Visualizza Versione Completa : Perché il Telescopio non è capace di ingrandire le stelle?
So che gli astrofili esperti si staranno strappando i capelli in testa, ma è una cosa che non riesco a comprendere.
Qualche anno fa mi hanno regalato un Telescopio ma non ho ancora avuto modo di usarlo seriamente. Osservai solo la Luna e puntai qualche stella a casaccio.
Ecco, la cosa che mi rimase perplesso è che la Luna (non ricordo l'oculare che usai, forse un 10x), la vidi bella grossa e nitida, mentre le stelle restavano puntiformi, come se le vedessi ad occhio nudo. Ecco, ho provato ad informarmi un po' in rete ma nessuna risposta mi ha soddisfatto pienamente. Qualcuno ha parlato di potere risolutivo e distanza angolare, sostenendo che le stelle hanno una distanza angolare talmente piccola da non poter essere risolte. In questa risposta francamente non ci trovo una relazione diretta con l'ingrandimento. Il potere risolutivo è per definizione la capacità di uno strumento di risolvere distintamente due oggetti vicini tra loro. Quanto più lo strumento è capace di risolvere punti vicini tra loro tanto più il potere di risoluzione è alto. Ma questo cosa c'entra con l'ingrandimento? Insomma, se io imposto l'osservazione a 10x perché la Luna si ingrandisce di 10 volte mentre la dimensione delle stelle resta invariata (a parte il Sole)?
D'altra parte se io osservo un oggetto terreste della stessa dimensione apparente delle stelle, l'oggetto terrestre si ingrandisce, mentre le stelle restano puntiformi. Come fa lo strumento ad "accorgersi" della diversa distanza degli oggetti, tale che uno lo ingrandisce e l'altro no? Quale è il principio fisico (possibilmente non troppo tecnico) che si cela dietro?
Perdonate l'ignoranza astronomica, in tutti i sensi. ;)
Scusa Mendel7, ma qui è gradita una presentazione (https://www.astronomia.com/forum/forumdisplay.php?29-Mi-presento) prima di interagire.
Per le stelle puntiformi a qualsiasi ingrandimento so che così è, ma per dettagli tecnici lascio la parola agli esperti... ;)
etruscastro
31-08-2017, 16:18
Mendel7 come ti è stato detto è gradita una tua presentazione alla comunità prima di interagire, inoltre hai sbagliato la sezione dove hai aperto la discussione.
detto questo, è proprio così, le stelle anche ipoteticamente a 1000x le vedrai sempre come un puntino e questo è a causa dell'enorme distanza che ci separa da loro.
p.s. sposto nella sezione -Profondo Cielo-
Non mi ritengo un esperto, ma prova a paragonare la distanza degli oggetti all'interno del sistema solare (Luna circa 380.00 km, oppure Giove circa 800/900 mlni di km o anche Saturno circa 1.500mlni di km) sufficientemente vicini per poterli ingrandire e una stella vicina come Sirio (circa 8,5 anni luce).
Considera un attimo la velocità della luce (circa 300.00 km al SECONDO !), arrotondando siamo a 1milardo di km in un'ora.
Ti basterà calcolare le ore presenti in un anno, moltiplicare per 8,5 per renderti conto che pur essendo "vicina", Sirio si trova ad una distanza difficilmente paragonabile agli oggetti del nostro relativamente"piccolo" sistema solare.
Confermo che con qualsiasi telescopio, le stelle rimarranno sempre e solo puntiformi (a meno di problemi di collimazione o di messa a fuoco, che possono farle sembrare più cicciotte "! :biggrin:)
Premesso che confidiamo in una presentazione :)
Detto questo, una risposta "non tecnica" è che le stelle sono troppo piccole e troppo lontane per essere "ingrandite", rimangono sempre puntiformi. E' come se guardassi un lampione molto molto lontano: se lo inquadri anche con un binocolo 10x, rimane sempre un puntino, magari più luminoso, ma sempre un puntino è.
La risposta "tecnica" è che, essendo le stelle oggetti piccolissimi a distanza enorme, sono considerate puntiformi, e quindi la loro dimensione apparente (sul tuo occhio o su un sensore fotografico) dipende solo dalla "dispersione" dei fotoni. Questa è legata alla dimensione della lente o specchio primario (più è grande, meno si disperdono) e alla lunghezza focale (più è alta, più si disperdono) dalla seguente formula:
FWHM = 1.02 * (wavelength) * (Focal Ratio)
(Il risultato è in µm)
Se conti che "focal ratio" è focale / diametro, ti accorgi che in un telescopio in effetti le stelle risultano davvero un po' più grandi, ma è solo un effetto ottico/quantistico.
