Nuovo libro: Come rilevare esopianeti con il proprio telescopio

Allora, il calcolo preciso in questo momento mi sfugge, ma secondo le ipotesi più accreditate questo dovrebbe essere il libro numero 31. Ma, conteggi a parte, vediamo di cosa si tratta.

Intanto, se non avete voglia di leggere tutto il papiro che segue, vi dico subito che il libro si può acquistare solo su Amazon, seguendo questo link.

Chi mi segue su facebook avrà già saputo che in queste ultime settimane mi sono dedicato alla redazione di un manuale, dedicato agli astrofili, che si pone un obiettivo molto ambizioso: rilevare con strumentazione amatoriale, anche molto economica, pianeti extrasolari in transito di fronte al disco delle loro stelle. No, non è fantascienza, anzi, è una delle più grandi sorprese e opportunità che ci regala la moderna tecnologia digitale e i telescopi sempre a più buon mercato.

L'unico manuale completo per rilevare esopianeti

Qualcuno spesso mi ha chiesto, un po’ scettico, se fosse realmente possibile per un astrofilo rilevare l’impronta di un pianeta esterno al sistema solare e se questo non fosse appannaggio esclusivo dei mastodontici telescopi professionali.

La mia risposta, sintetica ma efficace è quasi sempre la stessa: è possibile perché io ne ho scoperto uno di pianeta extrasolare con un telescopio newtoniano cinese da 25 cm comprato usato a 300 euro e una camera CCD composta da meno di mezzo milione di pixel (sì, meno di 0.5 MP!). Era il 2007, quando in contemporanea a un astro astrofilo, Claudio Lopresti, fummo i primi italiani e i primi amatori in assoluto a scoprire il transito di un pianeta extrasolare, HD17156 b.

In quel periodo sviluppai una tecnica di acquisizione e riduzione dei dati che in teoria potrebbe permettere di rilevare o scoprire pianeti extrasolari addirittura simili alla Terra attorno alle stelle rosse di classe M. Ora, a distanza di tanto tempo, ho deciso di raccogliere tutte quelle conoscenze in un manuale, prima che la mia memoria cominci a cancellarle per fare posto ad altri ricordi.

Il libro è diviso in due parti e ha un duplice scopo: la prima parte è introduttiva e cerca di dare delle basi scientifiche rigorose, compreso il linguaggio, che dovrebbero accompagnare qualsiasi lavoro di ricerca. Non fatevi spaventare; è un linguaggio leggermente diverso rispetto a quello comunemente parlato, ma, oltre a essere semplice, ha il dono di essere chiaro e preciso, limitando al minimo le interpretazioni; qualcosa che potrebbe servirci anche nella vita comune per migliorare il nostro potere comunicativo e la nostra interpretazione della realtà!

La seconda parte, molto più descrittiva, affronta passo-passo la tecnica di acquisizione e riduzione dei dati. Per la fotometria differenziale ho scelto di illustrare il funzionamento di IRIS, perché gratuito, e Maxim DL perché estremamente semplice (fa fotometria in meno di un minuto!), ma naturalmente si possono ottenere curve di luce con qualsiasi altro programma. Vedrete che la strumentazione richiesta e la tecnica di acquisizione ed elaborazione sono molto più semplici di quanto sia richiesto per ottenere una buona fotografia del profondo cielo e alla fine si tratta solo di prendere la mano con un mondo, quello della ricerca, estremamente affascinante e, in questo caso, anche relativamente semplice.

Qualche passaggio, forse, potrebbe non essere di immediata comprensione, ma questo non è un libro divulgativo da leggere sotto l'ombrellone; è un manuale da studiare e comprendere fino in fondo, perché il gioco, sebbene divertente, questa volta è serio e non è possibile fare ricerca, anche con strumentazione amatoriale, senza sapere cosa si sta cercando e come farlo. E alla fine è proprio questo il bello della ricerca, ciò che la eleva al di sopra di molti divertimenti più semplici ma anche più effimeri: la possibilità di essere consapevolmente protagonisti, e non più semplici spettatori passivi, del progresso del genere umano e della nostra conoscenza dell'Universo.

