Daystar Quark Chromosphere

di Raffaello Braga – ultimo aggiornamento: 17/8/2014

In questo articolo avevo già riferito le mie prime impressioni sugli oculari DayStar Quark nel corso del Sun Party di Astrotest del giugno 2014. Nel tempo intercorso da quel preview ho acquistato da Skypoint un Quark versione cromosfera da esaminare più in dettaglio, con tranquillità e in condizioni migliori di seeing, filtro che descrivo nel seguito.

PREMESSA

Il Sole è circondato da un’estesa, invisibile “atmosfera”: la cromosfera, un “sottile” strato di gas spesso alcune migliaia di chilometri, e la corona, che consiste di gas ionizzato molto rarefatto ma estremamente caldo che si estende dal Sole per milioni di chilometri nello spazio. Entrambi questi strati sono invisibili da Terra in circostanze ordinarie. La corona può essere osservata durante le eclissi totali di Sole oppure per mezzo di un dispositivo detto coronografo, mentre l’osservazione della cromosfera necessita di dispositivi in grado di isolare la linea alfa dell’idrogeno, alla lunghezza d’onda di 656.28 nm, in questo modo sia i dettagli della cromosfera che le protuberanze diventano chiaramente visibili.

Fino alla prima metà del XIX secolo gli astronomi erano costretti ad attendere le eclissi di Sole per poter osservare le protuberanze, tanto che per qualche tempo si pensò che queste manifestazioni appartenessero alla Luna piuttosto che al Sole. La prima osservazione di protuberanze al di fuori di un’eclisse di Sole venne eseguita indipendentemente dall’astronomo britannico Norman Lockyer e dal francese Pierre Janssen nel 1868 allineando la fenditura di uno spettroscopio al lembo del disco solare e isolando la linea H-alfa. L’osservazione delle protuberanze in questo modo era abbastanza laboriosa perché occorreva scansionare con la fenditura il lembo del Sole e permetteva di osservare solo una protuberanza, o parte di essa, per volta.

Negli anni ’90 del XIX secolo l’americano George Ellery Hale e il francese Henry Deslandres svilupparono lo spettroeliografo, che permetteva di fotografare larghe porzioni della superficie solare e alcuni dettagli come come i filamenti e i brillamenti, oltre alle protuberanze. Nel secondo decennio del XX secolo Hale mise a punto una versione modificata dello spettroeliografo, lo spettroelioscopio, che permetteva di osservare visualmente le strutture della cromosfera. Lo spettroelioscopio rimane uno strumento tuttora in uso presso gli osservatòri professionali ma anche presso alcuni dilettanti in grado di autocostruirselo.

Lo sviluppo di filtri specifici per le osservazioni in H-alfa iniziò nel 1930 con l’invenzione del coronografo da parte di Bernard Lyot e il suo sviluppo nel 1939 abbinandogli un filtro interferenziale composto da strati multipli di quarzo e materiale polarizzante che sfruttando il principio dell’interferenza della luce permetteva di isolare la linea H-alfa dal resto dello spettro solare. Questo è stato il primo vero filtro H-alfa che permise a Lyot di riprendere spettacolari fotografie delle protuberanze e, successivamente, delle altre caratteristiche della cromosfera.

Per osservare in dettaglio la cromosfera è necessario, come detto, isolare la linea H-alfa utilizzando filtri con una banda passante molto stretta: più piccola è la banda passante e maggiore è il contrasto delle immagini fornite dal filtro.

Negli anni ’60 del secolo scorso divenne possibile realizzare filtri interferenziali costituiti da molti strati di materiale dielettrico depositati su vetro e costituenti un dispositivo detto etalon o interferometro di Fabry-Perot. Questi filtri erano più compatti dei loro predecessori ed accessibili, anche se ancora a costi elevati, anche agli astronomi dilettanti. Inizialmente questi filtri avevano una banda passante superiore a 1 Å e permettevano l’osservazione delle sole protuberanze, ma negli anni ’70 la casa americana DayStar sviluppò filtri con banda passante più stretta che permettevano di osservare sia le protuberanze che i dettagli del disco e che potevano essere applicati ai telescopi comunemente usati dai dilettanti.

Alla DayStar si sono successivamente affiancati altri produttori di filtri per l’osservazione della cromosfera, anche a lunghezze d’onda diverse da H-alfa, e oggi è possibile scegliere il dispositivo più adatto alle proprie esigenze – e possibilità economiche – all’interno di una vasta gamma di prodotti. Mentre la maggior parte dei costruttori ha percorso la strada dei filtri frontali, DayStar ha proseguito su quella dei filtri posteriori, tra i quali troviamo appunto il Quark.

