Il diametro nell'alta risoluzione

Le leggi dell'ottica affermano chiaramente che a parità di condizioni (turbolenza atmosferica, qualità ottica, collimazione...) uno strumento di diametro maggiore ha una risoluzione migliore di un telescopio di diametro inferiore.
Uno dei criteri più semplici ci dice che il potere risolutivo teorico, nel visibile, può essere determinato da una relazione molto semplice, detta formula o criterio di Dawes: PR=115/D, dove D è il diametro del telescopio espresso in millimetri.

Questo criterio di natura empirica fu sviluppato da Dawes a seguito dell'osservazione di numerose stelle doppie di luminosità paragonabile.
Attualmente, con le moderne tecnologie digitali, il potere risolutivo massimo di uno strumento può essere anche dimezzato rispetto alla formula di Dawes.

A prescindere da complessi dircorsi sul potere risolutivo, argomento in merito al quale potremmo scrivere centinaia di pagine senza venirne a capo, vorrei soffermarmi un attimo sull'aspetto pratico, ovvero: come si manifesta il diverso potere risolutivo in funzione dello strumento utilizzato?

Le parole e le formule alla fine lasciano il tempo che trovano, se non riusciamo a quantificare meglio quanto è il guadagno che uno strumento, ad esempio di 35 centimetri, ha rispetto ad un piccolo telescopio da 10 cm.
Comprendere le differenze sulla base delle immagini è fondamentale anche per farsi delle idee migliori su quali sono i limiti strumentali e quali dovrebbero essere le aspettative che competono a ciascun telescopio.

Posto che per i nostri scopi trascuriamo l'ostruzione e la differente configurazione ottica, elementi che non alterano sensibilmente la risoluzione massima raggiungibile, di seguito riporto un paio di esempi su cosa sia possibile ottenere al massimo con telescopi di diametro compreso tra 10 e 35 centimetri, quindi la quasi totalità degli strumenti utilizzati dai principianti.

Prima di lasciar parlare le immagini, mi preme dirvi che quelli che state per osservare sono i migliori risultati che ci si può aspettare dal proprio telescopio, se e solo se sono soddisfatte una serie di variabili che dipendono in gran parte da noi: acclimatamento dello strumento, appropriata tecnica di acquisizione ed elaborazione, camera di ripresa adeguata (non semplici webcam o reflex), collimazione del telescopio, luogo di osservazione, seeing.

Proprio per la presenza di un numero elevatissimo di variabili che prescindono il puro diametro strumentale, un confronto del genere deve essere fatto con cognizione di causa.
Per evitare il più possibile la dipendenza da queste variabili e mostrare solamente il potenziale massimo dello strumento, ho selezionato le migliori immagini riprese nel corso di ben 8 anni. Il campione da cui ho potuto attingere è stato abbastanza vasto (oltre 300 riprese) da ridurre al minimo la loro influenza e mostrare le reali potenzialità ottiche al variare del diametro strumentale.
Buona visione!

La Luna

Giove

Saturno

Ganimede (satellite di Giove)

Alta risoluzione con ogni telescopio

Se siete appassionati di riprese in alta risoluzione dei corpi del sistema solare, oppure semplici curiosi che cercano di comprendere con quali strumenti si possono avere dettagliate visioni dei pianeti brillanti e della Luna, probabilmente avrete ben compreso che servono telescopi di diametro generoso.
Non è un caso se gli astroimager più bravi utilizzano pesanti (ed ingombranti) strumenti di oltre 30 centimetri di diametro, con i quali ottengono magnifiche riprese planetarie.

Polo nord lunare con un rifrattore da 10 cm

A parte il costo elevato, l'utilizzo di un grande diametro, sebbene permetta di vedere di più e meglio di uno più piccolo (con alcuni distinguo dei quali non voglio parlare ora), richiede delle attenzioni molto particolari.
Uno strumento da 35 centimetri in configurazione Schmidt-Cassegrain, come ormai ve ne sono molti in circolazione, richiede una postazione semi-fissa (o un fisico da palestrato), una buona montatura e tutta una serie di attenzioni (quasi maniacali) per farlo lavorare al massimo delle potenzialità, tra cui: collimazione precisissima e controllata ogni sera, equilibrio termico con l'ambiente esterno, posizione che eviti vibrazioni e che minimizzi il calore restituito dalle abitazioni e dai centri urbani.
Insomma, morale della favola: molti hanno un gran bel telescopio, ma pochissimi lo sfruttano al 100% delle loro possibilità, azzarderei non più di 4-5 persone in tutto il mondo.

Quando le cure e gli accorgimenti da prendere per far funzionare il proprio strumento cominciano a prendere molto più tempo di quello passato ad osservare o riprendere gli oggetti celesti, c'è il rishcio che la passione, per quanto forte possa essere, prima o poi venga inesorabilmente logorata.
Se avete riconosciuto un accenno autobiografico in questo racconto, probabilmente non avete sbagliato di tanto, ma non è neanche questo l'argomento del post.

