1° Forum di Astronomia Amatoriale Italiano

Buona sera a tutti.
Spero sia la sezione giusta per pubblicare questo topic.
Tempo fa lessi un articolo molto interessante riguardo al motivo per il quale maggiori diametri ci permettono di vedere " di più". L'argomento mi è tornato in mente di recente visto che il mio nuovo dobson è in fase progettuale ed abbiamo fatto di tutto per minimizzare la dimensione del secondario, sia per avere più contrasto sia per avere un diametro effettivo maggiore e potenzialmente un contrasto di soglia più basso, rispetto ad un diametro eguale ma con un'ostruzione maggiore.

Tornando all'articolo che ho letto, la cosa più affascinante per me è stata la considerazione del fatto che non ci si può limitare al " raccoglie più luce"..la questione non è così superficiale.
Contrariamente a quanto si pensi, il fatto di "vedere di più" non è legato solamente alla maggior luce raccolta..certo c'entra, ma non è l'unico fattore! È stato illuminante apprendere di una nuova variabile, il così detto contrasto di soglia.
È un argomento sul quale non ho trovato molte spiegazioni in ambito astronomico.

Da quel che ho appreso, il contrasto di soglia è il minimo contrasto necessario affinchè l'occhio sia in grado di distinguere una variazione di luminosità e dipende solo dal diametro. Maggiore è il diametro , minore è il contrasto di soglia. Questo contrasto di soglia pare essere comunque soggettivo: tizio vede un dettaglio che io non sono in grado di distinguere, nella stessa serata osservativa e stesso strumento. Ma oltre alla soggettività, il contrasto di soglia è anche legato matematicamente al diametro dello strumento. Qual è questa relazione?

In un pdf di Ferris, intitolato "threshold contrast", sono spiegati gli effetti del contrasto di soglia ma non esattamente come si determina.

Avendo letto " visual astronomy of the deepsky" di Clark, ho immaginato ci fosse una relazione anche con il "critical visual angle" , ovvero la dimensione angolare minima che un particolare oggetto/dettaglio deve avere per poter essere osservato( se non ricordo male è di circa 5° minimo).
Quindi per me il contrasto di soglia dipende sicuramente dal diametro. Cos'altro?
Direi il critical visual angle, visto che i dettagli devono avere una dimensione angolare sufficiente per essere osservati. Ancora, direi che il critical visual angle è una costante fissa per ogni dettaglio: "se non sei a x ingrandimenti minimi, quel dettaglio non lo vedi". Questo però non vuol dire che con qualsiasi strumento riuscirei a vedere quel dettaglio.. Mettiamo per ipotesi che la dimensione angolare di un braccio di una galassia sia osservabile a 200x, cioè quando la sua dimensione angolare è di 5° ( critical visual angle) e che siano necessari 4mm di pupilla d'uscita. A 200x ci arrivano bene o male tutti i telescopi.. però perchè con un 200mm non lo vedo e con un 400mm si?!Ed ecco che anche la Pupilla di Uscita si ritrova al banco degli accusati.

A questo punto, alla lista degli ingredienti, oltre al diametro e critical visual angle, ci aggiungerei anche il rapporto focale dello strumento da cui ne consegue poi la pupilla di uscita .
Riassumendo, per notare un dettaglio si devono verificare più condizioni allo stesso tempo:
1- ingrandimento x sufficiente a raggiungere il critical visual angle
2- ingrandimento x raggiungibile dalla focale dello strumento
3- diametro sufficiente affinchè all'ingrandimento x la pupilla di uscita sia ottimale ( per esempio 4mm).
Quindi diametro, critical visual angle, pupilla d'uscita e lunghezza focale sono, per me, tutte le variabili in gioco( oltre alla qualità del cielo...ma forse ci sono ancora altre variabili che sto trascurando)
Mi chiedo: esiste una relazione matematica che leghi queste variabili per determinare il contrasto di soglia?

Il discorso potrebbe anche essere esteso alla questione del colore delle nebulose.
Leggendo qua e la, nei topic riguardanti le varie esperienze personali sulla percezione dei colori, spesso viene presa sotto esame M42.
Praticamente nessuno con diametri da 40cm in giù ha mai percepito il famigerato rosso.
Qualcuno lo ha osservato con il 50cm e qualcuno di più con il 60cm.
Sembra quasi che le possibilità di vedere il rosso siano in qualche modo direttamente proporzionali al diametro. Il contrasto di soglia e tutte le altre variabili elencate penso abbiano un ruolo anche riguardo a questo argomento.

