Nel giugno del 1889, circa un anno prima della sua morte prematura, il brillante postimpressionista olandese, Vincent Van Gogh, completò furiosamente La notte stellata durante il soggiorno presso il monastero di Saint-Paul de Mausole, un manicomio situato nel sud della Francia. Il dipinto raffigura un umile villaggio incastonato tra l'azzurra tranquillità delle ondulate colline e un magico cielo pieno di nuvole a forma di cometa e stelle a forma di ruota delle dimensioni di ruote panoramiche. Anche se Van Gogh ha venduto un solo dipinto durante la sua vita, questa inestimabile opera d'arte è diventata un'icona. In esso ha catturato una meraviglia infantile che gli adulti possono riconoscere per chi non è rimasto fuori ed è stato influenzato da stelle scintillanti che celebrano dall'alto. Belle immagini dello spazio profondo possono suscitare un'eccitazione simile da parte degli appassionati di astronomia. Tuttavia, i fotografi che li producono sono più interessati alle stelle quando sono in pace.
La notte stellata (1889) non è stato l'unico dipinto creato da Van Gogh raffigurante il firmamento notturno. In realtà, questa tela non era la sua preferita perché non era realistica come aveva inizialmente immaginato. Ad esempio, un anno prima ha prodotto La notte stellata sul Rodano (1888) e Cafe Terrace di notte (1888). Entrambi hanno elementi comuni ma ognuno è anche unico: le versioni precedenti includono persone e le stelle assumono un ruolo ridotto, ad esempio. Tuttavia, tutte e tre queste opere hanno affascinato milioni e ogni giorno centinaia di amanti dell'arte si affollano intorno a loro, nei rispettivi musei, dando interpretazioni personali a se stessi e agli altri che ascolteranno.
È interessante notare che ciò che rende l'arte memorabile può anche portare a immagini astronomiche dimenticabili. Più in particolare, i fuochi d'artificio abbaglianti in ciascuno dei dipinti di Van Gogh rappresentano stelle scintillanti e scintillanti.
Viviamo sul fondo di un oceano di gas composto principalmente da azoto (78%), ossigeno (21%) e argon (1%) più una miriade di altri componenti tra cui acqua (0 - 7%), gas "serra" o ozono (0-0,01%) e anidride carbonica (0,01-0,1%). Si estende verso l'alto dalla superficie della Terra ad un'altezza di circa 560 miglia. Vista dall'orbita terrestre, la nostra atmosfera appare come un lieve bagliore blu appena sopra l'orizzonte del nostro pianeta. Ogni cosa che osserviamo che esiste oltre il nostro pianeta - il Sole, la Luna, i pianeti vicini, le stelle e tutto il resto, è vista attraverso questo mezzo intermedio che chiamiamo atmosfera.
È costantemente in movimento, cambiando densità e composizione. La densità dell'atmosfera aumenta man mano che si avvicina alla superficie terrestre, sebbene ciò non sia affatto uniforme. Agisce anche come un prisma quando la luce attraversa. Ad esempio, i raggi di luce sono curvi quando passano attraverso regioni di diversa temperatura, piegandosi verso l'aria più fredda perché è più densa. Poiché l'aria calda sale e scende l'aria più fredda, l'aria rimane turbolenta e quindi i raggi di luce provenienti dallo spazio cambiano costantemente direzione. Vediamo questi cambiamenti come stelle scintillanti.
Più vicino al suolo, venti più freddi o più caldi che soffiano in orizzontale possono anche creare rapidi cambiamenti di densità dell'aria che alterano casualmente il percorso che la luce prende. Pertanto, anche i venti che soffiano dai quattro angoli contribuiscono al jiggling delle stelle. Tuttavia, l'aria può anche far muovere rapidamente la messa a fuoco delle stelle, provocando loro un'improvvisa attenuazione, luminosità o cambio di colore. Questo effetto si chiama scintillazione.
