AMMASSI STELLARI DALLA CITTA’ CON UN RIFRATTORE DA 2 POLLICI

Anno 2021

Perché eseguire un esperimento come quello presentato in queste pagine quando e se si dispone di ottiche apocromatiche di diametro significativo, filtri interferenziali di ottimo livello, e rapporti focali di acquisizione molto più veloci di quello a f14 del nostro piccolo rifrattore giapponese?

La domanda è non solo logica ma anche schiacciante nelle possibilità che apre.

La verità è che la scelta proposta risulta il frutto di una serie di considerazioni e affinità personali e trova una sua logica nella tipologia dei soggetti fotografati.

Il nostro test nasce con la decisione di volere a tutti i costi utilizzare il bellissimo ed estremamente “vintage” rifrattore Takahashi TS-50/700. 

Come è possibile leggere nell’articolo specifico presente qui su Dark Star (….. inserire link articolo….) si tratta di un rifrattore acromatico di piccolissima apertura (quella che oggi viene impiegata per un cercatore) e rapporto focale molto blando e pari a f14.

Le ottiche di cui gode il piccolo rtelescopio giapponese, per quanto ben realizzate così come la meccanica che le circonda, sono e restano “acromatiche” e sebbene la scarsa quantità di luce raccolta e il rapporto di f14 ne riducano sensibilmente il residuo cromatico non corretto questi continua ad esistere.

In virtù di queste caratteristiche è stata scelta una camera c-mos moderna (anche se non più recentissima) monocromatica come la ASI 1600M che possiede specifiche utili allo scopo. Ha un campo inquadrato accettabilmente ampio, pixel di dimensioni medio-piccole, una discreta efficenza quantica (anche se lontana dalle moderne 2600 e superiori) e una facile gestione dell’amp-glow elettronico.

Ad aiutare la camera è stato impiegato un filtro “classico”, conosciuto come Wratten 15A in versione da 31,8mm. e commercializzato, nel nostro caso, dalla Svbony.

La scelta non è stata casuale e pur disponendo già di filtri similari come il n°8 e il n° 12 (il numero di riferimento indica, decrescendo, una minore densità) risulta utile impiegare il più “schermante” tra i gialli disponibili per ovviare non tanto alla cromatica residua quanto ad un maggiore taglio della radiazione di fondo del cielo da cui si è operato, in piena città di Milano e in autunno avanzato, ossia con molta umidità presente nel mezzo aereo.

Sopra: gamma cromatica dei filtri colorati. Sotto: curva di banda passante indicaiva per i vari wratten disponibili.

Come risulta possibile evincere dalle immagini sopra riportate (non dell’autore ma liberamente prese dal web), il giallo 15A effettua un taglio a circa 510nm, eliminando quindi tutta la radiazione sottostante (alcuni verdi e soprattutto i blu e i violetti) ma lascia scoperta tutta la porzione del vicino e lontano infrarosso.

Questo aspetto non va sottovalutato, soprattutto oggi che i moderni sensori presentano una discreta sensibilità all’infrarosso. 

La tecnica di impiegare filtri gialli per rimuovere, o quantomeno ridurre considerevolmente la cromatica residua, risale al tempo in cui la fotografia astronomica veniva effettuata con emulsioni chimiche che erano ben poco sensibili oltre i 800nm. Oggi questo diventa meno efficace e per ovviare al problema andrebbe impiegato, in addendum, anche un filtro IR-CUT.

Nel mio caso questa soluzione non è risultata possibile poiché lo spessore disponibile nella parte filettata M42 della camera di ripresa è limitato e la somma di due filtri impedisce l’installazione del “naso” di raccordo con il telescopio. Ho ovviamente provato a montare il secondo filtro a “monte” (quindi verso l’ottica) del “naso” riscontrando però la creazione sul fotogramma di “flare simmetrici circolari” che anche i migliori flat field frames non sono riusciti a compensare adeguatamente.

