A giudicare dagli “allarmi”, che vengono lanciati sui media e sui social, si potrebbe pensare che il passaggio ravvicinato di asteroidi con la Terra sia un evento eccezionale e abbastanza raro. In realtà va tenuto presente che un asteroide “che fa notizia” perché passa molto vicino al nostro pianeta o perché di grandi dimensioni, non è un campione rappresentativo di quello che accade in cielo ogni giorno e ve lo voglio mostrare in questo articolo: ci sono sempre diversi asteroidi che fanno il loro passaggio ravvicinato con la Terra, solo che non fanno notizia e restano eventi “per gli addetti ai lavori”.

Come esempio di “serata standard” ho scelto il 7 dicembre 2023, trascorsa al Virgil Observatory di Loiano (IAU M60), che utilizza un riflettore Orion-UK da 30 cm di diametro F/4, abbinato a una camera CMOS ASI 533 mm. Si è trattato di un giorno qualsiasi: cielo sereno, niente Luna, vento assente, inquinamento luminoso accettabile per essere alla periferia del paese. In un precedente articolo su questo blog avevamo visto come ottenere il codice IAU per il proprio osservatorio così da poter fare conferma e follow-up di asteroidi near-Earth con l’invio delle misure di posizione sulla sfera celeste (astrometria), al Minor Planet Center (MPC). Lo scopo di queste misure è contribuire alla determinazione dell’orbita preliminare prima che l’asteroide diventi troppo debole per essere osservabile. Avevamo anche visto che l’elenco dei potenziali asteroidi near-Earth appena scoperti e da confermare si poteva trovare nella NEOCP del MPC.

Come confermare gli asteroidi near-Earth

La sera del 7 dicembre la NEOCP presentava diverse decine di possibili asteroidi near-Earth, magnitudine apparente dalla +18 alla +23, con una prevalenza di oggetti superiori alla magnitudine +20. Per questa attività è quindi necessario poter disporre di un cielo e una strumentazione in grado di arrivare almeno alla mag +20 con track & stack di qualche centinaio di secondi, diversamente sarebbero pochi i target su cui si può dare il proprio contributo astrometrico. Dalla NEOCP si possono ottenere le effemeridi provvisorie, ossia i valori di RA e DEC a cui puntare lo strumento per riprendere il NEA da confermare. Tuttavia queste effemeridi vengono calcolate senza tenere conto delle perturbazioni gravitazionali di Terra e Luna; ne deriva che per asteroidi molto vicini alla Terra (mediamente quelli con elevato moto proprio), le posizioni date dal servizio effemeridi del MPC risultano errate. Per questo motivo si può usare il servizio effemeridi del software Scout, sviluppato e mantenuto dal CNEOS (NASA’s center for computing asteroid and comet orbits and their odds of Earth impact). Con Scout è possibile selezionare qualsiasi asteroide non confermato che si trovi nella NEOCP e ottenere delle effemeridi che tengono conto della forza di gravità di Terra e Luna, così da poter puntare con più precisione il telescopio verso l’asteroide da confermare. Quindi, se non trovate un asteroide che dovrebbe essere alla portata della strumentazione, date una possibilità a Scout prima di passare ad altro.

Considerato che si tratta di corpi con una rapida velocità angolare, tipicamente dell’ordine di 10-100 arcsec/minuto, bisognerà puntare il telescopio anticipando la posizione del NEA di circa 10-20 minuti, così da avere tutto il tempo di riprenderlo, mediante sequenze di immagini, mentre attraversa il campo di vista del sensore. La NEOCP, oltre alle coordinate a cui puntare il telescopio, fornisce una stima della mag apparente, della velocità angolare e l’angolo di posizione del vettore del moto (contato da nord verso l’est celeste), così da sapere anche verso quale direzione celeste si muove l’asteroide; inoltre si possono elencare i sospetti NEA in ordine di luminosità crescente ed è possibile scegliere quelli che sono alla propria portata. Quello della magnitudine limite è un parametro importante da stabilire. Per conoscere la magnitudine limite delle immagini ottenibili dal sistema telescopio + camera CCD/CMOS conviene fare riprese mirate su ammassi stellari aventi sequenze di stelle di magnitudine nota per costruire la curva magnitudine limite vs tempo di posa. La magnitudine limite cresce con il logaritmo del tempo di posa, quindi anche raddoppiando il tempo di esposizione il guadagno in magnitudini è solo di alcuni decimi.

