lunedì 22 giugno 2009

Arturooo... il cumulo!

Sono ad osservare al radiotelescopio di Medicina, che potete ammirare qui sotto con il cielo non proprio entusiasmante, e non ho resistito alla tentazione di un post sulle scie chimiche.

Per chi non è dentro la questione, secondo alcune persone tra cui spicca un certo Arturo, le scie bianche dietro agli aerei non sarebbero scie di condensa (ghiaccio formatosi dal vapore che esce dai motori e gela per le temperature di 40-60 sottozero che ci sono lassù). Sarebbero invece sostanze chimiche, utilizzate tra l'altro per distruggere i cumuli, in quanto questi impedirebbero le comunicazioni radio con i satelliti militari.

Nel mio lavoro studio la formazione di nuove stelle. Uno dei modi per farlo è guardare l'emissione radio prodotta dall'acqua che è presente nelle nubi attorno alle stelle neonate (le loro nubi placentari, si chiamano proprio così). Chiaramente la frequenza radio dell'acqua interstellare è proprio quella in cui l'acqua atmosferica dà più fastidio, quindi se Arturo avesse ragione io potrei fare le mie osservazioni solo con il cielo assolutamente sereno. A frequenze appena un po' diverse l'acqua atmosferica dà molta meno noia, e difatti le comunicazioni con i satelliti usano frequenze (le bande Ku e Ka) diverse da quella che uso io in questo momento (banda K). Ma se i cumuli non danno fastidio a me, non lo danno neppure ai militari.

Questa qui sopra è S235, una regione in cui si stanno formando diverse nuove stelle. E qui sotto c'è quello che vedo al radiotelescopio, nel punto indicato con una stellina rossa.

La prima osservazione è stata fatta con cumuli abbondanti davanti all'antenna. Quello che il radiotelescopio mi mostra è uno spettro in frequenza del segnale, che potete vedere qui sotto:


I picchi corrispondono a nubi di vapor d'acqua, che si muovono a velocità di alcune decine di km/s (la scala in basso, vedi nota 1) in getti emessi dalle stelle neonate. L'altezza dei picchi è l'intensità del segnale.

Il cielo si stava rapidamente schiarendo, per cui dopo un quarto d'ora la stessa sorgente veniva riosservata con il cielo sereno. E il risultato è lo spettro qui sotto.

Come potete vedere il segnale è un pochino più forte, siamo passati da 0,028 a 0,0295 unità di potenza (nota 2). E' anche migliorato un po' il rumore di fondo (indicato con Ts nell'intestazione), passato da 2,99 a 2.84 unità. L'acqua atmosferica evidentemente emette onde radio, che vengono viste come rumore dal telescopio (come un bagliore diffuso). Ma un cumulo fa veramente poco, un 5% di attenuazione e un piccolo incremento del rumore rispetto a quello prodotto da un ricevitore ultratecnologico raffreddato a pochi gradi sopra lo zero assoluto (nota 3).

Naturalmente le cose cambiano se si mette a piovere (attenuazione di circa il 50%) o se proprio diluvia (si chiude tutto e si aspetta). Ma anche in questo caso, per i militari è molto più semplice usare le bande Ku e Ka che irrorare milioni di tonnellate di nuvole (anche ammesso funzioni). Comunque non riesco mai a farmi mandare i tankeroni di bario e polimeri superassorbenti quando servono, la schiarita è stata temporanea e alle 6 ha ripreso a piovere a dirotto.

Per i nerd ho fatto un po' di foto del telescopio. Questo è il cielo quando siamo arrivati. Discretamente coperto. Ah, questi evidentemente non sono cumuli, e danno un po' più noia, ma comunque siamo ad un 10-15% di attenuazione.


Il cielo visto da dietro al telescopio alle 15:05, si vedono gli ultimi cumuli che stanno ancora passando davanti al'antenna, e il cielo sereno che avanza.
La storica (ed ancora funzionante) Croce del Nord, dietro agli ingranaggi ed ai motori di elevazione


Lo spettrometro, costruito dal sottoscritto 17 anni fa e vicino alla pensione


Ed infine, qui a fianco, il ricevitore per SETI, che è sempre attivo indipendentemente da quello che fa il radiotelescopio. Se per caso su S235 ci sono degli extraterrestri che ci trasmettono segnali riconoscibili, questi verranno registrati, spediti ai milioni di persone che usano il programma SETI@home e, si spera, riconosciuti.

Il cubo in alto con una etichetta verde è un pacco di dischi rigidi da un paio di terabyte, il modo più semplice ed economico di spedire grosse moli di dati in giro per il mondo.


