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   Riprese CCD dalla città a diverse lunghezze d’onda: il caso di NGC 2392

e la vicina stella SAO 79428

di  Fulvio Mete

Alla fine del 2006, nel quadro del mio programma di ripresa multibanda di oggetti  nebulari , avevo attrezzato il mio  C11 con il consueto riduttore Meade  a f 6,3, opportunamente distanziato in modo da ottenere una focale risultante di circa 2000 mm, ed un portafiltri manuale .L’oggetto da riprendere, ad Est vicino alla stella Polluce, Beta dei Gemelli, era la famosa nebulosa planetaria NGC 2392  detta anche Eskimo Nebula, per l’aspetto simile al viso di un esquimese imbacuccato in un parka.Si tratta di un oggetto non facilissimo, ma neanche difficile, piuttosto appariscente e dai bei colori, una nebulosa planetaria posta a circa 5000 anni luce dalla terra, scoperta da W.Herschel nel 1787. Una recente immagine della Wide field and Planetary Camera dello HST ha permesso, con la sua eccezionale risoluzione, di approfondire lo studio di questa planetaria e scoprire alcune caratteristiche della sua nascita ed attuale composizione.Essa si è formata circa 10.000 anni fa , quando la stella progenitrice ha iniziato ad eiettare materia nello spazio, ed è composta da due lobi di materia di forma ellittica, situati nella nostra direzione di osservazione, in modo che l’uno copre parzialmente l’altro, mentre il “parka” si è dimostrato essere un anello di materia con al suo interno una serie concentrica di piccole comete disposte con la testa verso il core della nebulosa, e la coda verso l’esterno.Sull’origine di tali ultime formazioni , il dibattito è ancora aperto tra gli scienziati

Il ridotto diametro angolare dell’oggetto in questione (circa 45 secondi d’arco) rende obbligatorio usare focali di almeno  due metri per potere iniziare a distinguere qualche particolare , ma si trattava di una planetaria da me mai osservata o , e quindi mi è sembrato opportuno organizzare  una serie di riprese in diverse bande di emissione, come in precedenza fatto con altri oggetti quali il residuo di supernova M1, per citarne uno degli ultimi tempi.Le riprese CCD multibanda, dall’UV all’IR vicino passando per alcune bande di emissione peculiari degli oggetti nebulari, quali Hb, OIII, He, NII, Ha, SII etc, sono quanto mai semplici,dato che richiedono solo uno strumento di media capacità, una cospicua dotazione di filtri e tanta buona volontà, mentre permettono risultati superiori a quelli delle “normali” riprese LRGB, coniugando l’aspetto estetico con un minimo di indagine scientifica che non dovrebbe, a mio avviso, mai mancare tra gli obiettivi che gli appassionati di astronomia non professionale si debbono prefiggere.La tecnica in questione permette, inoltre, di migliorare notevolmente le prestazioni sugli oggetti nebulari ripresi in condizione di elevato inquinamento luminoso, come quelle presenti nelle città .

 Avevo cominciato prima con le riprese LRGB, adottando, come faccio ormai da parecchio tempo, la tecnica dei frames multipli non guidati di breve durata, che, se da un lato fornisce un rapporto S/R inferiore alla ripresa CCD continua guidata, presenta, dall’altro, notevoli vantaggi quali la possibilità di eliminare i frames non riusciti o con errori di inseguimento.Sembrava quindi un lavoro di mera routine, quali ho fatto spesso dalla mia postazione cittadina, che, nell’ottica delle nebulose planetarie di piccole dimensioni, non ha molto da invidiare a quella di montagna data la sostanziale assimilazione di tali corpi celesti a quelli planetari per quanto riguarda il seeing ottimale.Mi ero riservato di effettuare per ultimo le riprese in UV ed IR che sono per me divenute un’abitudine, non certo per esigenze estetiche, ma per una migliore comprensione dei caratteri morfologici e genetici degli oggetti celesti osservati.

Stavolta però mi attendeva una sorpresa.

Dopo aver completato l’elaborazione LRGB di NGC 2392, utilizzando come luminanza una ripresa con un filtro UHC, ed aver ottenuto un 'immagine non eccelsa causa il pessimo seeing (Fig 1) decisi di riprendere in IR con un filtro Astronomik IR pass da 742 nm.E nelle immagini ottenute (una trentina da 20 sec l’una) cominciai a notare la notevole luminosità della stella posta a circa 1,4 ‘  a nord della Eskimo.Non ci feci molto caso, ed archiviai la questione , almeno per quella sera.