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Dob RPastro 400 f4.5, dob SW 200 f6;

Io l'ingrandimento per il "critical visual angle", l'ho sempre conosciuto come ingrandimento risolvente, il contrasto di soglia, lo si può assimilare al rapporto segnale/rumore, quindi maggior diametro (a parità di reflettività/trasmissibilirà luminosa, lavorazione ottica e condizioni al contorno), maggior risoluzione, maggior "luce", quindi miglior rapporto S/N, per le relazioni matematiche penso si debba andare con le trasformate di fourier.
Fino a qui le variabili definite (o comunque ragionevolmente ipotizzabili) che sono quelle relative allo strumento e al suo stato ottico, meccanico e termico, poi ci sono le variabili molto meno definite come l'occhio dell'osservatore (anche qui si potrebbe ipotizzare, un'acuità visiva media, magari da trovare su qualche testo di oftalmologia) e infine la variabile qualità del cielo.

Insomma, trovo che sia un bel divertimento teorico, ma con troppe variabili da "ipotizzare", diciamo che questa cosa sarebbe utile se relazionata al confronto delle prestazioni strumentali, quindi eliminando la variabile cielo e la variabile occhio dell'osservatore; quindi ad esempio, come si dice che in teoria un telescopio X ha una risoluzione Z rispetto al telescopio Y , si potrebbe dire che un telescopio X ha potenzialmente un contrasto di soglia Z rispetto a un telescopio Y.


Ultima cosa, il capoverso relativo alla percezione dei colori al telescopio, fossi in te lo cancellerei, prima di scatenare una "guerra santa".
Per farla ultra-breve, la percezione del colore effettivo di un certo corpo celeste è dato esclusivamente dalla sua luminosità superficiale (mag/arcsec²) e non dal diametro del telescopio (fosse anche un km).

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Il Cielo a domicilio
AstroMirasole

Newton: Barile 400/1830 mm; Obice 200/1650 mm; Bidoncino 114/1300 mm solarizzato. •• Rifrattori: Nano apo 80/480 mm; Milo acro 76/1400 mm; 60ino acro 60/700 mm. •• Catadiottrici: C8 xlt. •• Binocoli: Docter Aspectem 40x80 ED, William Optics 22x70 ED, Vixen Ultima 8x56, Nikon Action EX 16x50, Canon 10x30 IS II, Vortex Vanquish 8x26, Ibis Horus 5x25, Pentax Papilio 6,5x21, Orion 2x54.

ciao Angelo, grazie per la risposta. Si il critical visual angle è in effetti l'ingrandimento risolvente riferito però a quel particolare oggetto/dettaglio e non riferito allo strumento. Cioè, con lo stesso strumento, osservo due oggetti che necessitano di due ingrandimenti diversi affinchè il critical visual angle venga soddisfatto rispettivamente per l'oggetto 1 e l'oggetto 2.
Poi, premettendo che ho preferito fare un discorso puramente teorico, non ho tirato in ballo le altre variabili  per semplificare la discussione e mi riferisco alla riflettività, trasmissione, condizioni termiche e meccaniche che come ben dici sono variabili reali da considerare nell'approccio pratico.
 La questione del contrasto di soglia analogo al rapporto S/N non mi è molto chiara.
Mi spiego: questo rapporto dovrebbe rimanere identico a prescindere dal diametro utilizzato. Certo, aumento il diametro , raccolgo più luce dall'oggetto, ma  raccolgo  anche più luce del cielo. Quindi il rapporto S/N rimane identico e non migliora.
Quindi sono dubbioso riguardo a questa analogia.

