Studio fotometrico di un asteroide (4/Vesta)


PREMESSA

Lo studio degli asteroidi è divenuto sempre più importante per comprendere le origini e le influenze sulla formazione del sistema solare soprattutto in relazione ai pianeti interni. Tra le orbite di Giove e Marte si trova la cosiddetta Fascia principale di asteroidi ovvero tra le 2 e le 4 unità astronomiche (AU). In questo spazio orbitano, più prossimi all’orbita di Marte, migliaia di asteroidi.

In figura la rappresentazione tratta da Minor Planet Center che ci fornisce la densità dei diversi corpi celesti orbitanti tra Giove ed il Sole: sono rappresentati tutti gli asteroidi (aggiornati ad oggi).
20130124-174733
Credit: Minor Planet Center

Sono tracciate dall’esterno le orbite di Giove, Marte, Terra, Venere e Mercurio rispetto al centro il Sole. I punti in verde sono gli Asteroidi delle Fascia principale.

Tra questi Vesta, scoperto nel 1807 a Brema dall’astronomo Olbers, è il secondo Asteroide per dimensioni circa 530 km di diametro ed orbita tra 2,16 AU (perielio) e 2,57 AU (afelio).
Ogni tre anni e 7 mesi circa si porta in opposizione rispetto al Sole (9 dicembre 2012) ed alla distanza dalla Terra di 1,55 AU.


Nel Luglio del 2011 la sonda Dawn ha raggiunto Vesta e, con successive correzioni di orbita, è scesa sempre più vicino per fornici immagini ravvicinate.
 
A destra: In figura, foto centrata sulla zona equatoriale con in evidenza i corrugamenti concentrici.
A sinistra: la comparazione delle dimensioni di questo grande Asteroide con la sagoma di Marte, Mercurio, Luna, Cerere e Vesta ultimo in basso (clicca per ingrandire).
 
20130125-2115201

Si è così compreso che le caratteristiche di questo corpo celeste lo rendono più simile ad un piccolissimo pianeta piuttosto che ad un asteroide. Ad agosto 2012 la sonda Dawn ha lasciato l’orbita intorno a Vesta per dirigersi verso l’asteroide più grande Ceres (Cerere).
 
Ho così deciso di puntare il telescopio verso Vesta per raccogliere dei dati.

 


OSSERVAZIONI

Sessione delle 22.20 ore locali UT 21:20:10

 

Log Book
Coord. 45°58’13”N 9°57’13”E
Altitude 1150 m.
Site Spiazzi di Gromo (BG)
Telescope Vixen VMC 200L
Focal ratio: f/9,75 (1950 mm Focal lenght)
CCD Atik 383L+
   
FoW 20,6′ x 13,3′
Scale 1,14″/pixel
Binning 2×2
Exposure 3 sec
Delta temp. CCD -35 ° C
Temperature
Altitude Obj. +62°
Moon no
Data reduct. soft. Astrometrica 4.6.7 395
Filter no
Dark no
Bias no
Flat no

 


PHOTOMETRY

Sotto, una delle 32 immagini analizzate con in evidenza Vesta (il punto piu’ luminoso) con accanto la mappa di cielo tratta dall’archivio AAVSO centrata sulla posizione di Vesta (nella mappa AAVSO ovviamente mancante).

1Vesta_0461Vesta AAVSO

Non ho eseguito la calibrazione dei dati. Essendo pero’ il rapporto S/N molto alto, ritengo abbia influenzato in maniera meno marcata l’estrazione dei dati rispetto ad altre situazione con basso S/N. Su tutte le immagini il rapporto S/N e’ sempre alto (vedi tabella), senza mai saturare. La lettura dei dati ADU conferma, che i punti luce in tutte le immagini sono ben aderenti alla curva (gaussiana) di luce (immagini non allegate). Il FWHM di tutte le stelle di riferimento oscilla tra 3”-4,3” con una media a 3,55”. Un buon fattore di scala. Ho rappresentato sotto in grafico la magnitudine (R) ricavata dall’analisi dei dati nelle 32 immagini.

vesta_magnitudine

 