                                                   Fig 1 - NGC 2392 "Eskimo Nebula" -C 11 @ 7  Roma - 23-25 dicembre 2006

La sera dopo, alla stessa ora, ripetei la ripresa con un filtro Hoya UV pass centrato su 340 nm, e stavolta già dalle prime immagini la stella attrasse la mia attenzione, dato che nell’UV, dove ben pochi oggetti emettono in modo notevole (si pensi che Sirio A a quella lunghezza d’onda diventa una macchiolina indistinta), questa splendeva in modo notevolmente superiore al core di NGC 2392, che pure è risaputo ospitare una stella molto calda, che emette radiazione X e UV.

La stella in questione, classificata come SAO 79428, è di mag. 8.24, dista 2297 anni luce dalla terra,  è catalogata come classe spettrale A5, e si trova esattamente ad 1' e 22'' a nord della sua famosa compagna Eskimo Nebula con un angolo di 351° rispetto a questa.Essa è classificata nel catalogo SAO col n. 79428 ed in quello Hipparcos col n. 36370.Una delle tante stelline anonime di classe A, con temperatura superficiale piuttosto elevata, ma non più di tanto.

Ora, osservando le immagini nelle varie bande di ripresa (UHC, RGB, UV IR) risultava evidente la emissione non canonica della stella, perlomeno anomala rispetto ad una della medesima classe spettrale.Non sono un astrofisico, ci tengo a dirlo, nè ho pretese di rubare il mestiere a studiosi ben più qualificati ed autorevoli di me nel campo, ma la cosa mi sembrava così evidente da non poter far finta di nulla; sarebbe stato interessante cercare di scoprire il perchè di quella emissione anomala, ancora più strana in quanto confrontabile con la vicina NGC 2392, che nel vicino UV e nell'IR era surclassata dalla stellina ,nonostante, come si è detto, ospitasse una stella centrale molto calda (anche se di mag. inferiore), che emette in modo notevole nel dominio X e UV.Le immagini sottostanti, in sequenza dall'UV all'IR, mostrano meglio di qualsiasi parola la questione:esse sono state realizzate nei giorni a cavallo del Natale 2006, tra il 23 e il 25 dicembre 2006.Ovviamente la stella in discorso è l'oggetto nella parte superiore, NGC 2392 quello inferiore.

Ho allora cercato, senza successo, riferimenti o notizie sul web della stella in questione, senza trovarne alcuno.Evidentemente la stellina era occultata (metaforicamente parlando) dalla notorietà della nebulosa planetaria vicina, e mi è sembrato opportuno ricercare in un campo sufficientemente grande da comprendere sia la planetaria che la compagna, oggetto del mio interesse.Sono allora saltate fuori alcune cose interessanti: dal sito Sky View della NASA ho importato le immagini che seguono, Nell'ordine; la prima della Survey DSS1, le seconde del DSS 2 nel blu e nel rosso, centrate su NGC 2392.

                              DSS1                                                               DSS2 Blue                                                   DSS2 Red

L'immagine che segue è, invece , una elaborazione di quella DSS2 nel Blu,e da questa sembra ,in modo ancora più evidente che nelle altre, osservarsi una nube di materia che la avvolge, sino a giungere a NGC 2392 .Bene inteso, dovrebbe essere  un effetto prospettico,dato che NGC 2392, pur nell'incertezza della sua esatta distanza dovrebbe trovarsi a circa 3000 anni luce, mentre SAO 79428 sarebbe molto più vicina .

Un ulteriore elemento di riflessione  è dato dall'immagine del satellite ESO XMM -Newton Epic nella banda X a media energia tra i 700 e 1100 Ev, della planetaria NGC 2392. In tale immagine, un Jpeg elaborato appare , nella parte superiore, purtroppo parzialmente coperta, anche quella che dovrebbe essere (uso il condizionale per l'assenza di parametri di riferimento certi) SAO 79428, che, oltre a mostrare una forte emissione in tale banda, lascerebbe osservare   in basso a sinistra quello che sembra un fascio collimato di materia che esce dalla stella.(Fonte e cortesia ESA).Nell'immagine NGC 2392 si trova al centro, mentre SAO 79428 è esattamente sopra ad essa, parzialmente coperta dal bordo superiore.L'immagine originale in Fits  è stata ripresa a 1,5 arcsecs x pixel, e quindi le distanze dovrebbero coincidere.

