Ricerca Impatti Lunari - teoria per l'osservazione

Da Sezione Luna - Unione Astrofili Italiani.

Indice

                                                                      La ricerca, l'osservazione e la registrazione degli Impatti Lunari


Questo nuovo programma di ricerca avviato dalla Sezione di Ricerca Luna dell’Unione Astrofili Italiani consiste nel monitoraggio degli impatti lunari dovuti a meteoroidi provenienti dallo spazio esterno che vanno a colpire a forti velocità la superficie del nostro satellite naturale. La ricerca sugli impatti lunari ha avuto inizio in tempi molto recenti, e cioè quando in data 18 Novembre 1999 il sistema Terra-Luna stava attraversando lo sciame meteoritico delle Leonidi, Brian Cudnik osservò visualmente per la prima volta con la propria strumentazione il primo flash da impatto causato dalla caduta di un oggetto celeste sulla Luna, impatto che fu confermato e registrato su immagini anche da altri osservatori lunari indipendenti. Dopo questo primo evento ne seguirono in successione altri sei e confermati sempre da altri osservatori, aprendo così di fatto il percorso di un nuovo programma di ricerca a livello scientifico sul nostro satellite naturale.
Questo tipo di programma può avere una importante rilevanza scientifica in più punti, infatti registrando il flash che si forma al momento dell’impatto del meteoroide sulla superficie lunare, è possibile ottenere la magnitudine del flash stesso che si può ricavare dal confronto con la luminosità di stelle prese come campione e di cui è nota la magnitudine, e poi attraverso alcune funzioni matematiche è possibile stimare anche la massa di questi oggetti. Inoltre questo studio può essere anche utile per stimare la quantità di questi corpi "minori" che sono ancora presenti nello spazio esterno dove liberamente percorrono le proprie orbite, transitando molto spesso anche a distanze pericolosamente ravvicinate alla Terra, e in qualche caso alcuni di essi entrano in collisione con l’atmosfera terrestre. Il programma inoltre potrebbe assumere nel futuro un'altra rilevante valenza scientifica, e cioè per conoscere bene in quali zone lunari si verificano con il tempo una maggiore densità di impatti, questo sarebbe di vitale importanza per sapere in futuro con precisione dove poter costruire una eventuale base permanente lunare in una zona che possa essere a basso rischio di impatti, con il preciso scopo di salvaguardare l'integrità della struttura e degli astronauti che l'abiterebbero stabilmente.
La massa dei meteoroidi che cadono sulla superficie lunare può variare da un minimo di qualche decina di grammi fino ad arrivare a 10 - 20 kg circa, mentre le velocità di caduta sulla Luna sono comprese tra 20 e 72 km/sec questo in base alle orbite degli oggetti rispetto al sistema Terra-Luna. Questi meteoroidi possono avere origine da sciami cometari (meteoritici) che periodicamente diverse volte all’anno il sistema Terra-Luna attraversa, oppure da corpi asteroidali e sono quindi di tipo sporadico, ed è in questo secondo caso che la massa dei meteoroidi può assumere valori più importanti. Negli istanti immediatamente successivi all'impatto l'energia cinetica posseduta dal meteoroide viene impiegata quasi totalmente per scavare un nuovo cratere sul suolo lunare nel punto corrispondente di impatto e lanciare a distanza il materiale proveniente dalla superficie (ejecta), mentre solo una minima parte (circa 1%) si trasforma in luce visbile che può essere osservata dalla Terra come un fenomeno simile ad un flash che può avere una durata compresa tra 1/10 di secondo, e fino ad alcuni secondi nei casi di impatti più notevoli dovuti a meteoroidi che possiedono una massa molto più elevata.
Ia Sezione Luna svolge questo programma di ricerca in collaborazione con il NASA Marshall Space Flight Center che svolge a livello professionale l’osservazione degli impatti lunari, e che ha inoltre il compito di raccogliere tutte le osservazioni dei candidati flash da impatto provenienti dagli osservatori lunari sparsi in tutto il mondo. La stessa collaborazione è inoltre stata avviata con le Sezioni Luna dell'inglese British Astronomical Association (BAA) e della statunitense Association Lunar & Planetary Observer (ALPO).
La Sezione Luna UAI ha collaborato inoltre nel periodo Novembre 2013 - Aprile 2014 sempre con la NASA per la missione NASA - LADEE (Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer) per la ricerca degli impatti lunari. Infatti questa sonda spaziale statunitense sviluppata interamente nel centro ricerche NASA di Ames in California fra i diversi scopi scientifici, ha avuto il compito di rilevare tramite lo strumento LDEX l'eventuale presenza di polveri lunari presenti nell'esosfera lunare e che secondo dei modelli teorici proverrebbero dalla superficie del nostro satellite dopo essere state lanciate nel cielo lunare in seguito all'impatto di meteoroidi.
Per poter riprendere gli impatti lunari è necessario osservare la parte di Luna che non è illuminata dal Sole e quindi va monitorata la parte in ombra, ed i periodi favorevoli per poter osservare questi fenomeni sono dal primo giorno dopo la fase di Luna Nuova fino al giorno di Primo Quarto compreso (in questo caso si osserva la parte lunare Ovest che sarà in ombra, ed effettuando le osservazioni principalmente nelle zone più vicine al lembo Ovest, Fig.2), e poi dal giorno di Ultimo Quarto compreso fino al giorno prima della fase di Luna Nuova (in questo caso andrà osservata la parte lunare Est in ombra sempre con la stessa metodologia, Fig.1), questo perchè le zone dove si verificano maggiormente gli impatti sono situate in prossimità dei lembi lunari Ovest ed Est. Le due figure sotto riportate illustrano all'interno di un rettangolo di colore rosso le zone lunari che dovrebbero essere riprese dal sensore della videocamera impiegata per le osservazioni. Oltre alla superficie lunare può essere utile riprendere anche una piccola zona del fondo cielo al di fuori dei lembi lunari come illustrato nelle due figure, questo per avere sempre un punto di riferimento fisso.