Photometry
JD mag SNR oscillaz vs magnitude Media
2.456.297,38900 6,5850 668,70 0,0393
2.456.297,38907 6,4720 662,74 -0,0737
2.456.297,38916 6,5390 659,93 -0,0067
2.456.297,38922 6,5830 628,20 0,0373
2.456.297,38929 6,5160 634,24 -0,0297
2.456.297,38936 6,6300 610,33 0,0843
2.456.297,38943 6,6690 607,14 0,1233
2.456.297,38951 6,4540 615,73 -0,0917
2.456.297,38958 6,5730 630,20 0,0273
2.456.297,38965 6,5160 617,52 -0,0297
2.456.297,38972 6,4450 614,07 -0,1007
2.456.297,38979 6,5370 627,47 -0,0087
2.456.297,38986 6,4760 624,03 -0,0697
2.456.297,38994 6,4930 644,64 -0,0527
2.456.297,39001 6,4510 613,22 -0,0947
2.456.297,39008 6,5130 646,44 -0,0327
2.456.297,39015 6,5450 604,34 -0,0007
2.456.297,39022 6,5310 630,57 -0,0147
2.456.297,39029 6,4820 585,12 -0,0637
2.456.297,39037 6,5240 562,36 -0,0217
2.456.297,39044 6,4900 604,38 -0,0557
2.456.297,39051 6,5670 539,32 0,0213
2.456.297,39058 6,5830 562,07 0,0373
2.456.297,39065 6,6490 544,47 0,1033
2.456.297,39072 6,5930 533,10 0,0473
2.456.297,39080 6,5440 583,18 -0,0017
2.456.297,39094 6,6350 535,37 0,0893
2.456.297,39108 6,5630 578,02 0,0173
2.456.297,39115 6,5910 587,63 0,0453
2.456.297,39123 6,6100 598,28 0,0643
2.456.297,39130 6,5680 630,30 0,0223
2.456.297,39137 6,5360 638,66 -0,0097
magnitudine: Media 6,55
magnitudine: Deviazione std. 0,06
magnitudine: Mediana 6,54
magnitudine: Correlazione 0,24

In questi due minuti scarsi, si sono avute oscillazioni di magnitudine assai ridotte sebbene la scala del grafico (poco meno di 3/10 di magnitudine) pare amplifichi le variazioni. La magnitudine Media e’ 6,55 e la Deviazione standard e’ 0,06 magnitudini. L’ampiezza di oscillazione dei valori misurati di magnitudine e’ assai bassa tra -0,08 e +0,09 magnitudini dalla magnitudine Media. La Deviazione standard pone bene in evidenza il basso valore di 0,06.

Si veda in grafico seguente sull’ampiezza delle oscillazioni dalla magnitudine Media.

vesta_oscillaz

Ho poi calcolato la Correlazione tra il tempo e la magnitudine trovando il valore di 0,24. Il suo significato e’ inequivocabile, come peraltro la curva dei punti di magnitudine. Non esiste correlazione. Ovvero su una scala di tempo cosi’ ridotta (meno di due minuti su un tempo di rotazione di Vesta di poco meno di 6 ore)  non si puo’ stimare o indicare con questi dati un andamento delle magnitudini dell’asteroide e nemmeno ipotizzare una curva di luce.

Il confronto finale tra la magnitudine indicata alla data/ora dal MPC in magnitudine 7.0 (V) e quella qui misurata a 6,55 (R), ritengo sia rappresentativo in quanto le misure effettuate senza filtro vanno comparate a quelle nella lunghezza d’onda con filtro centrato sul (R). L’effetto che si riscontra con misure nella lunghezza d’onda nel Rosso in questo caso e’ di 0,3-0,5 magnitudini in meno rispetto alle magnitudini nella lunghezza d’onda nel Visibile.

 


ASTROMETRIA

Relativamente ai dati astrometrici ho provato a leggere le posizioni in AR e DEC delle varie immagini a confronto con il catalogo UCAC-3 utilizzato in Astrometrica. In questo caso ho avuto prove evidenti dell’importanza attribuita al corretto stazionamento e allineamento.

In queste osservazioni non ho potuto effettuare la collimazione al Polo Nord Celeste (NCP) ma ho dovuto approssimare con bussola la direzione del Nord Celeste e poi collimare con due stelle visibile sull’orizzonte SUD (dove osservavo).