Non è mia intenzione scatenare una guerra riguardo al colore nelle nebulose.
Si, so che la percezione o meno del colore dipende esclusivamente dalla luminosità superficiale. Certo è un discorso moolto più ampio nel quale la soggettività gioca un ruolo fondamentale.
Ma ancora una volta vorrei affrontare il discorso da un punto do vista teorico con riguardo alle variabili di cui stiamo parlando in questo topic.
 Come mai con un 600mm è possibile riuscire a vedere il rosso mentre con un 200mm il rosso lo vedi solo nel momento in cui ti sanguinano gli occhi dopo aver provato invano di riuscire a vederlo?!
Durante una nottata,  con un dinosauro da 60cm , in tre abbiamo osservato il rosso in una zona di M42( vicino al trapezio).
Con il mio 200mm me lo posso scordare.
Il contrasto tra oggetto e cielo non cambia.
Tra due telescopi, un 200mm ed un 600mm, a parità di pupilla di uscita, la quantità di luce che arriva al mio occhio da uno stesso oggetto è identica.
Però perchè  con il 600mm vedo di più?! Perchè il contrasto di soglia è più basso..ma non solo, con un 600mm ed una pupilla di uscita di 7mm avrò x ingrandimenti e vedrò un bel oggetto grande nel campo dell'oculare.
Questo implica che una maggiore porzione della
retina viene colpita dalla luce e la conseguenza è che "vedrò di più".
 In questo senso volevo estendere il discorso al colore.
Puntando quella  zona di M42, che ha  una luminosità superficiale sufficientemente alta tale da potervi osservare il colore, in via teorica, potrei vederlo solo se la porzione emittente di M42 è abbastanza ingrandita. Se non lo fosse, quella porzione emittente colpirebbe  una piccola porzione della retina contentente così pochi coni da non riuscire minimamente ad apprezzarne il colore.
Motivo per il quale, durante la stessa nottata, non lo vedevo con il 200mm. Almeno questa è l'idea che mi sono fatto del perchè.
Se aumentassi gli ingrandimenti, diminuirei virtualmente la luminosità superficiale e quindi "Adios".
Però un telescopio di grande diametro mi consente di ingrandire sufficientemente quella porzione mantendo una pupilla di uscita alta: adesso potrei riuscire a vederne il colore sia perchè quella porzione è ingrandita tanto da rendere apprezzabili i dettagli più fini che si mostrano con dimensioni maggiori sia perchè sto sfruttando la massima pupilla di uscita che il mio occhio  mi consente, quindi il rosso emesso da quella zona colpisce più coni ed io riesco a vederlo.
Dal punto di vista teorico, perchè non dovrebbe essere così?
 

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Dob RPastro 400 f4.5, dob SW 200 f6;

Urca! Quest'affermazione è dura da digerire
Vogliamo prenderla un po' con le pinze questa frase?
O ci ragioniamo un attimo?

A naso, la quantità di luce non è identica per nulla.
Facciamo, però, un po' di calcoli pratici:

3mm di pupilla d'uscita con un dobson da 20cm f/6 li abbiamo a 66x.
3mm di pupilla d'uscita con un dobson da 60cm f/4 li abbiamo a 200x.

(nota bene: il rapporto focale non c'entra una beneamata fava nella capacità di far vedere un'immagine più luminosa all'oculare. L'ho inserito soltanto per determinare l'ingrandimento giusto alla stessa p.u.)

Fin qui tutto semplice.
I 200x al 60cm mostreranno una M42 (tanto per rimanere lì) che pomperà luce direttamente nel bulbo oculare, quasi.
I tuoi 66x mostreranno una visione dove la nebulosa, per dimensioni angolari,
sarà ovviamente bella grandicella, ma non così overwhelming.

Se la luminosità dell'oggetto sarà paragonabile, ovvero l'intensità della luce
sarà la stessa (ma non la quantità), l'occhio umano ne riceverà molta di più da un telescopio più grande.
E' la combinazione dei due fattori che portano a vedere di più "alla stessa luminosità":
la maggior raccolta di luce unita alla capacità naturale del diametro di ingrandire di più,
per ottenere quella pupilla d'uscita (senza contare della capacità di una separazione angolare maggiore).

Il concetto del rapporto segnale/rumore a cui si riferisce Angelo va bene
ma deve essere riferito solo al fatto che, se aumenti l'ingrandimento, il segnale ricevuto
dalla retina cresce perché le dimensioni angolari apparenti dell'oggetto aumentano di conseguenza.
Il rumore cala perché (nel caso di M42, sempre) attorno alla nebulosa
c'è pochissimo cielo (quindi il rumore cala drasticamente).
E l'occhio umano, in condizioni di maggiore illuminazione della retina, reagisce meglio.

E' proprio questo che deve far riflettere: il contrasto tra fondo cielo
e luminosità dell'oggetto in questo esempio si annulla. A 200x la nebulosa riempie l'oculare
e non c'è alcun contrasto col fondo cielo. Teoricamente la dovremmo vedere peggio che a 66x.
In realtà (a prescindere dal gusto personale di vederla tutta quanta o solo un dettaglio)
la sua luminosità la mostra ancora molto bene anche a 200x.