Nell'Infrarosso vicino, sono state esaminate le immagini della Survey 2Mass e quelle della survey DSS2 IR,centrate su NGC 2392, che si riportano qui di seguito, insieme ad immagini di confronto , quali quella del DSS 2 nell'IR e quella (molto meno profonda, ripresa da me nell'IR vicino alla fine dello scorso anno con un Celestron 11).

Nell'infrarosso profondo ( 25 , 60 e 100 micron, ovvero sino a ben 100.000 nm) singolare l'aspetto della sorgente in discorso ripresa dall'IRAS (1983) e centrata su SAO 79428 (sulla quale è stata effettuata la richiesta a Skyview, risolta da SINBAD), che brilla come un faro.

Nel dominio delle onde radio, risulta l'emissione sottoindicata nelle survey GB6 a 4850 Mhz e NVSS a 1,4 Gigaherz, anch'essa centrata su SAO 79428.Sarebbero le lunghezze d'onda a 6 e 21 cm

A titolo di confronto Sirio,  di magnitudine  -1.6 e classe A0, nelle stesse Survey a 60 micron presenta un'emissione parecchio inferiore ed a 100 micron non presenta alcuna radiazione, nonostante la presenza della caldissima compagna nana bianca Sirio B, mentre presenta una emissione nelle onde radio a 21 cm.Inoltre, da un'indagine effettuata sempre su Skyview su due stelle di analoga classe A5; SAO 76920 (Iota Tauri) e SAO 76608 (Upsilon Tauri) rispettivamente di Mag 4,7 e 4.3 per le survey in esame, non è risultata alcuna emissione  nella banda da 12 micron a 100 Micron nell'IR e nelle onde radio.

Nelle immagini 2 MASS che precedono si notano, in particolare in quella a 1,25 micron, un punto brillante a sud di SAO 74928 ed un altro, molto meno appariscente, a nord.Entrambi sono riportati nel catalogo della Survey con l'avvertenza di "probabili artefatti", in quanto si trovano quasi in corrispondenza degli spikes di diffrazione del telescopio.C'è da dire, comunque, che quello a nord appare anche nell'immagine IR del DSS di 10 anni prima.Inoltre, nella immagine a 2,17 micron appare un punto luminoso a nord a sinistra, sfalsato rispetto agli spikes di diffrazione.Una serie di anomalie, alcune delle quali potrebbero effettivamente essere artefatti, altri (forse) no.Ce n'era abbastanza tuttavia per ulteriori indagini.

Le immagini 2 mass sono state riprese nel 1997 (non conosco la data esatta) nelle bande passanti di 1, 25 , 1,65 ed 2.17 micron, mentre quella del DSS2 IR è stata ripresa nel 1998, (non conosco esattamente la banda, ma so che la survey è stata effettuata con un filtro Schott RG9, tra i 750 ed i 1000 nm ossia tra 0.75 e 1 micron),                                                                    

 Esaminiamo ora, in particolare, le immagini, prima quelle del DSS2 del 1998 e poi un confronto tra le due survey, DSS2 e 2 MASS e le immagini odierne, sempre in banda IR.

                                                                                                        DSS2 IMAGES

           L'oggetto in alto a ore 12 rispetto a SAO 79428 , meglio visibile nella elaborazione sottostante, è molto debole, ma senza dubbio reale, e difficilmente potrebbe essere un artefatto degli spikes di diffrazione del telescopio,in quanto appare, ripeto, in due diverse immagini (DSS IR e 2MASS) riprese a distanza di tempo con due diversi strumenti e, seppure debolmente , anche nell'immagine del DSS 2 nel rosso.Esso appare , infine, in una immagine(opportunamente elaborata) ripresa lo scorso 13 dicembre 2007 da Roma in IR dal sottoscritto con un Celestron 14 a F 7 strumento per il quale, com'è ovvio non si pone il problema di artefatti per gli spikes, dato che non li ha.

Per concludere, abbiamo un oggetto (SAO 79428) di apparente natura stellare che emette radiazione dal dominio UV (forse X) sino all'infrarosso lontano ed alle onde radio, e che forse è circondato da un inviluppo di polveri e gas, anche se tenue.