Molti appassionati alle prime armi mi chiedono spesso quale strumento acquistare per fare belle immagini planetarie. Alcuni, forse impulsivamente, passano di telescopio in telescopio alla ricerca di qualcosa che nessuno strumento può darci: pazienza, determinazione, voglia di sperimentare, esperienza.

Proprio partendo dalla voglia di sperimentare, mi sono posto una domanda: è veramente assolutamente necessario possedere un telescopio di grandi dimensioni per riprendere belle immagini di Luna e pianeti?
Cosa è possibile fare con piccoli diametri?
Assodato che la risoluzione dipende sempre e solo dal diametro, e che uno strumento più grande potenzialmente mostra di più di uno più piccolo, avete mai capito effettivamente quale sia il valore dei piccoli telescopi nell'imaging in alta risoluzione?

Come nella parabola della vita quando si raggiunge il (proprio) massimo inevitabilmente si guarda al passato con occhi diversi, forse qualcosa di simile sta succedendo a me nell'ambito astronomico: ho iniziato con un rifrattore da 90 mm non apprezzando affatto le immagini restituite; sono passato ad un 150 mm per abbandonarlo dopo un anno in favore di un 23 cm, con il quale ho trovato la pace per 7 lunghi anni.
Dopo di questo, ho deciso di acquistare uno Schmidt-Cassegrain da 35 cm, con il quale la pace, probabilmente, non la troverò mai, tanto è difficile farlo lavorare al massimo delle proprie possibilità.

Dopo il recente acquisto di un rifrattore apocromatico da 106 mm (Sharpstar, marchio Taiwanese, qualità Giapponese), ho deciso di utilizzare l'esperienza e la consapevolezza maturata nel corso degli anni per apprezzare meglio i piccoli diametri, con la speranza di essere d'aiuto ai giovani astrofili emergenti convinti che il diametro rappresenti la soluzione a tutti i problemi. Più che soluzione, il diametro rappresenta l'evoluzione esponenziale di problemi che spesso neanche si pensa esistano!

Complice una serata di assoluta calma atmosferica, ho ripreso Giove e la Luna con il rifrattore, cercando di capire le sue reali possibilità.
Ebbene, non mi sarei aspettato di ottenere allo stesso tempo risultati emozionanti ed un divertimento che non provavo da tanti anni.

Giove ripreso con un rifrattore apocromatico da 106 mm

Per quanto riguarda il mero aspetto della risoluzione, l'attuale processing digitale consente di ottenere risultati migliori della risoluzione teorica dello strumento. L'immagine di Giove mostra dettagli sotto al secondo d'arco, mentre quella lunare mostra, seppur debole, la piccola spaccatura all'interno della Vallis Alpes, dal diametro di soli 300 metri.

Un aspetto da non sottovalutare riguarda però la facilità ed il divertimento nel riprendere queste immagini: il rifrattore non richiede collimazione, è acclimatato in 10 minuti (questo il tempo trascorso tra il montaggio e la prima ripresa), è leggerissimo, robusto e lo si sfrutta nel 70% delle nottate serene.
Raggiungere il limite teorico diventa semplicissimo e divertente, contrariamente ai grandi diametri che richiedono accorgimenti particolarissimi per evitare la turbolenza locale e molte preghiere (o imprecazioni, a seconda dei punti di vista), per sperare che quella di origine atmosferica collabori.
Personalmente, dopo anni di immagini sempre turbolente attraverso i grandi strumenti, il semplice aver visto a monitor un'immagine così ferma da pensare che il computer si fosse bloccato, mi ha dato una pace ed un sorriso che ancora adesso mi porto dietro.

Alpi e vallis alpes con un rifrattore da 10 cm

Ho cercato a lungo in rete, ma non ho trovato risultati così dettagliati fatti con piccoli strumenti: perché?
Non perché io sono più bravo di altri, piuttosto perché nessuno ha mai realmente testato l'effettivo potenziale dei piccoli strumenti, bruciando le tappe con telescopi che fatica a gestire e che non perdonano il minimo errore di ripresa o programmazione (anche questo riferimento è in parte autobiografico).

Volete un esempio concreto? Per mesi con il mio telescopio da 35 cm ho ottenuto immagini paragonabili a quelle del piccolo rifrattore, pessime per 35 cm di diametro, sapete perché? Perché lo avevo posizionato in un punto del balcone riparato dal vento. L'assenza di ventilazione impediva al calore dell'appartamento e del pavimento di dissiparsi e al telescopio di raggiungere la temperatura ambiente, con la conseguenza che le immagini ribollivano continuamente.
Questo problema con un piccolo diametro semplicemente non esiste.


In conclusione: il diametro rappresenta l'evoluzione naturale di un percorso che non ammette scorciatoie. Maggiore diametro implica maggiore attenzione, cura, esperienza, determinazione.
Prima di buttare il vostro piccolo telescopio, guardatelo attentamente e cercate di capire quali sorprese ha davvero in serbo per voi.