Il manuale è disponibile al momento solo in versione cartacea a un prezzo molto vantaggioso: meno di 10 euro ed è l’unica guida completa sull’argomento disponibile in lingua italiana.  

Si può acquistare solo su Amazon, seguendo questo link.

A questo link è possibile scaricare un estratto gratuito in PDF del libro che mostra la prefazione, l’indice, l’introduzione e una parte del capitolo sulla tecnica di ripresa; giusto per stuzzicare la vostra voglia di nuove emozioni e sfide che potrebbero far entrare il vostro nome nella storia dell’astronomia.

L'indescrivibile bellezza delle aurore

Sono le 20 e il cielo è ancora chiaro; ci si chiede come sia possibile e se mai avrà inizio la notte.

Io e il Marco più anziano, irrazionali e impazienti, ci siamo già ritrovati casualmente fuori per un paio di sopralluoghi. Il cielo sembra velato, ma qualche stella si vede e Giove è un faro. Non ci resta che sperare e avere la forza di aspettare che il chiarore del tramonto se ne vada presto.

L'aurora danza nel cielo

Impazienti e nervosi decidiamo di andare a cena abbandonando gli ingombranti abiti termici al posto di qualcosa di più comodo e meno caldo, sperando che l’imminente pasto riesca a far passare il tempo e che questa sera, dopo la cocente delusione avuta ieri sotto chilometri di nuvole e nebbia da pianura padana, l’aurora si mostrerà a noi. 

Nell’aria c’è speranza, tensione e tanta paura in ogni gesto, mano a mano che il crepuscolo si affievolisce. Un sentimento irrazionale che sta per sfociare nella fobia di non veder nulla, alimentata più della benzina sul fuoco dal fatto che una delle tre notti è già trascorsa e ci ha regalato solamente delusione. Una disperata delusione tappata da neve e nuvole che hanno nascosto a noi e a pochi altri uno degli spettacoli più grandi degli ultimi dieci anni, una fiammata dell’aurora che si è spinta addirittura fino all’Inghilterra e alla Danimarca.

Si ha la sensazione di non poter far nulla, di aver perso la grande occasione; la beffa di un destino che a volte sembra fin troppo crudele. E oggi, dopo che il Sole ci ha quasi abbronzato, il cielo si è improvvisamente velato proprio al tramonto. Sarà il presagio di un’altra serata nuvolosa?

Il cuore è in gola; le mani tremano in questa calda stanza d’hotel più di quando oggi a -10°C scalavano senza guanti la cima di una montagna. 

Con molta calma percorro il corridoio lungo che separa la mia camera da quella dei due Marco e dalla hall e mano a mano che mi avvicino sento l’inconfondibile caciara che solo un gruppo di italiani può fare. E chi altri possono essere se non i miei compagni di avventura, visto che di altri connazionali in questo albergo non ve ne è traccia?

Incuriosito mi avvicino alla loro porta aperta e improvvisamente vengo proiettato in un altro mondo come un potentissimo razzo.

Il Marco più esperto, l’organizzatore del viaggio, mi guarda con occhi lucidi e sprizzanti una felicità senza pari e poi esclama, incurante del casino che sta facendo:

“C’è!!! C’è l’aurora fuori! Vieni a vedere, andiamo a vedere, s’è accesa!!!”.

Mentirei se dicessi che mi ricordo le azioni e il tragitto fatto dopo questa sua frase; so solo che in un lampo ci siamo proiettati fuori in felpa, jeans e scarpe da ginnastica, fregandocene dei -10°C e con lo sguardo rivolto in alto. 

E appena usciti il battesimo dell’aurora è stato ufficiale. Nel cielo ancora un po’ chiaro, sotto i lampioni dell’hotel, in mezzo a gente che in mezze maniche si gode la fresca serata e se ne frega di quello che accade in cielo, io non vedo altro che pura meraviglia. Da orizzonte a orizzonte, proprio sopra di noi, due lunghissimi fiumi verdognoli, in apparenza fermi, sembrano trasportare milioni di litri d’acqua celeste. L’aurora, Signori; questa è l’aurora. Non posso crederci, non riesco a capire, non posso pensare. Vedo molto bene delle tenui striature e percepisco anche il loro lento movimento; ammiro l’acqua cosmica muoversi, la corrente trasportare via me e tutte le paure.