Grazie a tempi assai corti delle esposizioni (come si vede nel grafico) la montatura  in AR ha inseguito bene. L’Indice di correlazione – 0,87 mostra che vi e’ una forte relazione tra il tempo e le coordinate in AR e gli scarti calcolati sono ridotti e nell’intervallo di tolleranza fissato. Le coordinate equatoriali dell’asteroide in AR giacciono molto vicino alla linea retta di interpolazione evidenziando valori buoni e naturalmente un percorso rettilineo in cielo.

vesta_ra

Diverso il caso in DEC, dove l’approssimativo allineamento al NCP ha portato ad una varibilita’ dei dati quasi 9 volte maggiore che in AR. Un’enormita’.

Ed anche in questo caso sia il grafico, ma ancor di piu’ Indice di Correlazione 0,35 mostra questo problema.

vesta_dec

Seguono i dati di tempo (sola la parte decimale) e le coordinate equatoriali (solo la parte dei secondi d’arco).

MPC Report
Calendario T RA DEC
C2013 01 04. 88900 44,267 37,180
C2013 01 04. 88907 44,277 37,100
C2013 01 04. 88916 44,262 37,050
C2013 01 04. 88922 44,237 37,130
C2013 01 04. 88929 44,244 37,380
C2013 01 04. 88936 44,239 37,100
C2013 01 04. 88943 44,240 37,310
C2013 01 04. 88951 44,254 36,830
C2013 01 04. 88958 44,247 37,010
C2013 01 04. 88965 44,189 36,530
C2013 01 04. 88972 44,218 37,250
C2013 01 04. 88979 44,256 37,160
C2013 01 04. 88986 44,213 36,920
C2013 01 04. 88994 44,230 37,110
C2013 01 04. 89001 44,230 36,830
C2013 01 04. 89008 44,202 37,640
C2013 01 04. 89015 44,228 37,090
C2013 01 04. 89022 44,232 37,600
C2013 01 04. 89029 44,218 37,090
C2013 01 04. 89037 44,227 37,010
C2013 01 04. 89044 44,191 36,620
C2013 01 04. 89051 44,195 37,510
C2013 01 04. 89058 44,201 37,220
C2013 01 04. 89065 44,192 37,310
C2013 01 04. 89072 44,192 37,340
C2013 01 04. 89080 44,147 37,370
C2013 01 04. 89094 44,196 37,870
C2013 01 04. 89108 44,130 37,360
C2013 01 04. 89115 44,187 37,370
C2013 01 04. 89123 44,127 36,840
C2013 01 04. 89130 44,134 37,400
C2013 01 04. 89137 44,162 37,500
RA vs time: Deviazione std. 0,04
RA vs time: Correlazione -0,87
DEC vs time: Deviazione std. 0,29
DEC vs time: Correlazione 0,35

 


SPOSTAMENTO IN CIELO

Per finire, nelle due sessioni successive, perche’ come si dice anche l’occhio vuole la sua parte, ho eseguito riprese con gli stessi tempi ma sfruttando la possibilita’ di ingrandire la cella dei pixel con binning 5 x 5 per avere immagini ancor piu’ profonde del cielo in cui si trovava Vesta il 4/1/2013.

In questo modo non ho dovuto allungare i tempi di esposizione rischiando il mosso (causato da imperfetto allineamento al NCP). Acquisire con pixel la cui area si e’ in gradita di 25 volte rispetto al normale pixel, ha aumentato la sensibilita’ (luce raccolta) mantenendo ancor piu’ basso il rapporto S/N.

In figura il campo di stelle 31,9’ x 24,1’ e Vesta alle UT 21:43:20 con stelle fino alla 15 m e scala di 2,85″/pixel e FWHM di 8″ (in media) con confronto con mappa AAVSO. Indicata la magnitudine nel Rosso della stella a fianco di Vesta.

2Vesta_ff12VESTA_ff1

Nelle ultime tre immagini mostro infine lo spostamento in cielo di Vesta rispetto alla stella che aveva a fianco.

In figura il campo di stelle 21,2′ x 12,9’ con Vesta alle

UT 21:51:54 UT 21:55:50
3Vesta_096 4Vesta_131
UT 22:16:23
[singlepic id=906 w=282 h=374 float=]

con stelle fino alla 15 m e scala di 2,85″/pixel e FWHM di 8″ (in media). Indicata la direzione di spostamento in cielo.

Con nuove sessioni osservative si cerchera’ di raccogliere altri dati per migliorare analisi.

Stefano Carli
(Impaginazione A.S.)

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