Conoscendo la mag limite e la mag apparente stimata per il NEA da confermare si potrà calcolare in anticipo quante pose in grado di congelare il movimento dell’asteroide sono necessarie per raggiungere la mag dell’asteroide usando il track & stack delle immagini con il target ancora all’interno del campo di vista: sarebbe inutile lanciare una sequenza di immagini su un asteroide talmente veloce da uscire dal campo di vista prima di poter arrivare alla sua magnitudine con lo stack. I software astrometrici come Astrometrica e Tycho Tracker, che si possono usare per la somma delle immagini traslate per compensare il moto proprio dell’asteroide, sono efficaci solo se l’asteroide resta all’interno del campo di vista dello strumento per tutta la ripresa della sequenza.

Una volta nota la curva magnitudine – tempo di posa, si può fare una stima di quale sia il NEA più veloce che si può riprendere. Nel nostro caso la scala dell’immagine è di 1.3 arcsec, concedendo all’asteroide di muoversi su due pixel e supponendo che la posa minima per avere ancora stelle astrometricamente misurabili nel campo di vista sia di 1 s, la velocità massima dell’asteroide sarà Vmax = 2.6 arcsec/s = 156 arcsec/minuto. Ipotizzando che l’asteroide si muova parallelo al lato del sensore che, nel nostro caso è quadrato e sottende un arco in cielo di 32.5 armin = 1950 arcsec, il tempo impiegato dal nostro ipotetico asteroide per andare da un capo all’altro sarà t_transito = 1950/2.6 = 738 s. Se si devono fare almeno due misure usando il track & stack allora ogni misura richiederà la somma di 738/2 = 369 immagini da 1 s di posa. Dalla curva magnitudine limite – tempo di posa si vede che con 369 s si arriva fino alla magnitudine +19.6. Quindi l’asteroide più veloce che si può riprendere si muove a 156 arcsec/minuto e non potrà essere più debole della magnitudine +19.6. Per avere una buona astrometria l’orologio del PC dovrà avere un’accuratezza di almeno 0.1 s, un valore facilmente raggiungibile anche con il protocollo NTP (Network Time Protocol) che, di solito, permette di arrivare a una precisione di 0.01 s.

La “caccia” ai candidati NEA

Il primo sospetto near-Earth da confermare è stato C9XP3T2, un corpo di mag apparente +19.2 e non troppo veloce, solo circa 22 arcsec/minuto. In base alla scala dell’immagine del sistema telescopio + CCD di circa 1.3″ è stato prima di tutto stimato il tempo di posa che doveva avere la singola immagine per “spalmare” l’asteroide al massimo su 1.5 pixel, t_exp = 60*(1.5*1.3/22) = 5 s. Con una posa di soli 5 s l’asteroide sarebbe rimasto puntiforme, quindi con posizione facilmente misurabile rispetto alla stelle di fondo. Tuttavia in soli 5 s l’asteroide non sarebbe stato visibile, quindi la seconda domanda è stata: quante immagini da 5 s sono necessarie? Considerata la mag dell’asteroide, in base alla curva della magnitudine limite vista sopra è chiaro che sarebbero bastati circa 250 s di posa, ossia 250/5=50 immagini per avere una misura di posizione dal primo set di immagini facendone lo stack. Per avere tre misure di posizione quindi ci volevano almeno 3*50 = 150 immagini. Detto fatto, l’asteroide non ha riservato sorprese ed è stato trovato su stack di 50 immagini come previsto. Fatte le tre misure astrometriche sull’intero set di 150 immagini, le misure sono state inviate in tempo reale al MPC e dopo poco è uscita la circolare MPEC 2023-X143, in cui l’asteroide ha ricevuto la designazione provvisoria 2023 XB4. I dati raccolti permettono di fare un primo ritratto di 2023 XB4: si tratta di un asteroide di soli 10 m di diametro che si muove sul piano dell’eclittica su un’orbita di tipo Apollo (quindi per lo più esterna a quella della Terra). La MOID con la Terra risulta di circa 0.0020 au, pari a soli 300.000 km, un po’ meno delle distanza Terra-Luna. In effetti l’asteroide ha raggiunto questa minima distanza dal nostro pianeta un paio di giorni dopo, il 9 dicembre 2023, alle 06:13 UT. Quando è stato ripreso dal Virgil Observatory 2023 XB4 era ancora in fase di avvicinamento alla Terra, a circa 1.35 milioni di km di distanza. Si tratta di un asteroide piuttosto piccolo, anche nel caso avesse colpito la Terra si sarebbe disintegrato in atmosfera generando un piccolo airburst senza conseguenze.

