Flip Mirror Modificato e Calcolo della velocità di rotazione di Alfa Aquilae con il metodo spettroscopico

La relazione della Sezione Spettroscopia, presentata al 7° Meeting UAN, ha riguardato la modifica di un flip mirror per la calibrazione degli spettri, da un’idea di Richard Walker, e il calcolo della velocità di rotazione della massa circumstellare di Gamma Cassiopeiae, utilizzando le formule di Dachs.

Entrambi gli argomenti, per chi vuole approfondire, sono riportati alla fine dell’articolo alle nota 1 e nota 2.

Forti di queste sperimentazioni, si è calcolata la velocità di rotazione anche di Altair della Costellazione dell’Aquila, altra veloce trottola del firmamento. Lo spettro ricavato (utilizzando Celestron C11 su 10 Micron GM2000 HPS, Dados 900 linee/mm, Atik 383L+ e Flip Mirror modificato) ha evidenziato una particolare rumorosità, dovuta al seeing non ottimale del 17 ottobre scorso, il che comunque non ha impedito di effettuare il calcolo.

   

I valori di FWHM (Full Width Half Medium) e EW (leq=larghezza equivalente) forniti da VisualSpec per la linea di assorbimento H-alfa sono stati 27,865 e 9,069 rispettivamente.

Applicando la procedura seguita nella nota 2 si ottiene la velocità di 305 Km/s, che, tenendo conto dell’approssimazione delle formule di Dachs di più o meno 30 Km/s, non è lontana da quella indicata in letteratura di 280 Km/s.

Si conta di raggiungere risultati migliori quando il Dados dell’Unione sarà equipaggiato con il reticolo di 1200 linee/mm, di prossimo acquisto.

 

–> Nota 1

Flip Mirror modificato per la calibrazione degli spettri

Resoconto delle attività del 2 marzo 2017.
Abbiamo messo alla prova il flip-mirror modificato per poter calibrare con maggiore precisione e in tempo reale gli spettri ripresi.
Qualche notizia in più sulla modifica.
Come noto il flip-mirror, con l’ausilio di uno specchietto montato su equipaggio mobile, consente di deviare la luce proveniente dal telescopio su due vie perpendicolari. E’ possibile in tal modo o vedere da due oculari diversi, previa rotazione dello specchietto, o utilizzare alternativamente una via per una CCD, o webcam e l’altra per la visione da oculare.
Che si è pensato di fare?  Dietro lo specchio mobile è stato montato un altro specchietto, e sulla parete opposta alla via laterale è stato praticato un foro, per consentire il passaggio di una fibra ottica illuminata da una lampada a risparmio energetico (a mercurio). Questa modifica consente di far pervenire alla CCD, che è collegata allo spettroscopio Dados, alternativamente lo spettro del corpo celeste sotto osservazione e lo spettro del mercurio, le cui lunghezze d’onda sono note. Si ha così una rapida calibrazione dello spettro con una precisione legata solo alla dispersione del reticolo (e quindi errore) dello spettroscopio, che al momento è di circa 1,5 Angstrom/pixel (ricordo che un Angstrom è 1 diviso 1 seguito da 10 zeri).
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–> Nota 2

Misura della velocità di rotazione di una stella con il metodo spettroscopico

Quando si fanno i rilievi di spettroscopia, l’attenzione è tutta rivolta all’aspetto esteriore dei frame fotografici da riprendere. In primis si tenta di capire se il seeing (la variabilità delle masse d’aria in quota) consente la ripresa, poi se la traccia spettrale è compresa nella dinamica del rivelatore, senza saturare il livello di bianco. Cose queste che, come il bilanciamento del telescopio, sono di routine e, col tempo dell’esperienza, azionano meccanismi automatici negli operatori.
Il lavoro vero dello spettroscopista viene poi, direi offline, e consiste nell’interpretazione delle righe spettrali all’interno del grafico (intensità luminosa in funzione della posizione sulla matrice del sensore di rilevazione) e la successiva conversione in lunghezza d’onda, la cosiddetta calibrazione.
Anche questa col tempo diventa una passeggiata.
Si archiviano così gigabyte e gigabyte di immagini e di grafici. Poi magari si legge che quella tale stella, ripresa una sera di dicembre, gira vorticosamente e si comincia a pensare di come si possa risalire alla sua velocità di rotazione sfruttando l’effetto doppler e i tools dei software utilizzabili allo scopo.
Raschiando l’hardisk, sotto la cartella ‘spettroscopia rilievi’ compare una sottocartella del 14 dicembre 2016 contenenti i dati di una stella del genere (Gamma Cassiopeiae , quella al centro della W della costellazione di Cassiopea), che avevo già calibrato e messo in galleria UAN. In letteratura, alcuni stimano che ruoti su se stessa a 300 km/s, altri a 280 Km/s.
Avevo letto di Richard Walker un interessantissimo libro ‘Analysis and Interpretation of Astronomical Spectra’ in cui, tra le altre buone informazioni, riesce a ricavare la componente radiale (nella direzione di vista dell’orbita) della velocità di rotazione, con un’approssimazione di più o meno 30 Km/s, sulla base di due parametri fondamentali dello spettro: il valore della larghezza a metà altezza (FWHM) di una qualunque riga e la sua larghezza equivalente (LEQ). Influisce molto nella formula applicata da Walker la componente strumentale e quindi bisogna correggere la FWHM letta sullo spettro, in corrispondenza della riga presa in considerazione, con le formule di Dachs.
Nel caso di specie, si veda la figura, il valore di 10,544 della FWHM, diventa nel nostro caso, avendo utilizzato il Dados a 900 linee/mm, 10,765 (FWHMcorr) e quindi l’apparente velocità di rotazione, per effetto doppler, sarà
Va = FWHMcorr * c / lambdaHa= 491,7 Km/s
dove c è la velocità della luce e lambdaHa  è la lunghezza d’onda dell’idrogeno a 6563 Angstrom.
La velocità così ricavata va corretta seconda la formula che tiene conto della larghezza equivalente della riga LEQ:
V(±30 Km/s)={FWHMcorr }/2 ** [LEQ/-3]1/4-60=329 Km/s.
Beh, non siamo andati lontano, volendo essere ottimisti e considerare il segno +
Screen di FWHM e LEQ