Note tecniche
1) Il radiotelescopio misura la frequenza delle onde radio. Da queste, utilizzando l'effetto Doppler, si risale alla velocità della nube che le ha emesse.
2) Gli spettri non sono ancora calibrati, un'unità corrisponde grossomodo al segnale radio emesso da un oggetto a 30 gradi sopra lo zero assoluto. Se metto la mia mano davanti al ricevitore (310 gradi sopra lo zero assoluto) segna circa 10 di queste unità.
3) Il ricevitore radio che si usa è raffreddato a circa 20 gradi sopra lo zero assoluto, per evitare che le onde radio che lui stesso emette lo disturbino. Il rumore totale (90 gradi kelvin) è per circa metà dovuto al ricevitore, una trentina di gradi all'atmosfera, ed una decina all'antenna stessa, più qualcosina per il riverbero del terreno.
4) L'ora indicata sugli spettri indica il tempo di inizio dell'osservazione, di 5 minuti (300 secondi), secondo l'ora UT che è quella convenzionale degli astronomi di tutto il mondo. Quindi il primo spettro è stato osservato dalle 14:54:39 alle 14:59:39 e il secondo dalle 15:07:11 alle 15:12:11. Per chi voglia perdersi a cercare i dati EXIF della macchina fotografica, questi sono naturalmente in tempo civile.

19 commenti:

Fioba ha detto...

Primo!!!
Gianni, da astrofilo ti invidio......

Ma sei ancora all'IRA?

Massimo

Nico ha detto...

Gianni, tutto bello ma..
non hai detto geoingegneria quindi non so se riuscirà a leggerlo, non trovando parole amiche.

Gianni Comoretto ha detto...

@fioba
Facendo il radioastronomo è inevitabile lavorare con l'IRA (al che i soliti furbi penseranno che faccio pure il terrorista). Il ricevitore che sto usando è stato costruito metà all'IRA e metà ad Arcetri. Il software che sto usando in buona parte l'ho scritto io, compresa la routine che punta il telescopio. Insomma, tra Arcetri e Medicina c'è un filo doppio bello robusto.

@Nico: Geodinamica va bene lo stesso? In fondo Arturo è di bocca buona....

Mascal ha detto...

Anche io sto provando una discreta invidia!!

Sono anni che vorrei andare a visitare il rt di Medicina, ma tutte le volte che mi decido capita sempre qualcosa che me lo impedisce... :(

E dire che da Ravenna non ci vuole poi tanto.

Comunque splendido articolo (e foto)!

markogts ha detto...

Bellissimo articolo. Sono contento che se piove nemmeno i professionisti con radiotelescopi non possano combinare niente. Mal comune, mezzo gaudio :-P

Anonimo ha detto...

Fantastico!
Vi confesso che e' anche grazie a "voi debunkers", oltre ai Mythbusters e a Brian Greene che ho deciso di provare a iscrivermi a fisica, spero con piu' successo del mio precedente tentativo in informatica.
Grazie a tutti per le sforzo quotidiano fatto per la scienza e tutti noi.

Alessandro

markogts ha detto...

Alessandro, in bocca al lupo per gli studi. Un consiglio: non scoraggiarti ai primi fallimenti. Io al primo esame di geometria sono stato "lanciato", ma poi ho finito con 110 e lode (ingegneria, però, non fisica).

MarcoVi ha detto...

Complimenti per la competenza in materia. Leggere i tuoi articoli è davvero un piacere :-)

Un saluto,
Marco.

Gianni Comoretto ha detto...

@alessandro:
In bocca al lupo di cuore. C'e' sempre meno gente che ha il fegato di mettersi a studiare materie "toste". E' faticoso, non e' come i discorsi dei nostri amici per cui le cose si vedono "ad occhio", ma ne vale la pena.

@markogts
Se piove, va male a 22 GHz. Non si può pretendere che diversi millimetri di acqua non assorbano alle frequenza dell'acqua. Ma a 12 GHz, o a 32, si osserva alla grande. Si spera di organizzare presto uno "scheduling flessibile", ma serve poter osservare in remoto senza venire al telescopio. I ricevitori li cambi rapidamente, gli astronomi no.

Rudy ha detto...

Ah, che bello leggere ancora di radioastronomia... ormai sono passati 10 anni dalla mia avventura a Campo Imperatore nelle microonde.

Ma poi è cambiato tutto.

Complimenti :-)

ShadowRider ha detto...

@markogts: 110? ah-ha! Ti sei scoperto, secchione! Sotto coi gavettoni pieni di inchiostro! ;-) Comunque, per la cronaca, il primo esame (chimica) lo passai, furono gli altri il problema...a geometria, poi, avevo un docente pazzo completo che una volta, siccome "c'è casino in aula" (aveva la mania del silenzio, quando spiegava non si doveva sentir volare una mosca...) per farci tacere mise il microfono al massimo e lo tenne vicino alla mano mentre strisciava le unghie sulla lavagna...

markogts ha detto...

@ Shadow:

Secchione? Pensa che a un esamucolo del quinto anno che prevedeva la solita tesina ricopiata sempre uguale un milione di volte da un milione di studenti, ho fatto incavolare il prof perché la tesina l'avevo fatta da solo, e lui doveva controllare tutto da zero :-)

A fisica a TS (dove studiavo, avendo la ragazza fisica) ce ne sono anche alcuni, di prof interessanti.

