Dopo i combattuti tentativi dei mesi scorsi, il satellite GAIA (Fig. 1) e’ finalmente “emerso” nella notte del 17 Ottobre scorso, da osservazioni BFOSC con il telescopio Cassini di 1.52m dell’Osservatorio di Loiano. Le osservazioni sono state condotte da Alberto Buzzoni, Italo Foppiani e Roberto Gualandi, con l’entusiastico supporto degli studenti Francesca Rizzo e Sadegh Moslehi, della Laurea Magistrale in Astrofisica e Cosmologia del DIFA di UniBo.

Figura 1 - Il satellite GAIA

Gaia e’ al momento estremamente debole, con una magnitudine misurata R= 21.0. Il satellite e’ di colore piuttosto “rosso” con un (V-R)= 0.96 (quindi simile ad una stella di tipo spettrale M). La detezione e’ stata possibile grazie al recente rinnovamento del sistema di controllo del telescopio, che non solo ha permesso di automatizzare le operazioni di puntamento ma anche di implementare il “tracking differenziale” (Fig. 2), testato per la prima volta in questa occasione.⁽¹⁾

Figura 2 - A sinistra: due esposizioni BFOSC di Gaia, nel corso della notte del 17 Ottobre 2014, intervallate di circa mezz’ora. Il satellite si trovava a 1.39 106 km dalla Terra. Le pose sono da 300 sec ciascuna, in banda Rc con guida in tracking differenziale rispetto al moto siderale. Seeing 2.0” FWHM. Il campo e’ di 6x6 arcmin. Il satellite, di magnitudine Rc=21.0, e’ chiaramente visibile, muovendosi verso nord-est, nella sua traiettoria attorno al punto L2. A destra: Lo stesso campo, alcuni minuti prima delle pose precedenti, preso con BFOSC in luce bianca (senza filtro) con posa di 300 sec e in modalita’ di solo tracking siderale. Comparando con le immagini in alto, si noti qui come il movimento del satellite “spalmi” i suoi fotoni su diversi pixels del CCD, peggiorandone considerevolmente la detezione.

La guida nella nuova modalità ha permesso di compensare con grande accuratezza il movimento proprio del satellite in cielo, in modo da focalizzare i suoi fotoni sul medesimo punto del CCD amplificandone il segnale. Il telescopio e’ ora in grado di seguire (e, all’occorrenza, di “mettere in fenditura”) oggetti in traiettoria arbitraria (anche curva, retrograda etc.) e molto veloce (fino a 30 gradi/ora, ovvero la percorrenza del diametro lunare in circa 1 min, si veda il test in Fig. 3).

Figura 3 - Un altro test della nuova procedura di “tracking differenziale”, nella stessa notte, sul satellite per telecomunicazione russo Molniya 1-75. Esposizione di 5 sec in banda Rc. Campo di 6x6 arcmin. Si noti che, nonostante una velocita’ apparente in cielo di circa 8.5 gradi/ora, il movimento del satellite e’ perfettamente compensato dalla guida del telescopio. Al momento dell’osservazione, il Molniya si trovava ad una distanza di 37,400 km da noi, sorvolando la Groenlandia.

La rilevazione di Gaia, in particolare, segna un punto importante per il nostro telescopio, dal momento che le difficoltà incontrate da ESA nel calcolo della luminosità attesa per il satellite, (diverse magnitudini più debole del previsto, una volta operativo in orbita), si sono dimostrate critiche per il contributo della rete di telescopi ottici a Terra alle operazioni di “station keeping” della nave (Fig. 4).

Figura 4 - Come altri famosi osservatorii spaziali recenti (WMAP, Planck, Herschel), la missione Gaia e’ stata pianificata su una cosiddetta “Halo orbit” attorno al punto Lagrangiano L2 del sistema Terra-Sole, a circa 1.5 Milioni di km da noi. La “sosta” nella regione di L2 richiede però una operazione di “station keeping” attiva, attraverso accensioni periodiche dei motori di bordo, poiché il punto e’ dinamicamente instabile. Nel caso di Gaia, l’orbita e’ una figura di Lissajous, che si elonga di 707,000 x 323,000 x 263,000 km attorno a L2. Il periodo della “figura” e’ di 180 giorni. Come per le future missioni astronomiche in L2 (JWST, Euclid e Athena), e’ importante che da Terra si controlli in maniera continuativa il percorso d’orbita in modo da mettere in evidenza (e poter quindi correggere in tempo utile) le eventuali perturbazioni che devino il satellite dalla sua traiettoria nominale.

Questa “marcia in più” apre la via anche a tutti quei nuovi progetti osservativi (“di nicchia” ma potenzialmente molto competitivi) che riguardano lo studio (soprattutto spettroscopico e polarimetrico) dei NEO e dei PHO (“Potentially Hazardous Objects”, asteroidi e comete in flyby ravvicinato alla Terra). Sarà inoltre possibile utilizzare il telescopio per operazioni di validazione orbitale di satelliti artificiali (commerciali e scientifici) in orbita HEO e GEO terrestre e di caratterizzazione orbitale dei pericolosi "detriti spaziali" (space debris). ⁽²⁾ Potrebbe attendersi, infine, un contributo competitivo del telescopio Cassini anche per il tracking delle future missioni di sonde in orbita perilunare e come supporto ottico al tracking delle manovre di “gravity assist” (entro circa 5 Milioni di km dalla Terra) delle prossime di missioni interplanetarie a Marte e oltre.