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Se spunta una nuova stella in cielo...

Se spunta una nuova stella in cielo...
Credit: Seiji Ueda (Hokkaido, Japan)

A partire da questo articolo, inizia una nuova collaborazione tra AliveUniverseImages e Paolo Berardi, un "astrofilo evoluto" (nonché un amico da lunga data) che ci racconterà in prima persona le sue esperienze osservative, svelandoci anche le implicazioni astrofisiche delle osservazioni fatte da lui e dai suoi amici/colleghi appassionati. In questo primo articolo ci racconta le sue osservazioni di una stella "nova nana".

Marco Di Lorenzo

Introduzione

Anche se può sembrare strano, si scoprono nuove stelle ogni giorno. Non parliamo di stelle luminose quanto quelle che compongono le costellazioni ma di deboli puntini luminosi quasi sempre invisibili ad occhio nudo e registrabili solo con sensibili apparecchiature ottico-elettroniche.

In questo campo c'è una grande interazione tra astronomi ed amatori (che oggi dispongono anch'essi di sofisticati strumenti). Capita infatti ad entrambi di scoprire nuovi oggetti e di informare tempestivamente la comunità scientifica riportando i dati salienti delle proprie osservazioni in appositi "contenitori mediatici". Non sono gli unici, ma tra i più importanti vanno menzionati "The Astronomer's Telegram" e la "Transient Objects Confirmation Page" del Central Bureau for Astronomical Telegrams.

Ma cos'è una "nuova stella"? Ovviamente le stelle non si formano così velocemente!
In realtà, si tratta di particolari eventi energetici che riguardano un astro o un sistema binario/multiplo pre-esistente. Il rilascio di grandi quantità di energia determina un aumento della luminosità che permette alla stella di essere osservata a distanze maggiori.

I principali eventi sono le supernovae, caratterizzate da un fenomeno distruttivo (la stella si disintegra) e le novae che invece restano in vita dopo una esplosione che avviene non nel "core" stellare ma sulla sua superficie. L'esperienza osservativa che racconto di seguito riguarda quest'ultimo caso, in particolare il tipo che nella vasta categoria delle variabili cataclismiche viene definito "nova nana". Si tratta un sistema binario composto da una nana bianca e una subgigante rossa/arancione (tipo spettrale M o K) che trasferisce materia verso la nana. Questa le si accumula intorno formando il cosiddetto "disco di accrescimento". Gli outburst come quello osservato sono dovuti al rilascio di energia gravitazionale per l'instabilità termica del disco a seguito del trasferimento di una grande massa di materia. L'esplosione avviene quindi nel disco di accrescimento.

Sistema binario - origine di una nova

Rappresentazione artistica di un sistema binario all'origine di una "nova nana" - Credits : Steve T / Steve's Astro corner

Le osservazioni

Appena scoperto il nuovo oggetto (in lingua internazionale viene impiegato il termine "transient"), la sua natura non è ancora nota. Se una buona immagine è perfetta per dire al mondo "abbiamo una nuova stella", non è altrettanto efficace per stabilirne la categoria di appartenenza, cioè se si tratta di una supernova, una nova o altro. In alcuni casi occorre al minimo un'accurata fotometria, ovvero la misura del flusso luminoso ricevuto, protratta per un sufficiente periodo di tempo ma è l'indagine spettroscopica che rivela in modo inequivocabile la natura dei "transienti".

La spettroscopia stellare è divenuta uno strumento efficace per l'astrofilo solo in tempi molto recenti grazie soprattutto alla disponibilità delle moderne camere digitali. Uno spettroscopio amatoriale ben ottimizzato consente oggi di registrare spettri validi di stelle fino alla 15a magnitudine utilizzando un telescopio di 25-30 cm di diametro. Per fortuna capita con una certa frequenza che vengano scoperte sorgenti alla portata dei nostri strumenti.

E' il caso del transiente denominato dal Central Bureau for Astronomical Telegrams (CBAT) come "PNV J03093063+2638031", scoperto nella costellazione dell'Ariete il 29 ottobre 2014 dal giapponese Seiji Ueda. Noi amatori visioniamo molto spesso la pagina del CBAT alla ricerca di nuovi oggetti per i quali è interessante provare a rilevarne la natura. La sorpresa nel constatare l'elevata luminosità e soprattutto il buon posizionamento del soggetto nel cielo della stagione è stata grande! Molto spesso, infatti, vengono scoperti ad elongazioni (distanza angolare apparente) non elevate dal Sole, rendendo l'osservazione difficoltosa, oppure del tutto fuori della portata strumentale perché troppo deboli.

Come è facile immaginare, c'è l'altra fondamentale variabile delle condizioni meteorologiche. La mattina del 30 ottobre, quando ho letto della scoperta nella pagina del CBAT, il cielo era completamente sereno e le previsioni per la notte ottime! Si trattava quindi solo di preparare la strumentazione e sperare che tutto andasse per il meglio durante la notte.

Il mio spettroscopio ha la possibilità di intercambiare il reticolo diffrattivo. Questo consente di lavorare a diversi livelli di "potere risolvente", quindi di adattare al meglio la strumentazione al soggetto osservato. Per la prima osservazione ho scelto una risoluzione bassa in modo da registrare l'intero spettro ottico (dal blu al rosso). Molti dei "markers" che permettono di riconoscere la natura del transiente sono infatti apprezzabili anche in tali spettri. Inoltre lo spettro più "concentrato" sul sensore di ripresa permette di raggiungere un maggior rapporto segnale/rumore.

Alla fine del crepuscolo serale il target è individuato e centrato nella fenditura dello strumento. Ho preso uno spettro della lampada di riferimento (necessario per calibrare il profilo in lunghezza d'onda) ed ho subito avviato le riprese del transiente. Tali soggetti necessitano di un certo tempo di integrazione affinchè i fotoni in arrivo, separati nelle varie lunghezze d'onda, formino uno spettro sufficientemente chiaro.