Un mio amico, al terzo anno che riprovava analisi uno, chiede all'inizio dell'ennesimo corso al prof: "scusi, mi consiglia di seguire il corso di nuovo?"

Risposta:"No, non serve che lo segua, lei ormai ha già capito la materia"

Risposta non pronunciata:"Ma allora perché ca$$o continui a lanciarmi all'esame?"

Questo invece era il prof di fisica due degli elettronici. Che spesso si ritrovavano una ventina di voti su foglietti, in attesa di passare il suo esame, propedeutico.

Non continuo, si potrebbero scrivere libri... Cmq il più bel periodo della mia vita. Ricco senza una lira :-)

Gianni Comoretto ha detto...

@shadowrider
Sorvolo sul mio curriculum universitario, senno' chissa' che mi fai...

ShadowRider ha detto...

@markogts: concordo: fu anche per me il periodo più bello, anche se allora non me ne rendevo conto. Comunque, la mia era solo bassa invidia, da parte di uno che per stupidità ha finito col trovarsi una media più bassa di quella che avrebbe potuto avere. Vabbe', ormai è andata...
Simpatico quel prof di fisica. Da noi avevamo il prof di costruzioni aeronautiche...si chiamava Merlini, portava una barba lunga, arricciata e incolta stile Galdalf il Grigio. Quindi era 'Mago Merlini'. Gran prof, comunque, le sue lezioni erano uno spettacolo...

@Gianni: nah, figuriamoci, che vuoi che ti faccia? Nel tuo caso c'è solo ammirazione per il tuo lavoro. Certo, poi se avanza un gavettone...;-)

P.S. comunque, la cosa dei gavettoni pieni di inchiostro non è una mia invenzione: è successa davvero, a un ragazzo che l'aveva fatta troppo stupida. Ci sarebbe l'aneddoto da raccontare, ma è lungo e non voglio sbrodolare...

Anonimo ha detto...

@Gianni e Markogts: Crepi (per quanto sia animalista, un lupo lo sacrifico se mi serve per andare bene :) )
Ho scoperto quanto puo' essere affascinante la fisica da poco. Dopo anni di informatica (per lavoro) ho deciso di riprovarci. Ironico come ora che il tempo e' merce preziosa mi sia tornata voglia di studiare, mentre quando potevo.. irony, we meet again! :)
Ora torno al lavoro. Purtroppo io non ho brevetti per la salvaguardia dei dati, quindi dovro' mettere su qualcosa di diverso.

Alessandro

Anonimo ha detto...

Ma a cosa cavolo servono tutte queste attrezzature? Il mitico vibra le stime le faceva ad occhio!

Leibniz Reloaded ha detto...

Bellissimo lo spettrometro "made in Comoretto", io poi ho sempre avuto un'insana passione per i rackmount formato 19" ibridi per doppia e singola Eurocard, avendo lavorato parecchio con i più vari backplane: VME, VXI, PXI, cPCI e PIC-MG, ma anche TCA, AFDX, 1553 e CAMAC... si sviluppa facilmente una dipendenza quasi simbiotica con questi sistemi dove tutta l'elettromeccanica è modulare e finemente standardizzata, non c'è da lambiccarsi il cervello in mille problematiche collaterali come in altre applicazioni (vedi automotive).
Ora però basta divagare, scusate.

Piuttosto, mi fate ricordare che in fisica son sempre stato un asino... :D
Ammetto però che ho sempre letto volentieri i lavori divulgativi di Guth, Greene, Smolin e soprattutto Barrow e Penrose. Ma, a quanto pare, sono maggiormente attratto da altri universi, più rarefatti e platonici.

In bocca al lupo per gli studi in fisica anche da parte mia, e grazie al padrone di casa per uno scorcio su apparati che difficilmente avrei avuto modo di vedere da vicino !

Gianni Comoretto ha detto...

Non provocatemi sui tecnicismi.
Anch'io amo i rack 19", comperi tutto a catalogo e sembra di giocare con il Lego.

Il problema e' il formato delle schede che uso, quelle sono da 9 unita' di altezza, e 280 mm di profondità, quasi dei lenzuoli. E quindi devi farti le scatole quasi su misura.

Fa impressione la densita' dei componenti. Il mio primo spettometro era delle dimensioni di una cabina del telefono (128 schede doppio Eurocard) e corrispondeva grossomodo a una scheda di questo. Nella nuova versione, che usa chip di qualche anno fa, sta in un singolo chip, e in quello che sto progettando per un progetto europeo ne metti una decina (per un ricevitore multipixel) in un chip.

Leibniz Reloaded ha detto...

Eh, lo so, lo so: quando si attacca con questi argomenti, si viene letteralmente risucchiati in un vortice di acronimi e technobabble, tanto che l'unico problema è fermarsi... credo peraltro che già solo noi due sfioriamo il mezzo secolo d'esperienza nel settore, dalla progettazione dei PCB in su.

Comunque 9U d'altezza inizia a essere preoccupante... ;)

Sulla densità d'integrazione, ormai sono rassegnato alla legge empirica di Moore !