Questo è il motivo per cui, sia sul tuo occhio che su un sensore, le vedi come "piccoli pallini" invece che come "puntini quasi invisibili".
Inoltre, a questo ci aggiungi il seeing (rozzamente, una misura del tremolio/scintillio delle stelle) che rende ancora più complicato il tutto.
Che io sappia, l'unica stella che un telescopio è riuscito davvero a ingrandire e fotografare è Betelgeuse, fotografata dalla Faint Object Camera di Hubble (se cerchi su Google "Betelgeuse Faint Object Camera" la trovi).
Nota tecnica: la FWHM è la "Full Width at Half Maximum", ti rimando a un qualsiasi articolo sul Campionamento di immagini Deep Sky dove troverai molte informazioni...
SVelo Ciao, si grazie l'ho fatto ;)
d3k Quindi possiamo dire in un certo senso che il Telescopio tecnicamente ingrandisce le stella, ma la distanza tra noi ed essere rimane talmente grande che il nostro occhio non percepisce alcuna differenza?
Cioè, mi spiego meglio: se io "prendo" due stelle di diversa grandezza e le separo da me rispettivamente a 200000 e 400000 anni luce non noterei nessuna differenza in termini di diametro?
Potresti spiegarmi meglio il discorso sulla FWHM? Come cambia la dimensione apparente delle stelle se la dispersione aumenta o diminuisce?
P.S.: mi sono presentato ;)
Se vogliamo dire una cosa precisa precisa, quello che tu vedi non è "la stella" ma la dispersione dei suoi fotoni, come quando guardi un lampione da un vetro appannato e lo vedi più grande di quel che è. Questo vale per tutti gli strumenti nostri amatoriali.
Questo "effetto", che è un effetto puramente ottico (o quantistico, se preferisci) dipende dall'apertura del telescopio e dalla sua lunghezza focale (ingrandimento).
Più il telescopio è grande di diametro più le vedi come "sono davvero", cioè più picccole; più il telescopio è di lunga focale più questo effetto è evidenziato, quindi le vedi più "grosse".
Quando si va su diametri importanti (tipo il telescopio Hubble), su focali lunghe, e su lunghezze d'onda piccole (come ad esempio l'ultravioletto, usato dalla Faint Object Camera) allora questo effetto è talmente ridotto che puoi sperare di vedere "davvero" la stella, e cioè di ingrandirla talmente che vedi il suo disco.
Quindi tecnicamente sì, il telescopio "ci prova" a ingrandire le stelle, ma sono troppo lontane e piccole per riuscirci: riesce però a "ingrandire" il disco apparente delle stelle, che quindi, soprattutto in telescopi di piccolo diametro, risulta effettivamente più grande. Ma è solo apparenza, infatti se il diametro aumenta in proporzione alla focale, l'effetto non si vede.
Cioè, mi spiego meglio: se io "prendo" due stelle di diversa grandezza e le separo da me rispettivamente a 200000 e 400000 anni luce non noterei nessuna differenza in termini di diametro?
Esatto :)
Questo in via teorica.
C'è anche il fatto che le stelle più luminose le vedi più grandi, ma questa è un'altra complicazione...
etruscastro
31-08-2017, 17:23
visto che non fa mai male, io ti consiglio di leggere tutti questi articoli:
https://www.astronomia.com/risorse/approfondimenti/ottica-luce-e-telescopi/
d3k Interessante, non sapevo di questi dettagli.
Ma a parte la dispersione che, come hai spiegato, è un effetto puramente ottico, non c'è un termine fisico che spiega il motivo per il quale un oggetto a grande distanza (nel nostro caso una stella) rimane puntiforme (ripeto, a parte gli effetti ottici), nonostante si provi ad ingrandirla?
Provo ad essere estremamente banale: se io mi allontano da un albero piano piano lo vedrò sempre diventare più piccolo, man mano che mi avvicino invece lo vedo sempre più grande. Ecco, perché questo non avviene anche con le stelle? Si ok, sono molto distanti, ma se con il Telescopio ingrandisco la visuale, qualcosa di più grosso dovrei vedere, proprio come avviene con i Pianeti.