Questo è uno di quegli eventi che non dimenticherò mai, scolpito nella mia memoria fino alla fine dei giorni, lo so già. E poco importa se l’altro Marco, l’astrofilo navigato, quasi mezzo schifato esclama:

“Sì, va beh ragazzi, ma che è sta schifezza. Aspettate di vedere l’aurora vera, questa non è niente a confronto”. Probabilmente ci crede a quello che dice, anzi, ne sono sicuro, ma il suo comportamento tradisce un sentimento che la razionalità del suo pensiero non riesce a tenere a bada per molto tempo. E infatti in questo piazzale composto e pieno di persone che si godono la propria vita in pace, noi 5 italiani bambini urliamo come se in cielo avessimo visto la mistica apparizione di qualcosa di sovrannaturale. E probabilmente, almeno per noi, drogati di astronomia e ubriachi di vita, è proprio così. Tra gesti di giubilo, scatti improbabili delle nostre macchine fotografiche e un freddo che non è mai stato così caldo, ci godiamo questo momento con la speranza, fortissima, che sia solamente l’inizio di una serata memorabile.

Io vago nel piazzale bianco cercando un pizzico di solitudine e un riparo dai lampioni. Scatto immagini mentali di tutto quello che sto vedendo; con gli occhi, con il respiro di quest’aria pura e profumata, con la pelle che non trema al freddo di quest’assaggio di notte polare. 

Non so chi lo abbia fatto notare, ma sono già passate le 20 e noi abbiamo un appuntamento al ristorante sottostante di cui ora faremo volentieri a meno. La cena, da piacevole passatempo per scaricare la tensione in vista della nottata decisiva, si è appena trasformata in un enorme impedimento tra noi e il cielo, tra noi e il puro godimento.

La voglia di saltarla è enorme, ma Marco, più esperto e razionale, ci convince che in realtà questo spettacolo è solo un antipasto e che dopo la cena potremo assistere a qualcosa di grandioso, quindi tanto vale mangiare velocemente e poi andarcene in un luogo più scuro per godere del nostro attimo di eterno stupore. E allora, tra una foto e l’altra, tra un “dammi un minuto” e l’altro, con estrema fatica ci convinciamo a rientrare dentro, anche perché l’aurora sembra darci una piccola tregua.

Entriamo nel ristorante esaltati e irrequieti, sperando di finire presto quest’imprevista carcerazione. Ci sediamo e la prima cosa che facciamo è accedere alla pagina web che propone le immagini in diretta dell’aurora, proprio da una stazione a pochi chilometri da qui. Se il cielo si accenderà come hanno raccontato i due Marco qui di fronte a me, scapperemo fuori di corsa portandoci dietro chiunque si intrometterà sulla nostra strada!

Dopo l’ora più lunga della mia vita, arriva finalmente il grande momento. L’aurora sembra averci aspettato e noi, di fretta, ci vestiamo come astronauti e ci incamminiamo, speranzosi e con gli occhi più scintillanti di queste stelle sopra di noi, verso una lunga salita innevata che ci porterà in cima alla collina, là dove ci aspetta un grande piazzale privo di luce e, per gli amanti del caldo, la baita riscaldata. 

La salita, nonostante sia ripida, non la sente nessuno: corriamo come degli adolescenti e scoppiamo di caldo come fossimo in pieno agosto.

L’unico momento per riposare è quando ogni poche decine di secondi rallento perché cerco lo sguardo al cielo per vedere cosa mi riserva. Intravedo qualcosa. In una situazione normale avrei detto nuvole, ma so che è l’aurora perché qui non ci sono così tante luci nel raggio di 300 km da illuminare talmente bene il cielo.

