Come fotografare il satellite Gaia

È in arrivo una breve finestra temporale in cui sarà possibile tentare la ripresa con strumenti amatoriali del satellite Gaia! Vediamo come fare in questa breve guida che ci aiuta a capire quando, dove e come puntare i nostri telescopi.


È in arrivo una breve finestra temporale in cui sarà possibile tentare la ripresa, anche con strumenti amatoriali, del satellite Gaia che ha da pochi giorni terminato la sua missione di misura astrometrica dell’intero cielo.

Il telescopio orbita attorno al punto L2, allineato sulla congiungente Terra-Sole e in posizione opposta rispetto a quest’ultimo, a circa 1.5 milioni di km dal nostro pianeta.

Esempio di satellite orbitante nelle vicinanze del punto L2. Crediti: NASA

L’inclinazione rispetto al Sole a cui Gaia ha operato è stata sempre di 45°, con variazioni da questo valore solo temporanee. Degli esempi a riguardo sono le iniziali fasi di test nel 2014, o nel 2018 quando minimizzò il profilo con cui si trovava ad attraversare lo sciame meteorico delle Draconidi per ridurre la probabilità di impatto con qualcuno di questi granelli di polvere spaziale. In questi casi l’assetto del satellite era stato variato in modo da rivolgere i suoi ampi pannelli direttamente verso il Sole, massimizzando la sua capacità di riflettere la luce e in questo modo aumentando di parecchio la sua magnitudine.

Struttura del satellite Gaia. I pannelli solari sono nella parte inferiore, qui celata, dell’ampio disco. Crediti: ESA/ATG medialab

Durante questi due brevi periodi la luminosità di Gaia ha raggiunto valori di magnitudine sino a 14, un enorme incremento rispetto all’usuale 21 che la rendeva alla portata solo di osservatori professionali. Rilevazioni ottiche nella banda del rosso sono state eseguite con grande frequenza durante tutta la vita della sonda con lo scopo di monitorarne con incredibile accuratezza la posizione e aumentare così la precisione complessiva delle misure astrometriche prodotte.

Variazione della luminosità di Gaia nel corso del suo decennio di operatività. Credits: ESA/Gaia/DPAC – CC BY-SA 3.0 IGO. Acknowledgements: Gaia GBOT team

Ora che Gaia ha terminato le sue rilevazioni, gli scienziati impiegheranno le prossime settimane per far eseguire alla sonda alcune variazioni d’assetto che ne muteranno progressivamente l’inclinazione rispetto al Sole (SAA, o Solar Aspect Angle). L’auspicio è che Gaia brillerà nuovamente con magnitudini attorno alla 15esima. Ed è qui che anche noi amatori avremo la possibilità di mettere mano ai telescopi.

Quand’è che Gaia sarà più brillante?

Le finestre sono state definite alcuni mesi fa, riporto qui sotto un estratto dalla tabella fornita dall’ESA. Evidenziate in rosso le due finestre di maggiore e stabile luminosità.
La tabella originale, insieme a numerosi dettagli tecnici, è disponibile nelle fonti in calce all’articolo. I dati forniti non sono immutabili e potrebbero venir aggiornati nei prossimi giorni.

Inizio (UTC)

Fine (UTC)

Solar Aspect Angle (SAA) (*)

Luminosità (luce visibile)

Operazioni (EPSL: the Ecliptic Plane scanning law)

~20 January 2025 12:35 ~22 January 2025 11:15 45 degrees to 0 degrees Luminosità in aumento: magnitudine da 21 a 15 Slewing at ~1 degree per hour from SSA 45 to 0
~22 January 2025 15:07 ~28 January 2025 15:15 0 degrees (EPSL) Circa 15esima magnitudine Start = Spin up, End = spin down
~28 January 2025 20:43 ~31 January 2025 20:53 5 degrees (EPSL) Circa 15esima magnitudine Start = Spin up, End = spin down
~01 February 2025 02:45 ~04 February 2025 02:56 15 degrees (EPSL) Luminosità stimata tra 15 e 21 Start = Spin up, End = spin down
~04 February 2025 08:48 ~07 February 2025 08:59 28 degrees (EPSL) Luminosità stimata tra 15 e 21 Start = Spin up, End = spin down

Quindi tra il 22 e il 31 gennaio ci sarà la finestra di maggiore brillantezza del satellite.

Prima di questo periodo Gaia starà ancora variando il SAA da 45° a 0° sino a raggiungere la posizione di massima riflettività per noi osservatori terrestri.
L’angolo indicato come EPSL (Ecliptic Plane Scan Law) è riferito all’asse lungo il quale Gaia ruota su sé stessa: durante la modalità EPSL l’asse di rotazione giace sul piano dell’eclittica invece di subire una precessione di 63 giorni che invece avviene durante la modalità NSL (Normal Scan Law). Maggiori dettagli a riguardo nelle fonti.