Con questo impedimento ho dovuto accettare quel poco di dilatazione stellare imposto dalla radiazione infrarossa non a fuoco, particolarmente significativa in un sistema a rifrazione nei confronti di uno a riflessione (come in un classico telescopio di tipo Newton o Cassegrain puro).

Altra significativa considerazione al fine di valutare il risultato finito va compiuta sulle caratteristiche dell’intero sistema di ripresa: telescopio, filtro, camera di acquisizione.

La focale di 700 mm. risultava a tavolino infatti ideale allo scopo poiché permetteva di avere una risoluzione adeguata all’immagine finale sia nel caso che venissero ripresi gli ammassi globulari (eccezion fatta per quelli estremamente poco estesi) o gli ammassi aperti accettabilmente compatti da essere “leggibili” in modo convincente sul fotogramma.

Ovviamente, a parità di focale utilizzata, un rifrattore apocromatico o “ED” da 10 cm. Avrebbe permesso risoluzione e segnale maggiori operando non solo con un diametro doppio ma anche e soprattutto con un rapporto focale dimezzato a tutto vantaggio dei tempi di integrazione e della magnitudine limite raggiunta con pose limitate.

Usare il vecchio TS-50 rappresentava però una sfida e una grande soddisfazione per chi, come me, ama visceralmente questi rifrattori del secolo scorso.

Accoppiata alla diagonale del sensore della ASI 1600 (pari a 22,2 millimetri) la focale di 700mm. risulta anche propedeutica ad un impiego in assenza di autoguida.

Benché infatti sia stata scelta una montatura di buon livello (Ioptron CEM 70 EC con encoder assoluto in A.R.), con uno stazionamento alla Polare effettuato con Polemaster, rimane sempre una certa “deriva” che genera un artefatto di correzione con i dark frames, specialmente se si opera con uno stile di ripresa in “live stacking” e quindi evitando di sommare in post produzione tutte le singole immagini raccolte (light, dark, flat).

Questo artefatto si manifesta ed evidenzia come piccole strisce nere che sono il risultato della somma delle correzioni introdotte dai dark frame man mano che la “deriva” avviene.

Possono essere corrette in post produzione, specialmente se non sono moltissime, ma restano un “tallone di Achille” dell’operare in mancanza di autoguida.

La “deriva” presente fa anche in modo che l’immagine finale risultante dal live stacking sia affetta, sul bordo corto e quello lungo, da una striscia di fotogramma “indefinita” che è la somma delle traslazioni nei due assi della deriva. Avere un campo inquadrato abbondante per un successivo piccolo “crop” è quindi molto utile. 

Ovviamente questo problema non si avrebbe se non in maniera quasi impercettibile auto-guidando con un telescopio in parallelo.

Sopra: ingrandimento dell'angolo dell'immagine finita dopo lo stacking avvenuto in modalità "live".

La decisione di lavorare in live stacking impone inoltre altre due limitazioni che appaiono importanti e non permettono di ottenere immagini di sfolgorante profondità e pulizia.

La prima è dovuta alla impossibilità di evitare le eventuali “strisciate” lasciate dal passaggio di satelliti artificiali, meteore o aeroplani. Bisogna quindi sperare che, nel tempo della sessione di ripresa, queste siano o assenti o perlomeno molto deboli.

La seconda limitazione, che abbraccia in parte anche quella appena indicata, risiede nella impossibilità di effettuare integrazioni molto lunghe poiché il tempo disponibile è quello di una sola notte, limitato ulteriormente sia da eventuali oggetti terrestri che restringono la porzione di cielo utile all’inseguimento sia dal terrificante aumento delle condizioni di opacità quando si opera non allo zenit o aree limitrofe da una città in piena pianura padana.

Tenendo in debito conto quanto descritto si può pensare di giungere, nella migliore delle condizioni, ad avare integrazioni comprese tra 1 e 2 ore, solitamente circa 90 minuti.

Con queste doverose premesse si possono valutare i risultati ottenuti che non sono affatto deprecabili purché ci si limiti a soggetti di stampo prettamente “stellare” come ammassi aperti e globulari appunto, almeno operando con un rapporto focale di f14.