E' un limite dei nostri occhi? E cioè che ad una certa distanza non percepiscono più se una stella sia più vicina o più lontana?
etruscastro
31-08-2017, 17:53
Mendel7 se leggi gli articoli che ti ho proposto capisci cosa c'è dietro alle tue domande e dubbi!
Grazie etruscastro, stavo proprio cercando quest'articolo (http://www.astronomia.com/2013/04/18/pesci-terrestri-e-pesci-celesti/) per linkarlo. Mendel7 leggilo attentamente e presta attenzione a queste spiegazioni:
la Terra è molto piccola e il trenino di raggi che riesce a raggiungerla è un fascio che rimane molto stretto anche a distanze enormi. Infatti, come visto nella Fig. 1, chi determina l’ampiezza del fascio di raggi è solo la distanza dalla stella e le dimensioni del ricevitore o pianeta vagabondo, come preferite chiamarlo. Quanto sarà largo per una stella come quella trattata nella Fig. 2 e per un pianeta come il nostro? Facilissimo a calcolarsi, utilizzando la Fig. 3 che rappresenta, in fondo, la stessa cosa della Fig. 1. A sinistra vi è la stella che può essere considerata PUNTIFORME (ricordate?), a destra vi è la Terra con le sue dimensioni reali, ossia con un diametro pari a circa 12 000 km. La distanza è sempre 40 000 miliardi di chilometri.
Quanto sarà, in secondi d’arco, il diametro della Terra visto dalla stella? Ormai, sappiamo benissimo come calcolarlo. Basta dividere il diametro della Terra per la distanza della stella. ossia: dT = DT/s = 0.0001 secondi d’arco. un decimillesimo di secondo d’arco. Mamma mia, se l’angolo di Fig. 2 era piccolo, questo è ancora più ridicolo!
nessun telescopio (https://www.astronomia.com/wiki/telescopio) a vostra disposizione ha una lunghezza comparabile alle migliaia di chilometri e, di conseguenza, per un osservatore del cielo, anche con strumentazione sofisticatissima, i raggi provenienti da una stella sono tutti paralleli tra loro
SVelo ti ringrazio per ciò che hai copiato ma la risposta alla domanda non la trovo, o meglio, non sono capace di "leggerla".
Dall'articolo capisco solo che la distanza angolare delle stelle viste dalla Terra è molto piccola, per cui sono da considerarsi puntiformi, ma questo non mi spiega perché se provo ad ingrandire con il Telescopio, queste stelle rimangono sempre piccole. Cioè per logica, se provo ad ingrandire dovrebbe aumentare la dimensione angolare delle stelle (seppur di poco), e quindi dovrei vederle più grandi!
etruscastro
31-08-2017, 19:06
Il problema è che non esiste un telescopio semi professionali che abbia un diametro e una focale tale da poter ingrandire un oggetto come una stella.
Mendel, ma hai letto tutto l'articolo? Ci sono anche i disegni!
Christopher
31-08-2017, 20:02
ma questo non mi spiega perché se provo ad ingrandire con il Telescopio, queste stelle rimangono sempre piccole. Cioè per logica, se provo ad ingrandire dovrebbe aumentare la dimensione angolare delle stelle (seppur di poco), e quindi dovrei vederle più grandi!
Di fatto fino a un certo punto rimangono puntiformi, poi diventano dei pallini, ma quello non è il disco stellare, bensì il diametro del disco di Airy.
Ogni telescopio ha una risoluzione angolare, come hai ben detto, che consiste nella capacità di separare due punti.
ora, l'altra variabile importante (in secondo piano rispetto alla risoluzione, comunque) è l'ingrandimento.
Ti faccio un pratico esempio con dei sistemi di stelle doppie, per farti capire meglio. La situazione è la stessa nel caso si osservi una stella e si voglia scindere il disco.
Immagina un tele con capacità risolutiva 0,75", con il quale si vogliano separare le componenti di due sistemi binari, l'uno con separazione 1" e l'altro 0,5":
ingrandimento _______________1 sistema (1")____________ 2 sistema (0,5")
50x_______________________ stella unica (puntino)_________ stella unica (puntino)
200x ______________________sdoppiato (due puntini)________ stella unica (puntino)
dai 500x in su____________sdoppiato (due puntoni)___ stella unica (puntone)
I dati che ho usato sono indicativi e non rappresentano le condizioni osservative reali, sono inoltre idealizzati per un telescopio situato sulla superficie terrestre, con ipotetico seeing perfetto.