Oltre i 5° di angolo rispetto al Sole gli scienziati stimano che la luminosità della sonda inizierà a ridursi significativamente, e in modo prudente stimano che la magnitudine si collocherà (chi l’avrebbe detto!) tra i valori di riferimento 15 e 21.

Ecco individuato il periodo più favorevole per andare alla ricerca di Gaia nel cielo notturno. Ma dove la troveremo esattamente?

Dove si trova Gaia?

Come detto, Gaia non è fissa nel punto L2 ma percorre un’ampia orbita attorno a esso con un periodo di 180 giorni. Questo complica non poco la nostra possibilità di individuarla, ma viene in aiuto un tool messo a punto dall’ESA.

A questo link trovate un calcolatore che permette di ottenere le coordinate celesti di Gaia relative a ogni città mondiale con più di 100mila abitanti, quindi non dovreste faticare a trovarne una molto vicina alla vostra reale posizione.

Il risultato del calcolatore è duplice:

  • una mappa del cielo con la scia che Gaia percorrerà a ridosso dell’orario inserito nel tool
Le crocette blu sono la posizione di Gaia ogni 15 minuti prima dell’ora inserita, i triangolini rossi ogni 15 minuti dopo. I cerchi rossi sono le stelle del catalogo 2MASS, il diametro è proporzionale alla loro luminosità
  • una lunga tabella con la posizione di Gaia ogni 15 minuti per un intervallo di quasi 14 ore centrato sull’orario inserito. Sono presenti anche tanti altri dettagli relativi per esempio alla velocità apparente in cielo, la distanza dall’osservatore e altri che lascio a voi la curiosità di approfondire

Sono segnalati anche gli orari in cui la sonda fosse eventualmente non visibile in quando sotto l’orizzonte. Il punto L2 è in posizione antisolare, quindi è in quell’ampio intorno di cielo che Gaia sarà collocata.

Nei prossimi paragrafi proverò a fornire qualche indicazione per tentare la ripresa fotografica sulla base della mia limita esperienza e di alcuni calcoli/simulazioni che ho effettuato principalmente sul software Stellarium. Tutti i lettori e le lettrici sono fortemente incoraggiati ad aggiungere indicazioni nei commenti, avrò piacere di aggiungerle all’articolo.

Come fotografare Gaia: inseguimento siderale

Il movimento apparente della sonda visto dalla Terra è relativamente lento. Questa condizione, unita alla magnitudine stimata della sonda, potrebbe rendere la tecnica del lucky imaging la soluzione più accessibile per immortalare Gaia: una sequenza di immagini a breve esposizione (da meno di un secondo a pochi secondi, in base al setup) da sommare ed elaborare per esaltare la debole luce del satellite.

L’immagine che segue è una verifica su Stellarium del moto di Gaia nel corso di due ore (le posizioni sono indicate dai due mirini). È importante segnalare che la velocità di spostamento del satellite non è costante nel tempo, quindi questa simulazione ha uno scopo puramente dimostrativo: la vostra finestra di osservazione potrebbe avere caratteristiche diverse, quindi nel caso vogliate tentare riprese più complesse vi incoraggio a fare le vostre verifiche.
I due rettangoli rossi hanno dimensione di 13.5 x 10 primi d’arco e corrispondono al campo inquadrato da una camera ZWO ASI224MC (modello economico e molto diffuso contraddistinto da un sensore abbastanza piccolo) montata su un telescopio di 1250 mm di focale.

Simulazione da Stellarium del moto di Gaia nel corso di due ore.

Come evidente dall’immagine, in questo specifico caso anche un setup con un semplice inseguimento siderale e una camera economica permetterebbe di seguire il movimento di Gaia per ben due ore.

Un’analoga verifica può essere eseguita in modo più approssimativo se si conosce in anticipo il FoV permesso dal vostro setup e usando l’immagine fornita dal calcolatore delle efemeridi. A meno che triangolini e freccette risultino esageratamente distanziati tra loro, sarete al sicuro.
Il vostro Field of View, se non lo sapete, può essere calcolato facilmente con vari tool online che valgono anche nel caso di reflex. Segnalo quello disponibile su Astronomy Tools alla sezione Imaging Mode.

Come fotografare Gaia: inseguimento del satellite – da testare

Descrivo questa tecnica senza fornire garanzie sulla sua riuscita. Diciamo che è uno spunto per approfondire l’uso di programmi di controllo del telescopio e di un tool (forse non molto noto) per inseguire i satelliti in tempo reale nel corso del loro movimento in cielo. È un programma eccellente per la ripresa di ISS, Tiangong e altri satelliti in LEO particolarmente luminosi.

Il requisito è una montatura GoTo Skywatcher.