Poiché il luminoso ammasso globulare M13 risultava troppo basso la prima sera di esecuzione del test (fine di ottobre 2021), ho dedicato il mio tempo e attenzioni a un globulare significativo come M15 che, invece, transitava molto alto proprio nelle ore serali e notturne adibite alla ripresa.

Sopra: immagine completa su M15. Sotto: ingrandimento della parte centrale del fotogramma.

Le due immagini sopra riportate sono meglio visibili al link Astrobin: https://www.astrobin.com/full/101k7y/0/ dove è possibile valutarle senza la compressione e riduzione di risoluzione imposta dal sito web di Dark Star (che è “simple et entry level” e privo delle caratteristiche di altri che, differentemente, fanno di una valanga di pubblicità - dalle mutande agli orologi passando per le lavatrici e i siti di incontro per single - e di donazioni estemporanee il loro core-business). A questo proposito si ricorda che Dark Star, completamente autofinanziato, non ha alcuno scopo di lucro e per questo è “libero”. 

Consiglio quindi vivamente di visualizzare le fotografie al link indicato per poter meglio considerare quanto scritto a seguire.

Sotto molti punti di vista quanto ottenuto appare più che dignitoso e mostra due aspetti che fanno di una fotografia una “buona” fotografia. La puntiformità stellare e la dimensione delle tracce, e poi la “densità” del fondo cielo (indipendentemente dalla sua luminosità).

Valutando il primo aspetto ci si può ritenere soddisfatti poiché non solo le imagini stellari non denotano allungamenti significativi ma anche la loro dimensione risulta accettabilmente poco affetta dalla dilatazione della radiazione infrarossa non a fuoco.

Un’ottica apocromatica avrebbe ridotto il lieve alone spurio ma il risultato complessivo appare comunque apprezzabile.

Anche il fondo cielo appare dignitosamente “denso” limitando quindi l’effetto di “rumore” tipico di un rapporto S/N non favorevole.

A questo proposito risulta importante considerare che la durata delle singole esposizioni è stata breve (60 secondi) per limitare l’effetto di deriva sul singolo frame. Questa scelta, imposta dalla mancanza di autoguida, va a scapito del contenimento del così detto “rumore a pioggia” che è maggiore quanto minore è l’esposizione singola, quanto maggiore è il guadagno elettronico usato (gain) e quanto più numerose (entro certi limiti) sono le immagini sommate.

L’impiego di autoguida avrebbe reso il tutto molto più “soft” permettendo, ad esempio, di operare con singole pose più lunghe a gain minore (immaginiamo 50 o 80 su una scala da 0 a 600 contro i 150 usati) ampliando la gamma dinamica dei grigi e riducendo il rumore di fondo.

Nelle condizioni strumentali e di contorno indicate ho voluto anche effettuare una prova su un ammasso aperto improprio che in questo periodo ho osservato e disegnato (oltre che ripreso) con svariati telescopi e che apprezzo particolarmente.

Stephenson 1 è l’insieme delle stelle di campo e in parte legate tra loro gravitazionalmente che si adagiano nel cielo intorno alla stella Delta Lyrae.

L’asterisma mi piace perché annovera al suo interno sorgenti stellari luminose (poche) e alcune (le più) deboli e delicate.

Differentemente da un ammasso globulare, le cui componenti non differiscono in modo eclatante per luminosità (se non quelle delle zone periferiche), STEPH-1 è capace di mettere in risalto la differente prestazione del complesso di ripresa su soggetti di uguale natura ma magnitudine apparente molto diversa.

L’effetto finale, visibile nella fotografia sotto riportata (ma ben più apprezzabile al link Astrobin: https://www.astrobin.com/full/ezmpty/0/), resta piacevole e gli aloni spuri presenti non appaiono disturbare in modo eccessivo o antiestetico.