È interessante notare che l'aria può essere in movimento anche se non possiamo sentire le sue brezze, le forze del vento alte sopra le nostre teste possono anche far tremare le stelle. Ad esempio, il flusso del jet, una banda di globo relativamente stretto a cavallo tra le correnti situate a circa 6-9 miglia di altezza, cambia costantemente la sua posizione. Generalmente soffia da ovest a est, ma la sua relativa posizione nord-sud rimane in uno stato di costante revisione. Ciò può comportare condizioni atmosferiche altamente instabili che non possono essere rilevate sul terreno, ma il flusso del getto produrrà un cielo pieno di luccichii se scorre sopra la tua posizione!
Poiché i pianeti sono più vicini delle stelle, le loro dimensioni possono essere viste come un disco più grande dello spostamento di rifrazione causato dalla turbolenza del vento. Pertanto, raramente scintillano o lo fanno solo in condizioni estreme. Ad esempio, sia le stelle che i pianeti sono visti attraverso strati di atmosfera molto più spessi quando sono vicini all'orizzonte rispetto a quando sono in alto. Pertanto, entrambi brilleranno e danzeranno mentre si alzano o tramontano perché la loro luce attraversa quantità di aria molto più dense. Un effetto simile si verifica quando si visualizzano luci di città distanti.
Lo scintillio che vediamo nelle notti costellate di stelle viene ingrandito centinaia di volte da un telescopio. In effetti, il luccichio può ridurre drasticamente l'efficacia di questi strumenti poiché tutto ciò che si può osservare è sfocato, spostando casualmente macchie di luce. Considera che la maggior parte delle fotografie astronomiche vengono create tenendo l'otturatore della fotocamera aperto per minuti o ore. Proprio come è necessario ricordare al soggetto di rimanere fermi mentre si scatta la foto, gli astronomi vogliono che le stelle rimangano immobili, altrimenti anche le loro foto sono imbrattate. Uno dei motivi per cui gli osservatori si trovano sulle cime delle montagne è quello di ridurre la quantità d'aria attraverso cui i loro telescopi devono scrutare.
Gli astronomi si riferiscono all'effetto della turbolenza atmosferica come vedendo. Possono misurare il suo effetto sulla loro visione dello spazio calcolando il diametro delle stelle fotografiche. Ad esempio, se l'immagine di una stella potesse essere scattata con un'esposizione istantanea, la stella apparirebbe, in teoria, come un singolo punto di luce poiché nessun telescopio, fino ad oggi, è in grado di risolvere il disco reale di una stella. Tuttavia, l'acquisizione di immagini stellari richiede una lunga esposizione e mentre l'otturatore della fotocamera è aperto, il luccichio e lo scintillio faranno ballare la stella, oltre a muoversi dentro e fuori fuoco. Poiché le sue rotazioni sono casuali, la stella tenderà a creare un modello circolare simmetrico su tutti i lati della sua vera posizione nel mezzo.
Puoi dimostrarlo tu stesso se hai un momento e sei curioso. Ad esempio, se prendi una matita o un pennarello magico legati da una stringa corta a un perno che è bloccato in un pezzo di cartone o di carta molto pesante, quindi sposta lo strumento di scrittura senza rimuovere il perno, nel tempo creeresti qualcosa che sembra più o meno un cerchio. Il tuo doodle circolare risulterà perché la corda limita la massima distanza dal perno centrale. Più lunga è la stringa, più grande è il cerchio. Le stelle si comportano così poiché la loro luce viene registrata su una fotografia a lunga esposizione. Il bello vedere crea una breve stringa ottica (il cattivo vedere allunga la corda), la posizione reale della stella diventa un perno centrale e la stella si comporta come uno strumento di scrittura la cui luce lascia un segno sul chip di imaging della fotocamera. Pertanto, più è scarsa la visione e più danza si verifica durante l'esposizione, più grande è il disco che appare sull'immagine finale.