Ora, continuando ad alzare ingrandimenti, il secondo sistema non sarà mai sdoppiato, ma apparirà sempre come un puntone unico e con dimensioni sempre maggiori. Lo stesso per le stelle.
Probabilmente ti chiederai ancora il perchè.
(Se invece non chiedi perchè, la stessa motivazione vale per scindere il disco di una stella.)
Semplice, perchè ogni telescopio continua ad ingrandire l'immagine (e allo stesso tempo a notare particolari più fini e di minor dimensione angolare, nel caso dei pianeti) solo fin quando non osserverai il disco di Airy. Il disco di Airy, detto in parole semplici, quando tu lo guardi, ti dà un idea della separazione massima di due stelle o particolari che potrai notare.
Se tu vai oltre, ingrandisci il disco di Airy, ma la risoluzione assoluta rimane sempre la stessa.
Un altro esempio ancora più pratico.
Fai una foto con un telefono entry level, munito di una scarsa fotocamera. Noterai che se la ingrandisci di poco, la visione sarà comunque nitida e noterai particolari più piccoli. Dopo un certo punto l'immagine sarà sfocata, perchè la dimensione del pixel in questione è quella, non potrai notare particolari più piccoli.
Fotocamera con maggiore risoluzione( vale lo stesso principio con i telescopi, qui si parla di pixels e lì di disco di Airy)= pixel di dimensioni minori= puoi notare particolari ancora più piccoli rispetto alla fotocamera di prima.
Tutto questo per dirti cosa? Che se osservi una stella a 1000x essa apparirà sì come un puntone-pallino, ma questo non sarà la superficie stellare, bensì il disco di Airy.
Se invece starai usando un super telescopio ottico dal diametro imponente, che permette una risoluzione maggiore rispetto al diametro angolare della stella, allora quello che vedrai sarà il disco stellare, e non il disco di Airy.
Nota che il disco di Airy dipende anche dal seeing. Se esso è pessimo il disco sarà di dimensioni maggiori, e quindi, arriverai prima al punto di massimo rapporto favorevole particolari/ingrandimento, impedendoti di usare ingrandimenti maggiori.
Alla fine, è tutto un discorso di risoluzione, in primo piano, più che di ingrandimenti.
Di fatto fino a un certo punto rimangono puntiformi, poi diventano dei pallini, ma quello non è il disco stellare, bensì il diametro del disco di Airy.[...].
@Christopher (https://www.astronomia.com/forum/member.php?u=6140) ho letto con estremo interesse quello che hai scritto, ma ammetto di avere qualche lacuna e chiedo chiarimenti.
Prima di tutto: il disco di Airy non si riferisce alla figura di diffrazione che si forma quando la luce entra in un piccolo foro? Quindi quando dici che si forma il disco di Airy a cosa ti riferisci?
Seconda cosa: che intendi per disco di una stella?
Ma soprattutto: sul fatto che continuando ad ingrandire l'immagine che ne viene fuori sarà sfocata mi trova pienamente d'accordo. Ingrandimento e risoluzione sono due concetti completamente diversi, questo mi è chiarissimo.
Il problema di fondo però rimane, io se osservo una costellazione e provo ad ingrandire, non succede nulla. Secondo il tuo ragionamento io dovrei vedere l'immagine aumentare di dimensioni man mano che aumento l'ingrandimento del Telescopio. Si ok, la vedrei sempre più sfocata, ma in ogni la dovrei vedere. Invece non succede nulla, le stelle restano puntiformi. È questo che proprio non mi entra nella zucca.
Di fatto fino a un certo punto rimangono puntiformi, poi diventano dei pallini, ma quello non è il disco stellare, bensì il diametro del disco di Airy.[...]
@Christopher (https://www.astronomia.com/forum/member.php?u=6140) ho letto con estremo interesse quello che hai scritto, ma ammetto di avere qualche lacuna e chiedo chiarimenti.
Prima di tutto: il disco di Airy non si riferisce alla figura di diffrazione che si forma quando la luce entra in un piccolo foro? Quindi quando dici che si forma il disco di Airy a cosa ti riferisci?
Seconda cosa: che intendi per disco di una stella?
Ma soprattutto: sul fatto che continuando ad ingrandire l'immagine che ne viene fuori sarà sfocata mi trova pienamente d'accordo. Ingrandimento e risoluzione sono due concetti completamente diversi, questo mi è chiarissimo.