Anche il sospetto NEA successivo, C42LC51, non ha presentato particolari difficoltà: leggermente più veloce e debole di C9XP3T2, è stato trovato su stack di 70 immagini ognuna sempre di 5 s di posa. La circolare associata a questo NEA è la MPEC 2023-X141 e all’asteroide è stata assegnata la sigla provvisioria 2023 XU3. In questo caso il diametro stimato è compreso fra i 50 e i 100 m, si tratta di un oggetto di classe Tunguska. L’orbita è sempre di tipo Apollo, ma stavolta l’inclinazione orbitale è notevole, ben 45° sul piano dell’eclittica: queste elevata inclinazione favorisce una velocità relativa con la Terra abbastanza elevata, circa 25 km/s, ma la MOID con la Terra è grande, circa 0.06 au pari a 9 milioni di km e non ci sono pericoli per l’immediato. Anche questo NEA era in fase di avvicinamento e la minima distanza è stata raggiunta l’8 dicembre 2023 alle 23 UT quando è arrivato a circa 10.2 milioni di km dalla Terra.

Molto più difficile invece è stata la conferma di C9ZXLT2, non tanto per la luminosità, la mag era di +18.9, quanto per l’elevato moto apparente: 55.65 arcsec/min! In questo caso il tempo di posa massimo per la singola immagine consentendo un allungamento di 2 pixel era di soli 3 s e sono state raccolte 300 immagini. L’asteroide è stato ritrovato su stack di 100 immagini. Inviate due misure astrometriche al MPC, dopo poco è uscita la circolare MPEC 2023-X140, con l’asteroide che è stato chiamato 2023 XT3. Si tratta di un NEA apollo sempre di 10-15 metri di diametro (diciamo un classe Chelyabinsk), che si muove su un’orbita a moderata inclinazione sull’eclittica (circa 17°). La MOID è piuttosto bassa, 0.0045 au, ma niente che possa preoccupare, considerate anche le piccole dimensioni. Anche in questo caso l’asteroide è stato scoperto in fase di avvicinamento, la minima distanza di 0,8 milioni di km è stata raggiunta alle 22 UT dell’8 dicembre 2023. Dal Virgil Observatory è stato ripreso quando era ad una distanza di circa 1.65 milioni di km, non male per un asteroide così piccolo. In base all’orbita percorsa, il prossimo passaggio ravvicinato di 2023 XT3 con la Terra ci sarà il 16 dicembre del 2176.

L’ultimo asteroide confermato nella serata è stato C9Z7LR2, di mag 19.2 e velocità di 3.86 arcsec/minuto: un bradipo rispetto ai precedenti. Considerata la velocità angolare molto bassa, il tempo di posa della singola immagine è stato alzato a 30 s e con sole 90 immagini è stato possibile fare le tre misure astrometriche da inviare al MPC. La circolare MPEC 2023-X145 lo ha battezzato 2023 XD4. Fra i 4 NEA della serata è risultato quello con il diametro maggiore, compreso fra 300-500 metri, ma la MOID è di 0.22 au e tale da non impensierire nessuno. In effetti dal punto di vista statistico, è più facile scoprire NEA di piccole dimensioni con una MOID ridotta che NEA di grandi dimensioni come 2023 XD4. Questo NEA raggiungerà la minima distanza dalla Terra il 22 dicembre 2023, a 0.28 au dal nostro pianeta.

Quello descritto sopra è solo un piccolo esempio di quello che si può fare in cielo con un piccolo telescopio in una qualsiasi notte dell’anno, esclusi i periodi della Luna piena che – con la sua luce – impedisce di scorgere asteroidi così deboli. Ci sarebbero stati altri NEA da confermare, ma erano più deboli e avrebbero richiesto stack molto più lunghi, in ogni caso le emozioni e il divertimento non sono mancati!