1° Forum di Astronomia Amatoriale Italiano

Buonasera amic*,
mi fa molto piacere l'interesse (lo ammetto, insospettato, visto che si tratta di un argomento tecnico e specialistico) nei confronti della discussione sull'ostruzione centrale, che e' stata sollevata nei giorni scorsi nel thread http://forum.astrofili.org/viewtopic.php?t=21020 Ringrazio chi mi ha scritto in MP / email invitandomi a proseguire la discussione. Apro un nuovo thread per maggiore chiarezza, ma raccolgo con piacere i commenti di chi domanda innanzitutto se l'ostruzione centrale puo' essere un vantaggio e in quali condizioni; e fino a che punto possiamo spingerci, nelle condizioni in cui ha senso farlo, ad aumentare l'ostruzione centrale stessa. Riassumo brevemente quanto e' stato evidenziato nella discussione di cui sopra, dove sono anche stati postati alcuni link per eventuali lettori interessati ad un approfondimento:
- l'ostruzione centrale riduce le dimensioni del disco di Airy, ma aumenta la luce diffusa al di fuori di esso, in particolare quella del primo anello di diffrazione. In condizioni di cattivo seeing e di aperture generose, quando il disco di Airy e il primo anello di diffrazione tendono a confondersi, l'ostruzione centrale da vantaggio si trasforma in handicap. Questo purtroppo, in Italia, lo vediamo quasi tutte le notti di cielo sereno.
- in situazioni di seeing ideale, l'ostruzione esalta dettagli ad elevato contrasto e ad elevata frequenza spaziale, mentre penalizza strutture a basso contrasto e bassa frequenza spaziale
- difficilmente l'atmosfera permette ad un telescopio qualsiasi, di andare oltre un fattore 2 o 3 rispetto alla risoluzione di un buon rifrattore da 10cm [questo lo scrive Al Nagler come da link postato nel thread sul seeing]
- ostruzione centrale significa meno contrasto e quindi pretende un cielo, non solamente con pochissima turbolenza, ma anche molto buio (purtroppo anche questo oggi in italia non esattamente facile da trovare....)
Possiamo quindi classificare, riguardo all'ostruzione centrale, gli strumenti ottici in vari gruppi.
- ostruzione bassissima o nulla, 0%-15%, qui rientrano i rifrattori e gli schemi esotici, herscheliano, trischiefspigler, varianti catadiottriche, eccetera. Questi sono strumenti a vocazione planetaria che fanno man bassa su marte, giove, e saturno; e che comunque anche sul deepsky il loro punto di forza e' il contrasto.
- ostruzione bassa o moderata, 15%-30%, molti newton e matsukov e d-k e cassegrain classici rientrano in questa categoria, l'osservatore attento si accorge della presenza di un'ostruzione, ma i suoi effetti non sono dominanti rispetto ad altre caratteristiche del progetto ottico
- ostruzione medioalta e alta, 30%-50%-60%, questa fascia di strumenti parte dagli sct compromesso (quegli stessi che adesso, per colpa del peggioramento nel seeing e nell'inquinamento luminoso in italia, vanno cosi' tanto peggio di vent'anni fa, come discusso nel thread sul seeing) e procede verso gli strumenti a vocazione deepsky e nati per l'uso con sensori a largo campo che quindi necessitano di un ampio campo illuminato (meglio se piano, ma questa e' un'altra storia)
- ostruzione molto grande, oltre il 60%, ed e' di questi strani strumenti che volevo cominciare a parlare. Visto che tanto il cielo e' coperto e in attesa che qualcuno piu' preparato di me intervenga nella discussione.
Supponiamo quindi di avere un sito estremamente buio e dal seeing ottimo (le hawaii, lo spazio). Supponiamo di essere interessati a dettagli con elevato contrasto e ad elevata frequenza spaziale, e vediamo un paio di esempi di strumenti del genere, entrambi con una ostruzione intorno al 67%.
Il primo esempio che Vi propongo e' un paul baker / willstrop
http://www.ast.cam.ac.uk/history/mmmt/
Troverete al link qui sopra lo schema ottico e un po' di storia. Il progetto per uno strumento da 5m e' stato accantonato mentre e' stato approvato quello per uno strumento da 8m. Sono gia' stati costruiti e sono operativi due prototipi in scala, uno da 10cm e uno da 50cm. Vi invito a guardare la foto in basso, ottenuta col prototipo da 50cm - il campo del telescopio e' ben dieci volte la porzione dell'immagine riprodotta - si noti la puntiformita' delle stelle e addirittura le righe orizzontali, il ccd satura anche con stelle non esattamente luminosissime!!!
Un articolo con qualche dettaglio tecnico in piu' sullo schema paul baker willstrop si puo' trovare qui
http://www.iop.org/EJ/article/1009-9271 ... n1S12wi7Kg
Si noti come l'ostruzione minima teorica e' del 50% (senza tenere conto dei diaframmi indispensabili in un sistema di questo tipo) e che 67% non e' molto maggiore dell'ostruzione minima realistica.
Vorrei poi segnalare un altro strumento, un "due specchi - tre riflessioni", questo e' stato progettato in italia, e' destinato ad andare nello spazio a mappare nell'ultravioletto con foto a largo campo.
http://www.rm.iasf.cnr.it/ias-home/iastrt/inta_uvs.htm
Anche di questo strumento esiste gia' un prototipo da 30cm.
Faccio notare che il limite del disco di Airy, in questi strumenti, coincide con il singolo pixel del sensore, e quindi il disegno progettuale si adegua a un limite della tecnologia del rilevatore e non dell'ottica.

