Dall’osservatorio solare di Huairou, vicino a Pechino, dove si trova per le osservazioni del transito di Venere, l’astrofisico Costantino Sigismondi ci manda questo contributo che illustra il procedimento da svolgere per arrivare alla misura del diametro solare. Nonostante le pessime previsioni del tempo, il transito è stato ben visibile e l’équipe di Sigismondi ha potuto registrarlo bene, recuperando moltissimi dati che ora sono da esaminare ed elaborare.
Il ruolo dei transiti di Venere e Mercurio è fondamentale per conoscere la storia del diametro solare. In particolare, i dati raccolti durante il transito di Venere del 5/6 giugno, consentiranno una grande precisione nella misura del diametro del Sole, disponendo di buone immagini della fase di ingresso e di uscita (della macchia di Venere dal disco del Sole), prese ogni secondo. Il livello finale di precisione atteso è inferiore a 0.01 secondi d’arco ed era l’obiettivo di questa misura: il più preciso ottenibile con metodi terrestri.
Come si può ottenere il diametro solare durante un transito di Venere? Bisogna dire intanto che la superficie del Sole non è quella di una sfera ideale; essa possiede monti e valli in continuo movimento, con distanze picco-picco anche di 100-200 Km. Inoltre la turbolenza atmosferica genera altrettanti irregolarità di ampiezza pari a 700-1400 Km. La vita media di questi avvallamenti è di circa un centesimo di secondo per quelli generati dalla turbolenza atmosferica, e di alcuni minuti per quelli presenti sul Sole (si muovono alla velocità del suono di quella atmosfera).
Per queste ragioni una serie di foto permettono di individuare un profilo medio del Sole rispetto al quale il disco di Venere si proietta nelle fasi di ingresso e uscita. Si applica uno speciale algoritmo che cerca di individuare il progresso di un cerchio piccolo (Venere) rispetto ad uno a curvatura decisamente molto maggiore (il Sole), stabilendo gli istanti di ingresso e uscita e i corrispondenti errori statistici. Da questi poi si ricava la durata del transito, proporzionale al diametro effettivo del Sole in quel momento.
Gli osservatori solari cinesi erano nelle condizioni ottimali per ottenere dati utili per la misurazione del diametro solare da questo transito, con una calibrazione assoluta data dalle effemeridi, e consentendo una precisione senza precedenti.
C’erano, ovviamente, alcuni problemi pratici da considerare; ma non erano irrisolvibili. Il fenomeno della goccia nera, cioè della apparente deformazione del disco di Venere, influisce sulla valutazione degli istanti di contatto interno ed esterno tra il disco planetario e il lembo solare. La goccia nera e gli effetti del seeing (cioè lo sfuocamento dovuto all’atmosfera terrestre ) si possono superare fittando (cioè sovrapponendo), con due archi di cerchio sia per Venere che per il Sole, la parte non distorta dell’immagine. Erano anche da prendere in considerazione le correzioni delle effemeridi dovute alla rifrazione atmosferica.
La determinazione del diametro planetario è soggetta alla cosiddetta Point Spread Function del telescopio, ovvero la sua funzione di risposta a una sorgente puntiforme posta all’infinito, combinata secondo il procedimento della convoluzione con la funzione di oscuramento del lembo solare. Nel caso di Venere, c’è anche l’atmosfera a complicare le cose, con il suo particolare “effetto aureola”. Gli studi sull’aureola di Venere, se fatti con immagini ad alta risoluzione, sincronizzate col Tempo Coordinato Universale (UTC, cioè l’ora di riferimento internazionale), possono essere utili per fare misurazioni del diametro solare, una volta che la posizione delle osservazioni sono conosciute con le coordinate GPS.
Oggi gli istanti di tangenza tra lembo solare e disco del pianeta possono essere recuperati dalle foto, lontano dalle condizioni per cui opera il fenomeno della goccia nera. È possibile estrapolare in UTC il tempo in cui la goccia nera è massima, usando fotografie cronodatate, fatte ogni secondo attorno agli stadi intermedi di ingresso e di uscita. Per il transito di Venere come per tutti gli altri fenomeni di occultazioni asteroidali e lunari la sincronizzazione degli orologi con il tempo universale coordinato UTC al centesimo di secondo è molto importante.
Poiché del transito di Venere serviva la durata complessiva, per gli osservatori europei che hanno visto solo il terzo/quarto contatto è stato necessario sincronizzare accuratamente gli orologi di riferimento del video, altrimenti i dati non potranno essere combinati con quelli di altri osservatori che hanno visto il primo/secondo contatto dall’Asia o dall’Oceania.
Nella notte tra il 5 e il 6 giugno (italiana) all’Osservatorio di Huairou (Pechino), con un lavoro molto intenso da parte di tutto il team (dieci persone) e un favore particolare del Cielo, abbiamo preso ottimi dati del transito completo. Solo 10 minuti prima il Sole era completamente coperto da nubi, poi per 7 ore intere è stato visibile per tutta la durata del transito, e un’ora dopo si è scatenata una tempesta di vento di nuovo con nuvole. Le previsioni del tempo ci davano per spacciati, tanto che la notte prima avevamo legato il telescopio con corde per prevenire il forte vento; ma nessuno si è mai scoraggiato e ognuno ha lavorato “over the clock”.
Ora stiamo raccogliendo i dati, che mostrano per la prima volta, in luce polarizzata e con 4096 livelli di intensità, le immagini cronodatate di Venere che entra e poi esce dal bordo del Sole, del quale possiamo individuare esattamente il punto di flesso. Prima d’ora esistevano solo 50 immagini cronodatate a 256 livelli di intensità dei contatti del transito 2004: ora ne abbiamo 2400 a 4096 livelli.
A questi si aggiungono i dati di altri tre telescopi dell’osservatorio e di un coronografo dell’osservatorio del Tibet, che si è unito al nostro progetto. Le possibilità offerte dal questo transito di Venere e da quello di Mercurio del prossimo 9 maggio 2016, saranno ora sfruttate opportunamente per misurare il diametro solare con estrema precisione.
Lasciamo comunque ai posteri, che osserveranno il prossimo transito venusiano del 2117, un ottimo materiale di confronto e, dopo l’analisi, un valore di riferimento del diametro del Sole oggi dieci volte più accurato dei precedenti.
