro
     luminoso.

Colori e lunghezza d'onda

A ogni “colore” corrisponde una lunghezza d'onda. Le
lunghezze d'onda della luce visibile vanno da
circa 400 nm (4000
Å, blu) a 750 nm
(7500 Å, rosso)

“Spectrum” - Spettro in italiano

●   Termine coniato da Isaac Newton per indicare i
    colori nascosti nella luce bianca
●   Oggi è un termine comune in fisica, ottica,
    astronomia, acustica, elettronica... per indicare la
    distribuzione di una quantità su un arco di frequenze

Spettro continuo e righe

●   Una sorgente “termica” produce uno spettro continuo, detto spettro di
    corpo nero.
●   Un atomo ionizzato (= molto caldo) emette luce come righe di
    emissione
●   Alle stesse frequenze un atomo freddo può assorbire energia, e allora si
    vedono righe di assorbimento

Linee di assorbimento ed emissione

Spettro solare
●   Nello spettro del Sole si vedono righe di emissione
    ed assorbimento, oltre al continuum

                                    Spettro della corona durante una eclissi

                                    Doppietto del sodio nella cromosfera

Spettro della corona solare

Lo spettro dell'idrogeno
●   L'atomo di idrogeno è il più comune nell'Universo, e
    il suo spettro nel visibile è conosciuto come “serie di
    Balmer”
●   Le linee si chiamano H-α,H-β,H-γ,H-δ,H-ε ecc

Spettro di corpo nero

●   Un emettitore/assorbitore ideale di radiazione
    elettromagnetica (“corpo nero” o “black body”)
    emette uno spettro continuo, con il picco di
    emissione ad una lunghezza d'onda che dipende
    dalla temperatura
●   Analizzando lo spettro possiamo misurare la
    temperatura dell'oggetto
●   Gli spettri stellari sono in genere simili a spettri di
    corpo nero

Spettro di corpo nero

Classificazione delle stelle

●   Misurando la temperatura superficiale con la
    spettrometria possiamo identificare i tipi stellari.
    Questa è la classificazione più usata (sistema di
    Harvard, O-B-A-F-G-K-M, di Annie J. Cannon):

Lo spettroscopio a riflessione

Lo spettroscopio a trasmissione

Il reticolo di diffrazione

A trasmissione o
a riflessione

                       caratterizzati dal numero di righe
                       per millimetro

Il più semplice reticolo: un CD

Uno spettroscopio amatoriale
(Astronomical Spectra L200 - USA)

Lo spettroscopio (Shelyak - FR)

“slitless” - lo Star Analyzer 100

●   E' un reticolo a trasmissione
100 linee/mm, Ø 26 mm

Lo Star Analyzer 100

Il reticolo trasmette il massimo di luce verso lo
spettro detto “di ordine 1”. Spettro di Vega:
Ordine -1        Ordine 0          Ordine +1

Acquisizione delle immagini

La Nova Del 2013 e qualche stella di campo (HP
100536 in basso), a lunga posa

●Dall'immagine allo spettro

●   Nova Del 2013 – mag. circa 10,5

Identificazione delle righe nello
●

 spettro della Nova Del 2013

Betelgeuse – gigante rossa, classe
    M2Iab
●   Spettro del 3/12/13 (in blu)
    e spettro di riferimento
    (sotto) classe M2i

Possibilità...
    La spettroscopia amatoriale ha molte possibilità.
    Ad esempio, è possibile lo studio di ....
●   Nove e supernove (spettro, tipo SN, variazione nel tempo)
●   Nebulose ad emissione/assorbimento
●   Stelle multiple spettroscopiche, stelle simbiotiche
●   Quasars e galassie (determinazione del redshift)
●   Stelle variabili (lo spettro varia con il ciclo)
●   Asteroidi, comete, corpi del Sistema Solare (tipo, evoluzione)
●   Divulgazione (osservazione dello spettro dei diversi tipi stellari)