Ha senso spingersi oltre? Magari costruendo come ipotizzava Renzo, strumenti con l'80% di ostruzione? Aspetto in proposito una risposta piu' autorevole della mia. Certamente uno strumento con un'ostruzione enorme di quel genere, e di apertura adeguata cosi' da avere potere risolutivo che renda sensata l'intera faccenda (e si intende, piazzato nello spazio, perche' credo che neanche le hawaii andrebbero piu' bene....) non si potrebbe utilizzare per l'osservazione diretta, richiederebbe la determinazione della point spread function in condizioni operative (non e' difficile, il cielo e' pieno di puntini.... ooops.... stelle) e relativa deconvoluzione; ma, questo non e' un disastro, gli ospedali sfornano milioni su milioni di ecografie, anche se queste non sono leggibili direttamente come le radiografie dei vecchi tempi, e nessuno batte ciglio. Ritengo che se strumenti del genere non sono attualmente in costruzione / progettazione (e non ne sono sicura, anche se non ne sono a conoscenza) la ragione stia nella tecnologia dei sensori e nella risoluzione spaziale sul sensore che ad oggi la tecnologia determina, piu' che nell'ottica. Spero di avervi dato qualche spunto interessante, magari anche applicabile nelle decisioni di tutte le notti "cosa faccio adesso, tiro fuori il celestron o il rifrattore?" e spero che altri lettori piu' preparati avranno voglia di portare il loro contributo.

Ciao Daniela, interessante riassunto.

La domanda che poni (ha senso spingersi oltre ?) richiede interventi ben + estesi e specifici del mio.

La risposta, nel mondo dell'astrofilia amatoriale, dedita all'osservazione o alla fotografia, credo che sia semplicemente no. Per i motivi che tu stessa descrivi.

Nel mondo scientifico, inteso come astronomia professionale (si fa per dire), tutto è possibile.

Nell'ambito scientifico, si è passati dal semplice rifrattore, passando per i vari cassegrain a "strani" telescopi "interferometrici" tipo LBT ( www.lbto.org , due primari da 8 metri con baseline massima a 25 metri) o VLT, che opera interferometria su baselines molto più elevate.
Questa baseline (ossia la separazione dei primari) la si può, per quanto ne ho capito, vedere come l'estremizzazione del concetto di ostruzione centrale.

Ovviamente questa "evoluzione" ha portato ad una progressiva degenerazione della PSF (Point SPread Function, ossia come il telescopio rappresenta una sorgente puntiforme di luce) che, per sistemi tipo LBT (piccola baseline) ha ancora una forma umana ( http://medusa.as.arizona.edu/lbto/image ... _large.jpg ) e si riesce a deconvolvere al fine di ottenere immagini ad altissima risoluzione "visivamente sensate", per sistemi a baseline maggiore (VLT) la PSF degenera in frange di interferenza da interpretare in maniera radicalmente diversa dalla visione "all'oculare", per intenderci.

Ma chissà, magari tra 50 anni anche gli amatori del cielo osservaranno solo frange....