Il problema di fondo però rimane, io se osservo una costellazione e provo ad ingrandire, non succede nulla. Secondo il tuo ragionamento io dovrei vedere l'immagine aumentare di dimensioni man mano che aumento l'ingrandimento del Telescopio. Si ok, la vedrei sempre più sfocata, ma in ogni la dovrei vedere. Invece non succede nulla, le stelle restano puntiformi. È questo che proprio non mi entra nella zucca.
Mendel innanzitutto non quotare il messaggio che ti precede, è vietato dal regolamento, e poi insisto coll'invitarti a leggere l'articolo che ti ho linkato. Grazie. Inoltre anche Red Hanuman ti ha risposto nell'altro thread da te aperto.
Di fatto fino a un certo punto rimangono puntiformi, poi diventano dei pallini, ma quello non è il disco stellare, bensì il diametro del disco di Airy.[...]
@Christopher (https://www.astronomia.com/forum/member.php?u=6140) ho letto con estremo interesse quello che hai scritto, ma ammetto di avere qualche lacuna e chiedo chiarimenti.
Prima di tutto: il disco di Airy non si riferisce alla figura di diffrazione che si forma quando la luce entra in un piccolo foro? Quindi quando dici che si forma il disco di Airy a cosa ti riferisci?
Seconda cosa: che intendi per disco di una stella?
Ma soprattutto: sul fatto che continuando ad ingrandire l'immagine che ne viene fuori sarà sfocata mi trova pienamente d'accordo. Ingrandimento e risoluzione sono due concetti completamente diversi, questo mi è chiarissimo.
Il problema di fondo però rimane, io se osservo una costellazione e provo ad ingrandire, non succede nulla. Secondo il tuo ragionamento io dovrei vedere l'immagine aumentare di dimensioni man mano che aumento l'ingrandimento del Telescopio. Si ok, la vedrei sempre più sfocata, ma in ogni la dovrei vedere. Invece non succede nulla, le stelle restano puntiformi. È questo che proprio non mi entra nella zucca.
Che vuol dire quotare il messaggio che mi precede?
Il link che mi hai inviato l'ho letto, ma non mi ha convinto!
Christopher
31-08-2017, 22:39
Mendel per rispondere alla discussione usa il tasto in basso a sinistra -rispondi alla discussione.;)
La luce, quando viene rifratta o riflessa, a causa delle sue caratteristiche intrinseche subisce una sorta di diffrazione, e anche se proviene da una sorgente tecnicamente puntiforme e posizionata all'infinito, essa non è mai vista come un punto di dimensioni nulle. Osservando ad alti ingrandimenti una stella a fuoco, essa ti apparirà come un dischetto, circondato da alcuni anelli- che dovrebbero essere concentrici. Quel disco si chiama disco di Airy.
Per disco di una stella intendo la sua superficie.
Riguardo all'ultima frase, la stella vista dal telescopio non è mai puntiforme, semplicemente a bassi ingrandimenti ti appare tale poichè il disco di Airy è troppo piccolo per essere notato. quando poi l'ingrandimento comincia a essere abbastanza elevato accade quanto già detto e la stella diventerà un pallino.
Se hai un telescopio prova tu stessi, osserva in una serata di buon seeing una stella a bassi ingrandimenti. Poi aumenti progressivamente (se puoi anche fin su i 400x) e vedrai quello che accade.
Christopher qualcosa inizia a tornare, ma mettiamo il caso io puntassi ad una stella a 400x, il disco di Airy che si forma, per quanto grosso, non dà l'idea di qualcosa che si è ingrandito di 400 volte. Invece se punto Saturno a 40x esso assume delle dimensioni considerevoli. È vero che il Pianeta è molto più vicino ad una stella ma le dimensioni apparenti sono simili a quella di una stella, per cui concettualmente, nelle prospettiva dell'occhio del Telescopio i due oggetti dovrebbero essere ingranditi in eguale misura.
In sostanza, perché il disco di Airy non diventa grande come quando osservo Saturno o Marte?
Non so se ho reso l'idea, passerò per un mentecatto sicuramente 😅
etruscastro
01-09-2017, 07:17
Mendel e Mendel7 siete la stessa persona, violi la parte fondamentale del nostro forum che è quella di avere 2 utenze identiche e non hai avvertito la moderazione qualora avessi avuto problemi in fase di registrazione al forum.
inoltri continui a quotare l'intero messaggio continuando a violare il C.d.C.
per me c'è una sola via, quello del Ban.
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