Collaborazioni internazionali
    ARAS – Astronomical Ring for Access to Spectroscopy (Francia)
    è un gruppo informale di appassionati il cui scopo è quello di promuovere la collaborazione fra astronomi
    professionisti e astrofili nel campo della spettroscopia. Per questo scopo ARAS ha preparato il seguente piano
    di lavoro:
●     Identificare le aree di interesse in campo astronomico, relativamente all'osservazione spettroscopica, che
    possano portare ad una collaborazione utile, efficiente e motivante fra astronomi ed appassionati.
●      Promuovere lo sviluppo degli strumenti necessari per trasformare questa collaborazione passando dalla teoria
    alla pratica pubblicando, ad esempio, i piani per la costruzione di spettrografi, organizzando acquisti di gruppo
    per ridurre i costi, sviluppando e standardizzando i protocolli osservativi, gestendo un archivio dati,
    identificando le risorse disponibili presso osservatori professionali (attrezzature, tempo di osservazione ecc.)
●     Sviluppare una politica di sensibilizzazione e di tipo didattico per gli astrofili attraverso incontri di
    aggiornamento, organizzare seminari professionali/amatoriali con la pubblicazione di documenti (pagine web),
    gestire un forum di discussione ecc.
●     Incoraggiare gli osservatòri ad approfittare delle opportunità offerte dagli osservatori dotati di spettrografi e
    avviare una collaborazione con i professionisti in particolare nel settore delle stelle variabili.
●     Attivare una rete di osservatori spettroscopisti a livello internazionale.

Evoluzione di Nova Del 2013 – P.
       Berardi via ARAS

Collaborazioni internazionali

    ASPA - Active Spectroscopy in Astronomy (DE)
    International Working Group
●     ... in co-operation with following organisations
●     Astroinformatics (Bornheim, Germany)
●     Spectroscopy Group of the Swiss Astronomical Society SAG
●     German working community for variable stars BAV
●     Internet portal ASTRONOMIE.de
●     Astro-Spectroscopy-Student-Lab CFG-Wuppertal
●     ARAS - Astronomical Ring for Access to Spectroscopy
●     Astronomical Association City of Cologne

Siti italiani

●   Fulvio Mete, http://www.lightfrominfinity.org/
●   Responsabile sez. Spettroscopia dell'UAI
●   http://spettroscopia.uai.it/
    Incontri fra astrofili:
●   Meeting di Arcetri (2011)
●   Meeting di St. Michel (Alta Provenza)
●   Gruppo Spectroring@yahoogroups.com

Applicazioni di rilievi
             spettroscopici
  Le applicazioni presentate sono state ottenute con
l’utilizzo del reticolo Star Analyser 100 ( SA )
 Le elaborazioni degli spettri : calibrazione in frequenza
ed in intensità , con il programma Visual Spec
 M45 – Pleiadi : applicazione di spettri di assorbimento
 WR 136 : applicazione di spettri di emissione

M 45 - LE PLEIADI

Caratteristiche principali
        delle PLEIADI
●
    Ammasso Aperto
●
    Costellazione del TORO
●
    Distanza 440 a.l. ( 135 pc )
●
    Dimensioni dell’ammasso : 12 a.l.
●
    Età stimata : 100 milioni di anni
●
    Classificazione spettrale : da B 6 a B 9
●
    Tipologia subgiganti e giganti

HD 23288 - CELENO

Pleiadi osservate con
Newton F/ 5

Spettri del campo con SA 100

SPETTRO di CELENO

Spettro di CELENO calibrato in
lungh. d'onda con Visual Spec

Calibrazione in intensità con uno
spettro di riferimento – Fase 1

●
 Calibrazione in intensità con uno
spettro di riferimento – Fase 2

Calibrazione in intensità con uno
spettro di riferimento – Fase 3

Calibrazione in intensità con uno
spettro di riferimento – Fase 4

Spettro della CELENO Calibrato

Stelle WOLF RAYET - WR

●
    Le stelle Wolf-Rayet ( così nominate perché
    scoperte da C. Wolf e G. Rayet nel 1867) sono
    stelle estremamente calde : da 25.000 K a oltre
    50.000 K.
●
    Sono una normale evoluzione delle stelle di
    classe O supermassicce e al termine della loro
    vita esploderanno come supernove.
●
    Sono un esempio di spettri di emissione.

WR 136
●
         in CRESCENT

WR 136 osservata
con un Newton F/5

Spettro della WR 136

Spettro della WR 136 calibrato in
lunghezza d'onda con VSPEC

Calibrazione in Intensità con uno
spettro di riferimento – Fase 1

Calibrazione in Intensità con uno
spettro di riferimento – Fase 2

Calibrazione in Intensità con uno
spettro di riferimento – Fase 3

Calibrazione in Intensità con uno
spettro di riferimento – Fase 4

WR 136 – Spettro ripreso con
C11 - LISA - ATIK 314 L

Intensità equivalenti delle righe di
assorbimento - emissione

Tanta strada dagli esperimenti
   di Kirchhoff e Bunsen!

Grazie per l'attenzione!

                     Marco e
                     Roberto

                                 C.P.A.P
                                 Circolo Pinerolese Astrofili Polaris
                      C.P.A.P.