Un cordiale saluto, paolo

Ciao Paolo e grazie della tua risposta. Anche io mi sono domandata se nei prossimi anni e decenni certe strumentazioni si diffonderanno tra gli astronomi amatoriali, ma temo che a negarlo, finirei presto citata alla voce "le ultime parole famose" non mi stupisco infatti piu' di nulla, vista anche la diffusione e il successo anche commerciale (in numeri piccoli certo come piccola e' la nicchia dei solaristi, ma un successo non da poco) di lhires3 in modalita' spettroeliografo. Ora, a onor del vero, se una persona (gia' con una certa esperienza spettroscopica si presume) si acquista un oggetto da oltre 3K e magari un po' di reticoli per lavorare anche di notte a risoluzioni medie, mediobasse e basse; in effetti bisogna ammettere che dopo aver fatto tutta la serie delle altre cose che viene in mente di fare, "risulta naturale" usare l'oggetto in modalita' spettroeliografo e acquisire immagini monocromatiche del disco solare in tante lunghezze d'onda, qualcuna per prova (vuoi che chi possiede un lhires3 non abbia un filtro in h-alfa? ) qualcuna per interesse (in effetti invece i filtri in ca-k non sono poi cosi' diffusi) e altre per curiosita'. Quindi ho paura che la barriera alla diffusione amatoriale delle immagini che "esistono" solo su computer e acquisite da un sensore che lavora nello spazio coniugato, mentre le features spaziali vengono ricostruite via software; direi che la barriera sia stata gia' spazzata via.
Per i telescopi enormi, non dimentichiamo i vantaggi delle strutture a molti primari come quelle che descrivi, rispetto alle "ormai classiche" ottiche adattative, che hanno molte piu' "giunzioni". In questo senso, nulla di piu' vero, l'estremizzazione del concetto di ostruzione centrale in questi anni e nel prossimo futuro avra' molto da dire. Anche (o dovrei dire "soprattutto") in osservazioni radicalmente diverse, anche come interpretazione, dalla visione all'oculare, o forse dovrei chiamarla "vecchia maniera" Dovremo chiamare gli amici radioamatori che ci aiutino a farci un nuovo paradigma osservativo
Ciao, un caro saluto, e' sempre un piacere leggerti. Daniela

Discussione molto interessante e concordo con l'argomento del disco di Airy. Ma mi chiedo se in realtà sarebbe fattibile, especialmente perchè il seeing non è mai perfetto (in tutto caso nel mio paese...). Come hai detto, perdi il contrasto e gli anelli sarebbeno più diffusato, come quando usi un "spider" curvato, ma molto più forte. Di più, avrai un sistema con 3 specchi "velocissimi", 2 di questi sono sferici. Prima, sarebbe difficile per fare, ma seconda, sarebbe ancora più difficile per evitare gli errori e... per collimare! Allora secondo me potrebbe essere qualcosa per un tele grandissimo (come spiegato nei articoli) e per un scopo molto preciso. Ma se ha senso per l'amatore... dubbio fortemente...

Ma davvero grazie per l'argomento molto interessante e vedo l'ora per una buona discussione!

Ciao!

Peter

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18" f/5 Arie Otte binodobson
2 x 36mm Siebert Observatory, 2 x 22mm Nagler t4, 2x 12mm Nagler t4,
2 x 9,9mm Siebert Starsplitter, 2 x 8mm Delos, 2 x 4,5mm Delos
RP Optix 23-41x100 con 2 x 21mm Siebert Ultrawide
http://www.astronomydrawings.com
http://astronomydrawings.blogspot.it/
Facciamola finita con le luci stradali: https://www.youtube.com/watch?v=l_5ycdkhH8o

Permettetemi, vorrei porre alcune domande, se possibile. La prima, non mi è chiaro questo:



Inoltre, riguardo l'intervento di Albireo, e se ne avrete voglia mi correggerete, possiamo dire che una forte ostruzione permetta di avere sostanzialmente una sorta di ricezione interferometrica? La cosa è interessante, effettivamente un qualunque sistema per interferometria può essere visto come un'unica antenna fortemente ostruita.
Mi riesce difficile capire i vantaggi perchè sono troppo abituato a ragionare con le antenne dove, specialmente per i paraboloidi, anche in condizioni ideali, è un problema, non un vantaggio.

A questo punto mi chiedo: se vale quello che ho chiesto sopra, una pesante ostruzione potrebbe essere raccomandabile su strumenti di enormi dimensioni (si parla di 5m, 10m...), ma per strumenti "umani", supponendo seeing ideale? Rigirando la domanda, la perdita di luce è sempre compensata dall'aumento del contrasto? In che misura?

Scusate da subito se qualche banalità risulta irritante

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Tutto ciò che dà fastidio al potere e alle buone coscienze, questo è Marcos. E, per questo, tutti noi che lottiamo per un mondo diverso, per la libertà e l'emancipazione dell'umanità, tutti noi siamo Marcos.

In effetti mai dire mai Daniela....
...a me personalmente certe attività iper-specialistiche sembrano sforare dalla sfera dell'hobby e mi sanno di "lavoro" e quindi le scanso mooolto abilmente.