Lungo è il tragitto e la tentazione di fermarsi per fotografare ma sento, sentiamo, che non c’è tempo, che dobbiamo arrivare prima possibile nella nostra postazione.

E così, dopo una sfiancante corsa, giungiamo nel piazzale gremito di altri osservatori. E non c’è tempo neanche per cercare la posizione migliore che il cielo s’accende davvero.

Di fronte a noi, senza il minimo sentore, precipita giù a grande velocità un’immensa cascata color verde acceso. Si sgrana, si muove come un serpente irrequieto; sembra quasi di vedere le scaglie che fanno presa sul terreno. Le differenze linguistiche di tutti questi curiosi che condividono il piazzale, provenienti da ogni parte d’Europa, si abbattono all’istante di fronte allo spettacolo dell’Universo, davanti allo stupore più puro che tutti gli uomini esprimono allo stesso modo, con la stessa parola trascinata all’infinito: Wooow.

L’aurora nel cielo danza senza fine e tutti noi siamo a corto di fiato. Il serpente si ingrandisce, si circonda di amici, si colora a tal punto da illuminare di verde il paesaggio intorno. E’ una sensazione di rara bellezza perché mai nessuno ha visto l’Universo muoversi persino più veloce di quanto il nostro cervello riesca a elaborare. Di fronte a noi, poi dietro, poi ancora sopra, proiettando sulle le nostre teste un’inquietante ma affascinante effetto pioggia, una pioggia velocissima e colorata che sembra investirci. Ma tutti sappiamo che non c’è alcun pericolo; lo sappiamo non con la ragione ma con il cuore. Sappiamo che questa meraviglia è troppo bella per ferirci e allora, invece di aprire immaginari ombrelli per ripararci, allarghiamo le braccia sperando di raccogliere questa pioggia lucente che tinge il cielo e tutto il nostro mondo. 

Ci si sente allo stesso tempo piccoli e grandi, insignificanti e potenti perché noi fragili esseri, minuscoli per un Universo ben più esteso della nostra immaginazione, abbiamo l’enorme dono di poter assaporare con coscienza questo spettacolo. Ci si rende conto di avere la responsabilità, bellissima, di sentirsi ambasciatori dell’Universo stesso, che attraverso di noi acquista coscienza della sua grandiosità, compiacendosi del perfetto lavoro che ogni volta riesce a svolgere.

Passano i minuti, ma l’irrequieto turbinio del cielo non si vuol placare e noi non possiamo che ringraziare e sentirci, una volta tanto, davvero fortunati.

Lentamente riacquistiamo abbastanza lucidità per iniziare a fare qualche improvvisata fotografia, ma l’aurora è così intensa che già con qualche secondo di esposizione, con le stelle che si vedono a malapena sul fotogramma, la luce verde diventa bianca da quanto è luminosa.

Ognuno di noi, ora, è solo; solo con il suo mondo, solo nel suo personale rapporto con il cielo. E questa solitudine condivisa fa parte del gioco e rende tutto semplicemente unico.

Provo ancora a fare qualche scatto con quello che ho. L’aurora è così estesa che ci vorrebbe un grandangolare ma io non ce l’ho. Riprendo a 800 ISO, con il diaframma tutto aperto per una decina di secondi al massimo, sperando di fermare il movimento del serpente, ma invano. Benché i colori siano più evidenti in fotografia, l’occhio ha una visuale, una dinamica e soprattutto un tempo di esposizione così breve che è l’unico strumento capace di congelare i movimenti di questi fiumi di luce color smeraldo. Nessuna foto può rendere l’idea di movimento e rappresentare degnamente le sottili e lunghissime linee seguite dalle particelle luminose.

Proprio per questo decido di impostare automaticamente la fotocamera, puntata in una zona a caso del cielo, e sedermi in terra, meglio, sulla polvere di ghiaccio, per ammirare in silenzio questo spettacolo unico fino a quando non si stancherà di mostrarsi a noi. 

Se volete dare un'occhiata alle immagini che ho scattato, seguite questo link.
Se invece volete avere idea dei movimenti dell'aurora in un bellissimo video del mio compagno di avventura Marco Bastoni, cliccate qui e proiettate il video a tutto schermo. 