Se cambiamo oggetto, la discussione cambia.
Prendiamo l'esempio di M51, una galassia luminosa abbastanza da poter essere inserita nel contesto.

Vediamo più luce nei tuoi 66x o nei miei 200x?
L'occhio umano dovrebbe guardarla più piacevolmente a 66 che a 200x.
L'oggetto (M51) è evidente perché ha generose dimensioni angolari a 66x (e questo in qualsiasi strumento) ma
il contrasto col fondo cielo è maggiore perché ce n'è parecchio attorno.

A tal proposito, ricordo decine di osservatori preferire bassi ingrandimenti ad alti ingrandimenti
perché, nel secondo caso, la luce "diminuisce".
Ma, se è vero che l'intensità di luce sarà inferiore, è anche vero che questa si spalmerà su un'area maggiore della retina
e l'occhio umano, se ben adattato al buio e se l'oggetto non sarà troppo poco luminoso per via
di una pupilla d'uscita troppo piccola, riuscirà a vedere più dettagli e ne noterà sempre di più
rimanendo più tempo all'oculare.

Però tra 66 e 200x ci sono tanti ingrandimenti, e il gioco è trovare quello giusto per avere la miglior visione di quell'oggetto.
Infatti Clark, Carlin e Bartels hanno tirato in ballo l'"Optimum Magnified Visual Angle". Ovvero, l'angolo visuale ottimale per vedere il dettaglio più debole di un oggetto.
E qui non c'entra ancora il contrasto di soglia perché, giustamente, Clark afferma che al variare dell'ingrandimento...

ovvero l'ingrandimento non cambia il contrasto col fondo cielo perché la luminosità superficiale del cielo e quella dell'oggetto sono interessate in maniera uguale.

Quello che cambia è, appunto, il fatto che l'oggetto ingrandito è più grande e viene
riconosciuto più facilmente dall'occhio.
Sempre Clark afferma che:


Prendo come riferimento la spazzolata di anni fa nell'ammasso della Chioma di Berenice che è in linea con questo studio: viewtopic.php?f=10&t=70996
dove riporto le conclusioni del report:


Quindi, a proposito del contrasto di soglia, Clark afferma che, se le dimensioni apparenti (nell'oculare) dell'oggetto sono sufficientemente grandi, ci vuole meno contrasto per percepirlo rispetto a quand'è piccolo nell'oculare.
Le mie osservazioni sul cielo, quelle del Galassiere e di qualche altro amico che usa alti ingrandimenti per osservare deboli dettagli sulle debolissime galassie, confermano questo studio.

Per adesso chiudo il mio intervento qui. Poi ragioniamo sul perché abbiamo visto il colore.

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volpetta.com
Astrofilo sul campo dal 1997

Ci tengo a precisare una cosa perché in passato ci sono cascato anche io:

Quando Clark e tutta la sua cricca parlano di Surface Brightness in quest'argomento,
si riferiscono alla luminosità superficiale dell'oggetto in relazione all'ingrandimento
per una ragione (e probabilmente è qui la chiave di volta di metà dei ragionamenti):
le dimensioni apparenti dell'oggetto (all'occhio umano) cambiano al variare dell'ingrandimento.
Di conseguenza cambia anche la Surface Brightness.

Non si riferiscono alla Surface Brightness "assoluta" dell'oggetto che troviamo nei vari cataloghi e nei planetari.

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E veniamo al colore e all'esperienza che abbiamo avuto nel vederlo.
Premessa doverosa: a me, di vedere (o di cercare) il colore nell'osservazione non è mai importato una fava.
In passato ci sono state taaante discussioni a riguardo e il mio approccio è sempre stato piuttosto schiscio.
Fino a che, avendo a disposizione un telescopio da 60cm, abbiamo notato che qualcosa di colorato c'era.
L'abbiamo notato in tre. E poi confermato in un'altra nottata, c'è stato un quarto avvistamento del famigerato rosso.

Ora Francesco vuole capire "il perché".



Analizziamo la situazione.
Novembre 2018, monte Pollino, cielo da 21.30, SQM-L.
Dobson da 60cm, Ethos 21mm, 115 ingrandimenti, pupilla d'uscita da 5mm.
Nessun filtro, ovviamente.