Quindi, la scarsa visibilità farà apparire le dimensioni delle stelle più grandi nelle fotografie rispetto a quelle scattate durante la buona visione. Vedere le misure si chiama Full Width Half Maximum o FWHM. È un riferimento alla migliore risoluzione angolare possibile che può essere raggiunta da uno strumento ottico in un'immagine a lunga esposizione e corrisponde al diametro della dimensione della stella. La migliore visione fornirà un diametro FWHM di circa quattro secondi d'arco (.4). Ma dovresti trovarti in un osservatorio d'alta quota o su una piccola isola, come le Hawaii o La Palma, per ottenere questo. Anche queste località raramente hanno questo tipo di visione di altissima qualità.
Gli astronomi dilettanti sono anche preoccupati di vedere. In genere, i dilettanti devono tollerare condizioni di vista centinaia di volte peggiori di quelle osservate meglio dalle installazioni astronomiche remote. È come confrontare un pisello con una palla da baseball nei casi più estremi. Questo è il motivo per cui le fotografie amatoriali dei cieli hanno stelle che hanno un diametro molto più grande di quelle degli osservatori professionisti, in particolare quando gli astronomi del cortile usano telescopi con lunghezze focali elevate. Può anche essere riconosciuto in immagini a grande campo, a breve distanza focale, non professionali quando vengono ingrandite o studiate con una lente d'ingrandimento.
I dilettanti possono prendere provvedimenti per migliorare la vista eliminando la differenza di temperatura tra le fonti locali di calore e l'aria sopra i loro telescopi. Ad esempio, i dilettanti spesso preparano i loro strumenti all'esterno appena dopo il tramonto e lasciano che il vetro, la plastica e il metallo al loro interno raggiungano la stessa temperatura dell'aria circostante. Studi recenti hanno anche dimostrato che molti problemi di vista iniziano appena sopra lo specchio primario del telescopio. È stato dimostrato che una corrente costante e delicata di aria che passa sopra lo specchio primario migliora significativamente la visione telescopica. Prevenire l'aumento del calore corporeo di fronte al telescopio aiuta e posizionare lo strumento in una posizione termicamente amichevole, come un campo di erba aperto, può produrre risultati sorprendenti. I telescopi a faccia aperta sono anche superiori a quelli con specchi primari nella parte inferiore di un tubo.
Anche gli astronomi professionisti vedono strategie di miglioramento. Ma le loro soluzioni tendono ad essere estremamente costose e spingono la busta della tecnologia moderna. Ad esempio, poiché l'atmosfera produce inevitabilmente cattive vedute, non è più inverosimile considerare di posizionare un telescopio sopra di esso nell'orbita terrestre. Ecco perché lo Hubble Space Telescope è stato costruito e lanciato da Cape Canaveral a bordo dello Space Shuttle Sfidante nell'aprile 1990. Sebbene il suo specchio principale abbia un diametro di circa cento pollici, produce immagini più nitide di qualsiasi telescopio situato sulla Terra, indipendentemente dalle loro dimensioni. In effetti, le immagini del telescopio spaziale Hubble sono il punto di riferimento rispetto al quale vengono misurate tutte le altre immagini telescopiche. Perché sono così acuti? Le immagini di Hubble non sono influenzate dalla vista.
La tecnologia è notevolmente migliorata da quando è stato messo in servizio il telescopio spaziale Hubble. Durante gli anni successivi al suo lancio, il governo degli Stati Uniti ha de-classificato il loro metodo per affinare la vista dei satelliti spia che tengono d'occhio la Terra. Si chiama ottica adattiva e ha creato una rivoluzione nelle immagini astronomiche.