Di che colore sono le galassie?

Questo post è un estratto del mio libro: 125 Domande e curiosità sull'astronomia, disponibile in formato ebook e in cartaceo.

Questa domanda ha implicazioni davvero profonde e ci permette di capire meglio le proprietà delle galassie.

Il colore globale di una galassia è determinato dal colore predominante delle centinaia di miliardi di stelle di cui sono formate. Gas e nebulose contribuiscono molto poco al colore di una galassia.

Le galassie ellittiche di grandi dimensioni hanno un colore tendente al giallo.

Le ellittiche piccole, dette nane, hanno una tonalità tendente all’azzurro.

Le galassie a spirale hanno una tripla colorazione. I bracci sono nettamente azzurri, mentre il nucleo tende in modo evidente al giallo. Infine, le regioni tra i bracci di spirale appaiono bianche o al limite leggermente giallastre.

Le irregolari, infine, sono quasi tutte estremamente blu. 

I diversi colori delle galassie

Perché colori così diversi?

Semplice, quanto affascinante.

Il colore delle stelle, se ben ricordiamo, dipende dalla temperatura, la quale dipende (almeno nella grande maggioranza dei casi) dalla massa. Ma stelle più massicce hanno una vita sensibilmente più breve degli astri più snelli.

Di conseguenza le galassie con un colore tendente all’azzurro sono ricche di giovani e calde stelle blu, quindi sono oggetti ancora attivi e presumibilmente piuttosto giovani.

Al contrario, le galassie con una tonalità gialla sono oggetti composti esclusivamente di stelle molto antiche, per i quali la nascita di nuove stelle non è più attiva. 

Per le galassie a spirale, i diversi colori ci permettono di dire altre cose. La zona rigonfia nei pressi del centro è composta da stelle gialle e rosse, quindi è vecchia e priva di processi di formazione stellare.

La tonalità nettamente azzurra dei bracci di spirale conferma il modello secondo cui i processi di formazione stellare si sviluppino in queste fondamentali regioni e sono tuttora attivi.

Le zone del disco al di fuori dei bracci appaiono tendenti al bianco/giallo, indice che si tratta di regioni più vecchie perché povere di astri molto blu, ma più giovani del nucleo perché contengono ancora alcune componenti bianco/azzurre formatesi qualche decine di milioni di anni prima, quando si trovavano su uno dei bracci.

Come si è formata la Luna?

Questo post è un estratto del mio libro: 125 Domande e curiosità sull'astronomia, disponibile in formato ebook e in cartaceo.

Tra i numerosi satelliti dei pianeti, la Luna è sicuramente il più interessante, non perché satellite del nostro pianeta, ma da un punto di vista prettamente astronomico.

I satelliti degli altri pianeti, in effetti, sono molto più piccoli in rapporto alle loro dimensioni. Phobos e Deimos, lune di Marte, hanno dimensioni di pochi chilometri, contro i 6700 km del raggio planetario.

Il confronto diventa impietoso con le lune di Giove. Ganimede, la più grande del Sistema Solare, addirittura di dimensioni maggiori di Mercurio, ha una massa infinitesima in confronto al gigante che la ospita.

La Luna, invece, fa eccezione. Rispetto alla Terra è appena 81 volte meno massiccia e solamente 4 volte più piccola.

Questo per gli astronomi ha rappresentato un grande problema.

Come si è formata la Luna?

Un pianeta ha sostanzialmente due modi per acquisire satelliti.

I più grandi generalmente si formano nelle vicinanze del pianeta, dai resti dei detriti non utilizzati dal corpo principale, un po’ come è successo per il Sole e i pianeti, ma su scala ridotta.

Il secondo metodo è quello della cattura gravitazionale. Quando un piccolo asteroide transita casualmente nei pressi di un pianeta molto più grande, è possibile che il campo gravitazionale lo catturi. Questo è probabilmente il modo in cui Marte ha guadagnato le sue piccole lune.

