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Spettroscopia (lista principale)

Betelgeuse

Pubblicato: 30 dicembre 2015

Spettro nel visibile e nell'infrarosso

Per questa ripresa abbiamo sperimentato alcuni cambiamenti. Prima di tutto, abbiamo lavorato a 16 bit e non più ad 8 bit, grazie ad una modifica che Marco ha apportato al software della camera: in questo modo il range di luminosità a cui è sensibile il sensore si è ampliato. Inoltre abbiamo aumentato il più possibile la distanza tra il sensore e il reticolo per avere una maggiore risoluzione.

Queste riprese sono state fatte senza più usare il filtro IR: Betelgeuse è una stella fredda - una supergigante rossa - di temperatura superficiale di circa 3500 K e di un corrispondente picco di emissione attorno a 800 nm, nella zona del rosso/vicino-IR. Il suo spettro si estende nell'infrarosso ed è ricchissimo di bande molecolari causate dall'ossido di titanio TiO.

Questa è l'immagine finale raccolta dalla camera, ottenuta dall'elaborazione dei migliori frame:

Lo spettro come appare al fuoco del telescopio. La ripresa è stata fatta con la camera planetaria QHY5L-II mono
con telescopio Meade ACF 8″ (203mm) su montatura HEQ5. È subito identificabile la linea dell'ossigeno dell'atmosfera terrestre (la linea A di Fraunhofer). Lo spettro è ricco di linee di assorbimento.

Questo invece è il profilo di luce elaborato, nelle versioni senza e con i principali elementi identificati:

Profilo di luce di Betelgeuse e spettro sintetizzato.

Profilo di luce di Betelgeuse e spettro sintetizzato.

Qui il link all'album completo con le immagini e i grafici a piena risoluzione.

Setup:

Luogo di ripresa Cormano (MI)
Data 17 dicembre 2015 22:04
Reticolo StarAnalyser 100
Telescopio Tubo ottico Meade ACF 8″ (203 mm) su montatura HEQ5
Camera QHY5L-II mono
Software Software scritto in Python da uno degli autori (Marco).

Commenti allo spettro

Betelgeuse è di classe spettrale M: l'idrogeno è assente, mentre sono invece presenti metalli neutri e molecole di TiO. Le temperature sono abbastanze basse da permettere la formazione di legami molecolari. Abbiamo identificato inoltre altre bande di assorbimento causate dal vapore d'acqua dell'atmosfera terrestre nella zona dell'infrarosso. La sigla I indica che è una stella che ha abbandonato la sequenza principale e si trova ora nella zona delle supergiganti.

La serata, che sembrava promettere bene, si è rivelata molto umida. Dopotutto ci trovavamo nelle zone sempre nebbiose dei dintorni di Milano. Delle riprese fatte (di tutte le stelle di Orione) si è salvata solo questa di Betelgeuse, la prima effettuata. Le altre stelle presentano tutte le righe troppo deboli e allargate per essere utilizzabili.

Proprio per questo è stato piuttosto complicato elaborare la risposta dello strumento, perchè abbiamo utilizzato la stessa Betelgeuse, dal profilo "sporco", ricco di righe e bande di assorbimento, e non una stella più semplice come poteva essere Sirio. Inoltre, c'era il problema, questa volta, di considerare anche la zona nell'infrarosso. Le due immagini seguenti mostano il nostro profilo (in blu) confrontato con quello di due cataloghi professionali, Pickles (una stella di classe spettrale simile) e UVES (la stessa Betelgeuse). Sembra che sia andato tutto bene alla fine: una curva di corpo nero di una stella fredda, col picco spostato nella giusta direzione dello spettro. Le scale sono entrambe normalizzate, ma non sono calibrate tra loro.

Confronto con il profilo di Betelgeuse dal catalogo UVES (in grigio).

Confronto con il profilo di una stella di classe MIII dal catalogo Pickles (in grigio).

Le linee in verde chiaro, che segnano delle specifiche righe spettrali, sono state scelte una a una da un database, tra quelle specifiche della classe spettrale a cui appartiene Betelgeuse. Nelle bande più "fitte", ho solo elencato, spaziandoli con una virgola, quali elementi sono visibili, lasciando intendere che compaiono a più lunghezze d'onda molto vicine.

Betelgeuse...

Betelgeuse, α Orionis, è la stella rossa e luminosa che identifica la spalla di Orione, anche se il suo nome, molto più antico - di origini preislamiche, beduiniche - si riferisce a una figura femminile, al-jauza. Betelgeuse significava in origine "la mano di al-jauza". Splende di magnitudine visuale 0,58. Come ogni altro punto luminoso, ad occhio nudo non dice molto altro... ma è una stella gigantesca. È così grande e rarefatta e vicina al nostro Sole che è stato possibile misurarne il diametro e fotografarne il disco stellare (le ultime immagini sono dell'ESO, VLT), dove si vede la sua atmosfera disomogenea e in evoluzione. La sua luminosità intrinseca è anch'essa elevatissima. In effetti, è una delle stelle più grandi e luminose che si conoscano.

C'è solo un'altra supergigante rossa così vicina a noi da brillare di prima magnitudine, ed è Antares, nello Scorpione, distante anch'essa circa 600 anni luce.

Alcuni parametri della stella

Designazione Betelgeuse, α Ori, HD 39801
Costellazione Orione
Tipologia Supergigante rossa
Tipo spettrale M1-2Iab
Distanza 600-640 ly
Mv 0,58
B-V +1,85
Temperatura 3500 K
Luminosità 135000 L☉
Raggio 990-1000 R☉
Massa 15-20 M☉

Vi lascio con una fotografia di Akira Fujii del cielo invernale, al cui centro di trova proprio lei, un punto fiammante tra tante stelle bianche.

Via Lattea da Sirio a Capella, credit: Akira Fujii/DMI.

Questa immagine parla molto a chi è appassionato del cielo. Comprende una grande area di volta celeste in cui sono riconoscibili le costellazioni invernali di Orione, Toro, Cane Maggiore, Gemelli, Auriga... È una vista ben conosciuta che si spalanca nelle notti d'inverno, nei luoghi più bui. D'inverno la Via Lattea è debole, appena percettibile, perchè stiamo guardando nell'anticentro, lontano dal nucleo galattico, denso di stelle e polveri. In conpenso il cielo è ricolmo di stelle bianche e luminose (sia perchè vicine, sia perchè intrinsecamente brillanti), come Sirio, Rigel, o le tre stelle che delineano la cintura di Orione: Alnilam, Alnitak e Mintaka.

Credit: Alessia Rabaioli - alexstargazing.net