Saranno poi necessari i seguenti software:

  • SynScan Pro v 2.5.2 che si scarica qui
    è un programma che già potreste conoscere in quanto è il tool ufficiale di Skywatcher per il controllo delle loro montature
  • Satellite Tracker che si scarica qui
    questo software si interfaccia con SynScan e prende il controllo della vostra montatura. La piloterà in base alle coordinate che leggerà da uno specifico documento (che creeremo tra poco) con le coordinate punto per punto della posizione del satellite che intendiamo tracciare
  • un piccolo script Python che si scarica qui
    potreste ricevere avvisi di sicurezza. Vi assicuro che la scrittura di virus informatici è ben oltre le mie misere competenze come sviluppatore! Salvatelo e mettetelo in una cartella a parte

    Non temete, non è un virus

Una volta che abbiamo scaricato e installato questi software e script, possiamo iniziare.

  1. Recuperiamo le coordinate del satellite
    Torniamo all’elenco con le efemeridi che abbiamo visto qualche paragrafo fa.Selezioniamo l’intero testo (CTRL + A) lo copiamo di un nuovo documento di testo che salveremo in formato TXT nella stessa cartella in cui abbiamo salvato lo script Python GAIA2SAT.
    In questa fase possiamo inoltre eliminare eventuali righe relative a momenti in cui il satellite non sarà visibile. Per non appesantire inutilmente il file che genereremo al prossimo step, sarebbe meglio limitarsi solo alla finestra in cui intendiamo effettivamente riprendere il satellite.

  2. Generazione del CSV per Satellite Tracker
    Ora ricorreremo allo script Python per convertire il file di testo nel file CSV formattato in modo da essere interpretato correttamente da Satellite Tracker.
    Andiamo nella cartella in cui abbiamo salvato i due file e lanciamo lo script.
    Nel giro di pochi istanti lo script estrae dal file di testo le colonne relative al giorno, all’ora e alle coordinate in ascensione retta e declinazione che servono a individuare istante per istante la posizione del satellite. In più, visto che la posizione del satellite era originariamente definita ogni 15 minuti, lo script ha eseguito un’interpolazione e ricalcolato la posizione con un aggiornamento ogni secondo.
    Ora in cartella è comparso un nuovo file con estensione CSV che contiene le coordinate di Gaia.
  3. Configurazione di Satellite Tracker
    Apriamo SynScan Pro ed eseguiamo il collegamento con la nostra montatura (in questa fase possiamo anche limitarci a usare la modalità emulata).
    Apriamo Satellite Tracker che si presenta così:Non scendo troppo nei dettagli del funzionamento del programma (trovate una breve guida in PDF dentro lo zip che avete scaricato).
    Adesso bisogna:
    – collegare Satellite Tracker a SynScan (tasto Connect)
    – caricare il CSV (Open CSV) e togliere la spunta al formato J2000 (mi risulta che le coordinate che abbiamo scaricato siano relative alla data attuale. Se siete più competenti di me in materia di coordinate celesti verificate la cosa)
    – sincronizzare l’orologio di sistema con quello della montatura (Mount Clock/Set)

    A questo punto la vostra schermata con Satellite Tracker e SynScan dovrebbe presentarsi così:

    È utilissimo il riscontro sull’ora di inizio e fine del nostro inseguimento, incluso il numero di punti e l’intervallo tra essi.

  4. Via all’inseguimento!
    Premendo Start la montatura sarà subito pilotata verso il primo punto da tracciare e in attesa dell’inizio programmato dell’inseguimento.È disponibile anche una modalità di test (spunta su Test run) che permette di lanciare subito una prova di inseguimento.
    Possiamo anche velocizzarla cambiando il ritardo tra i punti (spunta su Override Interval, il valore da immettere è espresso in millisecondi).

Non ho mai testato in questa modalità il tracciamento automatico di un satellite.
Non so se, tra un punto e l’altro, la montatura prosegua automaticamente l’inseguimento sidereo. Se così fosse, sarebbe possibile diradare parecchio l’intervallo tra i punti (anche uno al minuto, indicativamente).
In assenza di questa informazione ho scelto per il momento di correggere la posizione ogni secondo. Si tratta di movimenti minimi e che non dovrebbero indurre vibrazioni nel vostro setup.

Buon osservazioni e confido nei vostri contribuiti nei commenti!

Fonti:
https://www.cosmos.esa.int/web/gaia/observe-gaia#
NSL e EPSL: https://gea.esac.esa.int/archive/documentation/GDR2/Introduction/chap_cu0int/cu0int_sec_mission/cu0int_ssec_scanning_law.html
Calcolo efemeridi: https://gaiainthesky.obspm.fr/index_gaia.php?page=FOV&sous_menu=public
Calcolo FoV: https://astronomy.tools/calculators/field_of_view/

Informazioni su Antonio Piras 71 Articoli
Ingegnere elettronico per lavoro, da sempre appassionato di scienza. Scopro l'osservazione astronomica grazie al telescopio della LIDL (ebbene sì) che mi svela le lune medicee un giorno prima di Galileo...ma 405 anni dopo. Da allora la passione cresce a dismisura e attualmente la coniugo alla fotografia, altro grande hobby.

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