Francesco N. nota una tonalità colorata in una zona di M42.
A me vien da sorridere, pensando alle interminabili diatribe passate, ma ci metto comunque occhio critico.
...in un primo momento vedo qualcosa di molto incerto. "E' solo un'altra tonalità di grigio dove il cervello viene ingannato", penso.
Poi, improvvisamente, una spranga rossa bussa di prepotenza sulla cornea per arrivare dritto alla retina.
Subito a ridosso della Regione di Huygens, in corrispondenza delle tre stellone sistemate in direzione E-O lungo la nebulosa, il rosso è lì!
Tocca a Francesco D. che, curioso e desideroso di vedere, ci prova. Non è sicuro, ma non ha visto (ancora) molte volte M42. E forse è la prima da un diametro simile.
E' incerto, ma qualcosa di insolito la nota. Quella notte rimane appeso nella sua incertezza, mentre io e Francesco N. siamo sicuri di quanto visto, e ci siamo scambiati anche la posizione dove c'è stata la percezione del colore.
Mentre Francesco D. in una volta successiva, ci riprova. E' lì e anche lui si unisce al gruppetto che vede il colore. In maniera certa.

Perché abbiamo visto questo colore?

Prima di tutto, (ingrediente basilare) perché la luce arrivata all'occhio è sufficiente abbastanza da attivare la visione notturna dei colori (visione mesopica) che è dovuta ai coni di tipo L (low frequency). Altrimenti i colori ce li possiamo solo immaginare.
Per secondo, probabilmente (e qui il giochetto di questo thread), è stato dovuto anche grazie al contrasto di soglia, dove la luce raccolta, unita alla dimensione apparente di quel dettaglio nell'oculare, unita all'intensità della luce ricevuta (pupilla d'uscita) sono sufficienti proprio a mostrare del colore.

Che l'h-alfa sia vero oppure no, devo ancora capirlo (infatti ho preso un filtro Lumicon H-alfa bandpass). Tuttavia posso anticipare di aver provato a osservare M42 con un filtro fotografico H-a (mi pare da 12nm) e, molto debole, la nebulosa c'era. Tutta rossa (com'era ovvio che fosse) ma c'era.

Intanto, ho trovato un paio di articoli interessanti:
https://www.skyandtelescope.com/observi ... d12172014/

Dove il "Cliff" è il punto incriminato.


La "Bright bar" è il punto dove abbiam visto del rosso.
Questo "rosso", per me era più bordeaux/viola, per Francesco N. più un "magenta". Per Francesco D. tra un magenta e un bordeaux.

Sarebbe bello capire quanto c'entri il contrasto di soglia per questo tipo di osservazione.
Intanto ricordo che king, col suo 35cm e il Panoptic 24, quel "magenta" l'ha visto diverse volte. E, guarda caso, anche lui in questa configurazione ha 5mm di pupilla d'uscita...

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La Barra è il punto dove emissione H-alfa è più intensa. In realtà con un filtro H-alfa si ve un po' di più.

Vedi quanto scritto a suo tempo qua.
http://visualsky.blogspot.com/2011/01/a ... n-m42.html

Il problema è che se guardi la stessa zona senza filtro rosso è molto molto più luminoso. Quindfa logica vuole che lo stimo !"verde!" siam maggiore di molto dello stimolo "rosso". Non è che non vedi il rosso , ma essendo il verde più intenso in condizioni normali vedresti verde.... solo che sei ai limiti di percezione dove il colore ti viene un po' "scalibrato". Il fatto che non concordate sul colore è perchè ognuno ha una "calibrazione" diversa a quei livelli (il colore giusto comunque sarebbe il verde perchè lo stimolo sui cono M è di gran lunga maggiore).
Una delle cose che spesso non si considera è che la riga di emissione OIII stimola sia i coni L che quelli M. Finché i coni funzionano entrambi si vede verde ma quando gli M si spengono (se succede prima degli L) allora l'OIII stima solo i rettori del rosso.

IC410 è rossa.

PS qua la stessa spiegazione su CN. https://www.cloudynights.com/topic/1569 ... rs-in-m42/

Ovviamente pur ammettendo che non si vede la nebulosa (eccetto la parte centrale) i colori scorno i CNers si vedono e basta!

PPS, ovviamente le zone troppo piccole non le ve3di colorate, ma questo vale3 anche di giorno perché la percezione del colore è a bassa risoluzione.

Vuoi dire la IC 418 nella Lepre, forse.

Comunque il discorso, anche quello sul colore, vorrebbe essere incentrato sul contrasto di sogliola e non del perché vediamo il colore (che è interessante quanto, nonché gli sarà correlato, ma non è la stessa cosa).
C'entra qualcosa anche qui?
E, se si, in che modo e in che misura?

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