Abbiamo,  con sufficiente sicurezza , un oggetto prossimo alla stella in questione, che emette quasi esclusivamente  nell'IR vicino (diciamo tra i 650 - 2000 nm).Questa stellina è un rebus, dato che in pratica non risulta con certezza in nessuna carta stellare, (Le carte USNO A2 e B1 sembrano confonderla con la stella più luminosa posta alla sua sinistra in basso) e non è quindi certo che sia catalogata.La magnitudine stimata ,dovrebbe aggirarsi sulla 19- 20^ , mentre la distanza prospettica dal centro di SAO 79428 è di circa 10.8 secondi d'arco. Ora, si potrebbe ipotizzare che tale oggetto, oltre a contribuire all'emissione di SAO 79428 nell'IR, costituisca esso stesso la causa , diretta od indiretta di tale emissione? . Il fatto che la stellina non abbia mutato posizione intorno a SAO 79428 nell'arco di 10 anni ( 1997 - 2007) sembrerebbe deporre a favore di una vicinanza solo prospettica senza alcun legame fisico con la stella più luminosa.D'altro canto molte delle immagini ottenute dalle surveys oggetto della ricerca sono a bassa risoluzione, e quindi l'emissione di una sorgente molto vicina prospetticamente potrebbe influire sul dato complessivo.

In definitiva,il caso di SAO 79428 è realmente complesso, e le implicazioni possibili aperte.Devo tuttavia confessare di non  essere in condizione ( perchè non ne ho le necessarie conoscenze professionali) di ipotizzare un qualsiasi modello teorico, anche perchè la sua definizione  , in positivo o in negativo, necessiterebbe dell'intervento di uno spettroscopio professionale.Solo così, a mio avviso, si potrebbe dare una risposta seria e fondata, al di là delle speculazioni teoriche che peraltro mi guardo bene dall'effettuare, data la complessità della ricerca.

Non essendo ipotizzabile la ripresa di uno spettro ad alta risoluzione  di una stella di 8^ magnitudine con sistemi amatoriali , ho intanto tentato di riprenderne uno della SAO 79428 a bassa risoluzione, col reticolo a trasmissione "Star Analyser" da 100 l/mm posto al fuoco del mio Celestron 11 portato a f 7.Lo spettro, ripreso con una camera CCD Atik 16 HR in binning 2 x 2 il giorno 13 gennaio 2007, è stato elaborato con IRIS per evidenziare le righe ed è mostrato qui di seguito, confrontato con quello della vicina planetaria, che è stato usato come spettro di riferimento, data la prevalente emissione nelle righe dell'OIII e Ha.E' bene precisare che detto spettro ha puramente valore indicativo, dato che non è stato calibrato per la sensibilità  della camera e non gli è stato sottratto il fondo cielo.Tuttavia, dal medesimo possono desumersi la notevole estensione nell'IR della emissione della stella ( visibili, tra 8200 e 10.000 A, alcune righe della serie di Paschen dell'Idrogeno), e la notevole segnatura di alcuni elementi pesanti, quali il Ca II, Fe etc,Risultano inoltre  visibili, intorno ai 4000 A, le consuete righe della serie di Balmer dell'Idrogeno.Singolare il confronto con uno spettro "canonico" di una stella di classe A.Nella parte in basso dell'immagine è riportato uno spettro campione di una stella di classe A, e, verso l'alto, lo spettro Raw come ripreso, e quindi quello elaborato con IRIS e ,ancora sopra, con Photoshop.Ho, infine, riportato il profilo spettrale calibrato sulla base dello spettro di NGC 2392 che si trovava nella stessa immagine

Da ulteriori informazioni assunte da fonte professionale, la stella in questione risulta essere una sospetta variabile, di periodo ignoto.Mi si è posto quindi il problema di effettuare, con una camera non adatta (dotata di ABG)  senza filtri fotometrici. e , quel che più conta, senza alcuna esperienza nel settore della fotometria, un test fotometrico della stella "alla buona" , senza alcuna garanzia di precisione.Il test è stato effettuato nei giorni 24, 25, 26, 28 e 29 gennaio 2008 (il giorno 27 era nuvoloso) con la camera Atik in binning 2x2 (scelta obbligata data la fortissima differenza di luminosità tra le stella da misurare e le altre stelle del campo.In binning 1x1 con una integrazione da 20 secs le stelle di riferimento erano infatti estremamente deboli).

Il template del campo coperto con le stelle di riferimento e di controllo era il seguente:

    La curva di luce derivata da una singola immagine nei giorni in questione circa alla stessa ora, è così risultata, con una variazione giornaliera apparente di circa 0,4 Mag:

In conclusione resta quindi, a mio avviso , l'opportunità di una ripresa fotometrica e spettroscopica professionale della stella in questione, ed in tal senso cercherò di attivarmi in prosieguo.