Nello stesso momento l'amico Massimo Caimmi, un altro astrofilo che osserva da Loreto a cui avevo chiesto una ripresa tradizionale del transiente, riesce ad osservarlo e mi invia il risultato. Grazie alla sua immagine ad elevata risoluzione ho potuto realizzare un interessante confronto "prima e dopo" utilizzando una vecchia immagine della Second Palomar Sky Survey (POSS II) reperibile sul web:

Nova PNV J03093063+2638031

 Animazione che mostra il fenomeno transiente - Immagini di partenza: Massimo Caimmi e Second Palomar Sky Survey -processing: Paolo Berardi

Si conferma la notizia che circolava in alcune Mailing List specializzate, secondo la quale il progenitore della sorgente luminosa che stavamo osservando è visibile in vecchie immagini. Si tratta di una debole stella di magnitudine 18-19. Ipotizzando che sia effettivamente tale, l'outburst avrebbe incrementato la luminosità di 7-8 magnitudini. Un elemento, anche questo, utile alla sua classificazione: anche se vicino al limite superiore, siamo infatti nella categoria delle "novae nane" (sinteticamente descritte in precedenza), ovvero fenomeni meno energetici delle novae classiche.

Una nova nana può essere rivelata anche per mezzo di accurate osservazioni fotometriche. Gli indicatori sono infatti delle piccole e relativamente rapide oscillazioni del flusso luminoso collegate al periodo orbitale del sistema binario. Le attivitá fotometriche condotte da vari osservatori stavano muovendosi in questa direzione, senza però giungere alla certezza, almeno nelle fonti da me visionate fino a quel momento.

Terminate le riprese del transiente punto il telescopio verso una stella nota (il cui spettro funge da riferimento per la calibrazione del flusso luminoso alle varie lunghezze d'onda) e passo alla riduzione dello spettro. Avevo preparato una serie di "template" per facilitare il riconoscimento della tipologia ed il confronto con il profilo spettrale osservato non lascia alcun dubbio: si tratta di una nova nana!

PNV spectrum

Spettro a bassa risoluzione - P. Berardi

Diversamente dalle novae classiche, lo spettro di questa tipologia di oggetti presenta poche e deboli righe spettrali. Le più evidenti sono quelle della serie di Balmer dell'idrogeno fra cui la riga H-alfa che si presenta tipicamente molto stretta ed in emissione mentre le restanti si osservano in assorbimento e piuttosto allargate, con uno stretto picco centrale in emissione non facilmente osservabile a bassa risoluzione. Infine l'andamento del continuo (la parte del profilo su cui si stagliano le righe) cresce notevolmente di intensitá verso il blu ad indicare un grande contenuto di radiazione ad alta energia. A volte appaiono anche le righe prodotte dall'elio ionizzato (He II) per l'elevata temperatura raggiunta durante l'outburst (in questo spettro la riga é appena pronunciata).

Visto che gli elementi osservati erano piú che sufficienti per classificare il transiente, intorno alla mezzanotte condivido l'informazione con la comunitá internazionale di spettroscopia mediante il forum ARAS (Astronomical Ring for Access to Spectroscopy, il gruppo di cui faccio parte) e resto in attesa di eventuali ulteriori osservazioni da parte di altri osservatori della rete. Il mattino seguente, dopo aver constatato che non erano pervenuti altri spettri, decido di inviare comunque il "follow-up" al Central Bureau for Astronomical Telegram con l'identificazione del transiente fatta sulla base della mia osservazione.

Nei giorni successivi ho nuovamente osservato la nova nana con lo spettroscopio configurato per una risoluzione spettrale superiore, rilevando molto meglio le strette emissioni della serie di Balmer per le righe H-alfa e H-beta, la seconda centrata nella larga componente in assorbimento:

Hi-res spectra

Composizione dello spettro a bassa risoluzione e, ingranditi, due spettri ad alta risoluzione - P. Berardi

Conclusione

Attività del genere rappresentano solo una piccola parte di ciò che è possibile fare oggi nel campo della spettroscopia amatoriale. Per soggetti che si mantengono per lungo tempo alla portata degli strumenti si prosegue con il monitoraggio, studiando i profondi cambiamenti nello spettro nelle diverse fasi evolutive. Ad esempio oggi stiamo osservando la "fase nebulare" della brillante nova apparsa nella costellazione del Delfino nell'agosto 2013. Oltre a numerose ed interessanti esperienze di grande valore didattico, la spettroscopia amatoriale apre le porte anche ad una stretta collaborazione con i professionisti. Sono diverse, infatti, le campagne osservative cosiddette "pro-am" nelle quali un astrofisico (principal investigator) chiede ed utilizza spettri di noi amatori a supporto di particolari ricerche. Il punto di forza di una rete di astrofili sparsi dappertutto sul territorio risiede nell'elevato numero e nella costanza delle osservazioni, parametri difficili da chiedere ad un osservatorio professionale visti i numerosi impegni ed i costi da sostenere. Evidentemente è anche segno che gli amatori hanno raggiunto un sufficiente livello qualitativo nelle loro osservazioni.

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Paolo Berardi

Il mio interesse per l'astronomia nasce tanti anni fa grazie ad un libro regalatomi quando ero solo un bambino. Dopo anni di osservazioni visuali, seguiti da una grande passione per la fotografia astronomica, sono approdato in tempi recenti alla spettroscopia. Sono affascinato dai segreti dell'universo e da ciò che permette di rivelarli. Questo é il motivo per cui sono attratto dalla spettroscopia, probabilmente il più potente metodo di indagine.


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