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Fig.1 - Ripresa del settore lunare Est dopo la fase di Ultimo Quarto                                                                                                             Fig.2 - Ripresa del settore lunare Ovest dopo la fase di Luna Nuova  




La strumentazione consigliata per la ricerca consiste in una montatura motorizzata che possa inseguire quanto più perfettamente possibile la Luna, (dove prevista inserire la velocità lunare) e come strumento un telescopio avente un diametro di almeno 20 cm (8”) con basso rapporto focale come f/5 o f/3,3 questo per poter riprendere un campo di zona lunare quanto più ampio possibile (Fig.3 e 4) e allo stesso tempo aumentare la luminosità dello strumento.



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                                                     Fig.3 - immagine del lato buio Ovest lunare ripresa con newton 1000/200 ad f/5 e videocamera ASI 120MM da Bruno Cantarella (AL)


 
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                                                                  Fig.4 - immagine del lembo buio Ovest lunare ripresa con Celestron C8 ad f/3,3 e ASI 120MM da Antonio Mercatali (LI)



Come apparecchi di ripresa dedicati possono essere impiegate delle moderne videocamere per astronomia con presa USB di ultima generazione da collegare al proprio computer ad una porta USB 2.0 e che possano produrre dei filmati in file AVI. Le videocamere devono inoltre possedere una buona sensibilità alle basse intensità luminose per poter riprendere con sufficiente contrasto rispetto al fondo cielo la parte in ombra della Luna (la cosidetta luce cinerea), ed è di notevole importanza cercare di riprendere anche quanto più possibile le formazioni sottostanti lunari che sono in ombra con lo scopo di poter individuare la posizione selenografica di un eventuale flash da impatto. Le videocamere vanno impostate con un tempo di esposizione di almeno 0,030 sec (1/30 sec) per poter ottenere una velocità di ripresa (frame rate) di 30 fps (frame per secondo), questo perchè la maggior parte dei flash da impatto hanno una durata media di 1/10 di secondo, e quindi è importante registrare il candidato flash da impatto almeno in 2 o 3 frame consecutivi per registrare dopo l'intensità di picco del flash anche la diminuizione dell’intensità luminosa in funzione del tempo. Inoltre è di fondamentale importanza che il sospetto flash da impatto resti sempre fisso nella stessa posizione in tutti i frame in cui esso compare, cioè in pratica il flash deve accendere sempre gli stessi pixel del sensore dell’apparecchio di ripresa usato. Molto spesso vengono ripresi dei fenomeni che possono sembrare simili a dei flash da impatto ma che invece sono semplicemente dei raggi cosmici temporanei che appaiono e scompaiono in tempi rapidissimi ma che lasciano comunque una traccia sul sensore e quindi sono visibili solo in un frame (Fig.5 e 6). Inoltre durante le riprese è possibile riprendere anche dei satelliti artificiali terrestri che attraversano il disco lunare, ed in questo caso essi si presentano come delle striscie luminose molto veloci (Fig.7), oppure anche come dei punti luminosi simili ad un flash ma che si spostano attraverso il campo lunare ripreso per poi scomparire. Per poter verificare se il fenomeno ripreso è un satellite artificiale è possibile consultare il sito web di Heavens–Above oppure quello di Calsky. Il Marshall Space Flight Center della NASA ha stabilito delle condizioni precise perchè un candidato flash da impatto registrato da un osservatore lunare possa essere considerato come un reale impatto lunare, per maggiori informazioni cliccare qui