Sotto riporto anche una immagine (con seguente ingrandimento della parte centrale) dell'ammasso aperto M29 situato nel cuore della costellazione del Cigno. Immagini al link Astrobin: https://www.astrobin.com/full/vy3cl6/0/

Nelle immagini a seguire si mostra infine lo strumento impiegato per il test e le sue componenti: obiettivo, montatura, camera di ripresa, filtro impiegato. La presenza di contrappesi aggiuntivi sul tubo ottico è risultata necessaria per bilanciare correttamente il Takahashi TS-50 mentre il paraluce in cartone aggiuntivo è stato imposto dall’umidità della sera e notte che avrebbe reso opache anche le lenti del doppietto frontale vanificando ogni sforzo di ripresa.

Sopra: il Takahashi TS-50 installato sulla Ioptron CEM 70-EC.

Sotto: la camera ASI 1600 mono.

Sopra: il filtro giallo 15A installato sulla ASI 1600 mono.

Sotto: vista frontale del doppietto del rifrattore TS-50 Takahashi

Per la seconda sessione di prove ho migliorato il set di filtraggio riuscendo, finalmente, a trovare la "quadra" sull'impiego del filtro UV/IR cut in aggiunta al giallo 15A. Purtroppo il cielo del 26 Ottobre 2021 ha raggiunto un record di negatività (prima della situazione "nuvole e tutto coperto") tanto da essere da me scherzosamente definito al telefono con alcuni amici "classe Bortle 10". Lo ho catalogato, per le immagini, come Bortle 9+ ma è indubbio che il mix di umidità e inquinamento della serata avrebbe meritato una tributo speciale ad onorem.

In queste condizioni, godendo quantomeno di un seeing di buon livello e dell'ausilio del filtro IR-cut, mi sono dedicato, con il cielo ancora chiaro, alla ripresa dell'ammasso globulare M13 per il quale, data la bassa declinazione per il mio cielo, ho potuto integrare meno del necessario. L'esito è stato comunque positivo come mostra l'immagine sottostante che invito ad osservare correttamente al link: https://www.astrobin.com/full/yttwhg/0/

Sotto: ingrandimento della parte centrale del fotogramma sopra mostrato.

Dopo essermi concentrato su M13 ho eseguito altre prove su soggetti di stampo "stellare" come alcuni ammassi aperti con risultati molto soddisfacenti (NGC 7086, NGC 7067, e NGC 7024) di cui non riporto le immagini per non annoiare il lettore.

Posto invece quanto raggiunto su un oggetto peculiare, famoso e intrigante, che è BL Lacertae, prototipo di nucleo galattico attivo oggi identificato come Blazer e dotato di un redshift di 0,069 che lo pone ad una distanza di circa 900 milioni di anni luce da noi. L'immagine sottostante, che può essere meglio visionata al link:https://www.astrobin.com/full/j1ro5y/0/, mette bene in evidenza la controparte ottica dell'oggetto.

Sotto: ingrandimento della porzione evidenziata in negativo della regione di cielo contenente BL Lacertae.

Quanto descritto è stato inserito nella sezione di Dark Star “ASTRONOMIA ECONOMICA” anche se, in riferimento a camera, montatura e OTA, il costo della strumentazione non è del tutto “popolare”. E’ stata operata questa scelta perché quanto ottenuto risulta in effetti riproducibile con strumenti ben meno costosi come un banale rifrattore 60/800 mm dal costo di un centinaio di euro, una montatura tipo EQ5 o similari anche non goto ma dotata di porta autoguida, una camera planetaria monocromatica come la ASI 178.

Si avrà meno campo inquadrato, vero, e anche forse un poco più di pixel caldi dovuti ad una c-mos non raffreddata, ma è indubbio che, con l’aggiunta di una miniguide e di una autoguida si possono non superare i 1000/1200 euro di costo e fare altrettanto bene.

L'invito è quindi quello ricorrente: cosa aspettate a fare altrettanto (o anche meglio)?. Non trinceratevi dietro all'ombra di un cielo non collaborativo o all'idea che servano ingenti cifre per fare qualcosa di buono...