I corpi celesti catturati si riconoscono dalla forma irregolare, da una composizione chimica molto diversa da quella del pianeta e da orbite non regolari.

Molti dei piccoli satelliti di Giove e Saturno si pensa siano asteroidi catturati in miliardi di anni di storia.

Cosa dire, invece, della Luna?

Le sue grandi dimensioni escludono l’ipotesi di una cattura gravitazionale da parte della Terra, ma allo stesso tempo escludono anche l’ipotesi che possa essersi formata contemporaneamente al nostro pianeta.

La composizione chimica è simile a quella del mantello terrestre, ma è povera di elementi pesanti come ferro e nichel che invece sono abbondanti in molti asteroidi e pianeti.

Dopo molti anni di ricerche, gli astronomi sono arrivati a ipotizzare che la Luna non è altro che una costola della Terra.

Pochi milioni di anni dopo la formazione del nostro pianeta, un corpo celeste delle dimensioni di Marte, chiamato Theia, si è scontrato violentemente, vaporizzandosi e scagliando nello spazio miliardi di pezzi della giovane Terra, alcuni dei quali si sono di nuovo aggregati per formare la Luna.

Questo piega perché il nostro satellite naturale sia povero degli elementi più pesanti, che nella giovane Terra erano già sprofondati a formare il nucleo.

Schema di formazione della Luna: un impatto gigantesco senza il quale, probabilmente, non saremmo esistiti

Neanche la più apocalittica scena di un film avrebbe potuto immaginare uno scenario del genere, ma a quanto pare l’Universo a volte ama stupire con effetti speciali!

Come si diventa astronomi?

Questo post è un estratto del mio libro: 125 Domande e curiosità sull'astronomia, disponibile in formato ebook e in cartaceo.

Per diventare astronomi professionisti è necessario seguire un percorso di studi universitari lunghi e spesso piuttosto difficili, ma con passione e buona volontà tutti possono ambire a questa professione. 

Si inizia con una laurea triennale in astronomia, oppure in fisica. Si deve poi proseguire con una laurea magistrale di due anni in astrofisica o cosmologia, poi vincere una borsa di studio per un dottorato di tre anni, fortunatamente pagato (ma molto poco in Italia, e non per tutti!). Alla fine dei tre anni si diventa a pieno titolo dottori in astronomia e ricercatori. Si può partecipare a concorsi e inviare il proprio curriculum in giro per il mondo, aspettando pazientemente che qualche università o centro di ricerca sia interessato.

Le possibilità di lavoro in Italia sono purtroppo quasi nulle nel settore della ricerca. Molti astronomi trovano occupazione in aziende private specialmente come programmatori, oppure intraprendono la difficile strada dell’insegnamento.

Le prospettive sono migliori all’estero. D’altra parte un astronomo è una persona che deve essere flessibile, parlare fluentemente almeno l’inglese e disposto a viaggiare in tutto il mondo.

L’America è ancora il leader dei giovani talenti, seguita dagli altri paesi anglosassoni, dalla Germania e dalla Francia.

Un astronomo con un dottorato di ricerca troverà facilmente posto presso qualche università straniera.

Se invece non siamo disposti ad abbandonare questo Paese, dobbiamo essere pronti a fare qualcos’altro, soprattutto se tra i nostri sogni c’è la possibilità di una famiglia.

I pochi astronomi italiani hanno stipendi da dipendenti pubblici di basso rango, nonostante lavorino diverse ore al giorno, spesso di notte, e contratti a tempo determinato. I colleghi americani, ma anche tedeschi, inglesi o francesi, possono contare su stipendi di base almeno doppi, se non tripli, e ottime possibilità di fare carriera in base alle proprie capacità.

Si può fare astronomia anche per passione, senza dover sottostare alle rigide regole accademiche e scientifiche. Per questo basta un semplice telescopio amatoriale, tanta passione, pazienza, determinazione e naturalmente un cielo buio.

L’astronomo dilettante decide in piena libertà come, quando, cosa osservare e a quale livello. L’unico inconveniente è che nessun astronomo amatoriale viene pagato, neanche emigrando su altri pianeti!