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                                                             Fig.5 - Probabile raggio cosmico ripreso dalla videocamera (indicato dal cerchio rosso), immagine di Antonio Mercatali (LI)




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                                                    Fig.6 - Anche in questa immagine ci sono dei probabili raggi cosmici (sempre indicati dai cerchi rossi), immagine di Antonio Mercatali (LI) 




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                                                                             Fig. 7 - Il satellite cinese HJ-1C ripreso da Bruno Cantarella (Melazzo, AL) il 25/1/2015 alle ore 17:50:38 T.U.                                                                                                                                                          mentre attraversa il disco lunare. Verifica effettuata da Aldo Tonon (TO) dal sito Heavens-Above  




Eventuali registrazioni di potenziali flash da impatto e/o report osservativi visuali possono essere inviati all'indirizzo della Sezione Luna luna@uai.it in forma di immagini JPEG e in formato pdf per i rapporti osservativi visuali, i quali però dovranno essere sempre in entrambi i casi completi della data ed orario in Tempo Universale (T.U.) del momento in cui si è osservato e/o registrato il fenomeno.

Il Coordinatore del progetto è Antonio Mercatali.



                                                                                    Periodi mensili ideali per la ripresa Impatti Lunari     


E’ possibile effettuare le riprese per la ricerca di questi fenomeni da impatto durante la fase di Luna crescente monitorando la parte lunare Ovest al buio, nei giorni in cui la Luna è illuminata dalla luce solare con una percentuale compresa tra il 10% ed il 50% (Primo Quarto), iniziando le osservazioni dal crepuscolo serale e fino al tramonto della Luna.
Anche durante la fase di Luna calante è possibile ripetere le riprese per la ricerca di eventuali impatti monitorando la parte lunare Est al buio, nei giorni in cui la Luna è illuminata dalla luce solare con una percentuale compresa tra il 50% (fase di Ultimo Quarto) ed il 10%, iniziando le osservazioni dal sorgere della Luna e fino al crepuscolo mattutino.
Per consultare le effemeridi lunari del mese di Ottobre relative alle date delle fasi principali di riferimento specifiche per l’osservazione Impatti (Luna Nuova, al Primo Quarto ed all’Ultimo Quarto), alle percentuali di illuminazione del disco lunare, ed agli orari del tramonto e del sorgere della Luna, visitare la pagina web del sito internet della SdR Luna al seguente link: http://luna.uai.it/index.php/Effemeridi_del_mese .                                                                                                                                                                                                                                                 In caso di osservazioni visuali, fotografie e filmati dove compaiono dei sospetti fenomeni luminosi simili ad un flash da impatto, è possibile inviare le proprie osservazioni per una approfondita analisi al seguente indirizzo e-mail della SdR Luna luna@uai.it .Si raccomanda inoltre di corredare i propri report osservatvi e le relative immagini con la data e l'orario (specificando sempre se esso è espresso in TU che è il Tempo Universale, oppure in ora segnata dal proprio orologio per uso civile) dell'osservazione del fenomeno osservato e/o ripreso.







 
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