E' ovviamente solo un punto di vista. Come giustamente scrivi gli astro-radioamatori sono abituati da un pezzo ad un più elevato livello di astrazione. Chissà.

Grazie del post, mi sta fumando un po' il cervello ma è stata una lettura stimolante.

A presto, paolo

io aspetto di arrivare a casa per leggere con calma ... magari domani, visto che c'è un bel cielo che promette bene..
Emiliano

Ciao Lead, io di antenne capisco poco (spesso studio le strutture dei paraboloidi giganti x lavoro ma per me sono solo enormi insalatiere da dimensionare meccanicamente o a livello strutturale). Lascio agli ottici lo studio delle forme e degli utilizzi elettromagnetici + disparati.

Tornando al nostro mondo di piccoli telescopi, ma lo stesso vale per i grandi finchè si opera in "modo classico", l'ostruzione rompe sempre un po' le uova nel paniere. Quelli che Daniela elenca, con fine acume, come vantaggi di uno schema ostruito sono concetti difendibili ma vanno letti sotto le ipotesi che correttamente premette. E' come dire che in generale non è sempre vero al 99.9 percento (numero alto a caso) che un rifrattore perfetto è meglio di un telescopio ostruito di pari fattura.

Sotto le ipotesi, abbastanza stringenti ripeto, descritte da Daniela (condizioni di idealità di seeing... spazio... tipi di dettagli da rilevare) le configurazioni ostruite possono paradossalmente offrire dei vantaggi in certi ambiti (potere risolvente in certe situazioni).

Ma a tal proposito bisognerebbe sempre ragionare sul concetto di PSF ingenerale, non semplicemente ostruzione SI/NO (quanta ? come?)...., non è così semplice.

In generale (viviamo per terra) continua a mio avviso a valere la regola della "maggioranza" ossia che un telescopio non ostruito massimizza contrasto e capacità di cogliere dettagli in condizioni di seeing reale.

Poi è vero ad esempio che se prendi un rifrattore, ci metti dei sottilissimi spiders (ma senza la patacca del secondario), un po' della luce viene dispersa sui fili ed il disco centrale di Airy può beneficiarne quanto a dimensioni (la PSF si modifica). Se uno ad esempio sta cercando una stella doppia e questa casca fuori dagli spikes ecco che potenzialmente la risolve meglio. Se casca sullo spike addio.

Sui telescopi grandi, anche dotati di ottiche adattive, è la stessa cosa. Bisogna valutare la PSF caso per caso.

Lo studio della PSF è diventato parametro fondamentale nel progetto del telescopio stesso (viene simulata e ricostruita) e spesso si arrivano a disegnare telescopi con una PSF dedicata a cogliere certi tipi di dettagli.... ricordo di studi di telescopi ove la PSF era ottimizzata per la ricerca di esopianeti rispondenti a determinate caratteristiche di distanza dalla stella....... in questo caso si arriva a dimostrare ad esempio che un obiettivo esagonale e non circolare (un po' come le macchine fotografiche diaframmate) può offrire dei vantaggi se il soggetto da cercare casca sul lato giusto (tra due delle sei punte).

Per concludere lo sproloquio (e mi scuso) è un ragionamento delicato, è una questione di PSF e del dettaglio da cogliere. Per non saper ne leggere ne scrivere, ossia se non sappamo nulla del dettaglio da rilevare, un rifrattore non fa ovviamente schifo - anzi -. Questo nei limiti che un telescopio a lenti ha sui grossi diametri, ma questa è storia.

Un caro saluto, paolo

Il punto è questo.... se l'uso del telescopio è fortemente "specializzato" allora si crea un'ottica con una PSF dedicata, ma significa che sappiamo già la tipologia del problema da studiare, da osservare.......

Se non sappiamo nulla, se facciamo le nostre fotine, se facciamo le nostre osservazioni da quattro soldi (con rispetto parlando), la PSF di un rifrattore è un ottimo "compromesso" ! Che poi le lenti abbiano altri problemi è un'altra puntata.

Ciao e grazie anche da parte mia per l'intervento.

Paolo

Sto leggendo con molta attenzione e confesso ..qualche volta l'argomento mi diventa difficile ma voglio solo complimentarmi con l'argomento interessantissimo che la Daniela ha postato.

Faccio un mea culpa...non avevo capito in questi mesi di conoscenza che fossi una specialista' di ottiche così forte.

Tutti pero' meritano un plauso.

Continuero' a leggervi con attenzione.

Ciao