In sostanza, gli effetti della vista possono essere annullati se spingi il telescopio o cambi la sua messa a fuoco nell'esatta direzione opposta ai nasties causati dall'atmosfera. Ciò richiede computer ad alta velocità, servomotori sottili e ottiche flessibili. Tutto ciò è diventato possibile negli anni '90. Esistono due strategie professionali di base per ridurre gli effetti della scarsa visibilità. Uno altera la curva dello specchio primario e l'altro sposta il percorso della luce che raggiunge la telecamera. Entrambi si basano sul monitoraggio di una stella di riferimento vicino alla posizione che l'astronomo sta osservando e notando come il riferimento viene influenzato dalla vista, computer veloci e servomotori possono introdurre cambiamenti ottici sul telescopio principale. Una nuova generazione di grandi telescopi è in fase di progettazione o costruzione che consentirà agli strumenti a terra di scattare foto spaziali in concorrenza con il telescopio Hubble.
Un metodo prevede centinaia di piccoli pistoni meccanici posizionati sotto e distribuiti sul retro di uno specchio primario relativamente sottile. Ogni asta del pistone spinge la parte posteriore dello specchio in modo così lieve che la sua forma cambia abbastanza da riportare la stella osservata al punto morto e perfettamente a fuoco. L'altro approccio utilizzato con i telescopi professionali è un po 'meno complicato. Presenta un piccolo specchio flessibile o un obiettivo situato vicino alla telecamera in cui il cono di luce è relativamente piccolo e concentrato. Inclinando o inclinando il piccolo specchio o l'obiettivo all'unisono opposto con lo scintillio della stella di riferimento, si possono eliminare i problemi. Le regolazioni ottiche avviate da entrambe le soluzioni vengono eseguite costantemente durante la sessione di osservazione e ogni alterazione avviene in una frazione di secondo. A causa del successo di queste tecnologie, ora sono considerati possibili enormi telescopi terrestri. Gli astronomi e gli ingegneri stanno immaginando telescopi con superfici di raccolta della luce grandi come campi da calcio!
È interessante notare che gli astronomi dilettanti hanno anche accesso a semplici ottiche adattive. Una società, con sede a Santa Barbara, in California, ha aperto la strada allo sviluppo di un'unità in grado di ridurre gli effetti della scarsa visibilità o dei montaggi del telescopio mal allineati. I dispositivi di ottica adattiva dell'azienda lavorano in combinazione con le sue telecamere astronomiche e utilizzano un piccolo specchio o obiettivo per spostare la luce che raggiunge il chip di imaging.
L'astronomo Frank Barnes III era anche preoccupato di vedere quando produsse questa straordinaria immagine di un ammasso stellare e di una nebulosa situata nella costellazione di Cassiopea. È una piccola porzione della Nebulosa Anima, che è stata designata come IC 1848 in J.L.E. Il secondo indice del catalogo di Dreyer (IC) (pubblicato nel 1908 come supplemento al suo nuovo generale originale e alle prime raccolte di indici).
Frank riferì che la sua visione era favorevole e produsse dimensioni di stelle con un FWHM compreso tra 1,7 e 2,3 "su ciascuna delle sue trentuno, trenta minuti di esposizione. Nota le dimensioni delle stelle in questa immagine: sono molto piccole e strette. Questa è una conferma della buona vista!
A proposito, i colori in questa immagine sono artificiali. Come molti astronomi afflitti dall'inquinamento luminoso notturno locale, Frank ha esposto le sue immagini attraverso speciali filtri che consentono solo alla luce emessa da determinati elementi di raggiungere il rilevatore della sua fotocamera. In questo esempio, il rosso rappresenta il sodio, il verde identifica l'idrogeno e il blu rivela la presenza di ossigeno. In breve, questa immagine non solo mostra come appare questa regione nello spazio, ma di cosa è fatta.
È anche degno di nota il fatto che Frank abbia prodotto questa straordinaria immagine usando una fotocamera astronomica da 6,3 mega-pixel e un telescopio Ritchey-Chretien da 16 pollici tra il 2 e il 4 ottobre 2006.
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Scritto da R. Jay GaBany