4

Il Daystar Quark Chromosphere

 

Cominciamo con le specifiche tecniche:

  • Lunghezza d’onda di lavoro: 6562.8Å
  • Tuning: spostamento di +/- 0.5Å in incrementi di 0.1Å.
  • FWHM: Non specificata. Nel modello per protuberanze si hanno 0.6Å o più, in quello per la cromosfera 0.5Å o meno.
  • Compatibilità: rifrattori (esclusivamente con obiettivo spaziato in aria) da F/4 a F/9.
  • Non adatto alle altre configurazioni ottiche.
  • Barlow: integrata, telecentrica, quattro lenti in due gruppi, amplificazione 4.3x, ottimizzata per 656nm
  • Blocking filter: 12 mm, integrato
  • Apertura libera lato oculare (etalon): 21 mm
  • Disco solare visibile integralmente con strumenti fino a 450 mm di focale.
  • Nessun limite di apertura (per diametri maggiori di 80 mm si raccomanda un filtro di rigetto UV/IR prima del diagonale)
  • Barilotto: doppio da 1.25 e 2 pollici.
  • Alloggiamento per oculari da 1.25 pollici con anello di compressione
  • Alimentazione: con connettore tipo USB, 5v 1.5amp.
  • Adattatore per alimentazione da rete 90-240V AC comprensivo di adattatori USA, UK, europeo e australiano. Disponibile un pacco batterie opzionale.
  • Indicatore LED giallo (attesa regolazione temperatura), verde (tuning effettuato), rosso (alimentazione insufficiente).
  • Temperatura di funzionamento: da 4°C a 37 °C
  • Dimensioni: 55 mm (diametro) x 146 mm (lunghezza)
  • Peso: 410 g
  • Confezione: scatola di cartone contenente il filtro Quark alloggiato in un bussolotto di plastica con chiusura a vite, adattatore per alimentazione da rete, manuale in inglese
Il Quark è contenuto in una scatola di cartone su cui spicca in evidenza un "Made in USA" ormai raro a trovarsi tra gli accessori per astronomia.

Il Quark è contenuto in una scatola di cartone su cui spicca in evidenza un “Made in USA” ormai raro a trovarsi tra gli accessori per astronomia.

 

All'interno della confezione il filtro è contenuto in un barilotto di plastica, gli altri componenti sono raccolti in un sacchetto.

All’interno della confezione il filtro è contenuto in un barilotto di plastica, gli altri componenti sono raccolti in un sacchetto.

L'alimentatore e gli adattatori forniti col Qark

L’alimentatore e gli adattatori forniti col Quark

 

Il Quark si inserisce direttamente nel diagonale, che può essere da 2 pollici o da un pollice e un quarto, e la presenza della Barlow rende possibile fuocheggiare senza alcun problema di “tiraggio”. L’estremità inferiore da 31.8 mm è risultata purtroppo incompatibile (troppo larga) coi portaoculari Baader, sia quello autocentrante che quello fuocheggiabile, e solo a forza sono riuscito a farlo entrare nel riduttore 2”/1.25” codice 2408190. Nessun problema, invece, col Baader click-lock da 2 pollici. Non sono in grado di dire se questo è un inconveniente generalizzato o specifico dell’esemplare di Quark in mio possesso.

Lo schema ottico, diffuso da Daystar, è questo qui sotto e corrisponde a quanto si può osservare dall’esterno, anche se per ovvi motivi non ho osato smontare l’oggetto per una verifica diretta:

schema

La luce entra da sinistra attraverso il BF di 12 mm di apertura, attraversa la Barlow telecentrica e giunge all’etalon, la cui uscita libera è di 20 mm. Perché l’etalon funzioni correttamente il cono di luce che proviene dalla Barlow deve corrispondere a un rapporto focale non inferiore a f/15 e possibilmente attorno a f/30. E’ necessario che la Barlow sia telecentrica (termine improprio, però, in questo caso) per far sì che i raggi principali giungano all’etalon paralleli all’asse ottico o con un angolo piccolissimo, ciò che non si potrebbe ottenere con una Barlow ordinaria. Uno dei vantaggi dell’usare una Barlow telecentrica, a parte il contenimento della vignettatura e dello spostamento della pupilla d’uscita, è quello per cui l’amplificazione risultante varia relativamente poco al variare della distanza tra la Barlow e il field stop dell’oculare, a differenza di ciò che accade con le Barlow comuni. Inoltre in questo modo si dispone di moltissimo backfocus che rende possibile l’impiego dei visori binoculari senza dover aggiungere alcun estrattore.

L'apertura libera dell'etalon è di 20 mm, che alla focale utilizzata per la prova vengono riempiti interamente dall'immagine del Sole.

L’apertura libera verso l’oculare è di 21 mm, che alla focale utilizzata per la prova vengono riempiti interamente dall’immagine del Sole.

La Barlow determina un’amplificazione nominale di 4.3x, dunque parecchio per quelli che sono gli standard dell’osservazione solare, che in genere si effettua a ingrandimenti medio-bassi. Di qui la necessità di impiegare oculari di focale generosa, da 25 a 40 mm. Difficilmente, però, sarà possibile osservare il disco solare per intero, e a meno di non impiegare rifrattori di focale cortissima, inferiore ai 450 mm, ci si dovrà accontentare invece di osservare porzioni di dettaglio della cromosfera. Il manuale Daystar sorvola un po’ sul fatto che gli oculari a lunga focale saranno soggetti a vignettatura, insistendo invece sulla necessità di impiegarli per ottenere un ingrandimento gestibile rispetto al seeing diurno (vedi oltre).

Il BF nella parte inferiore dell'oculare.

Il BF nella parte inferiore dell’oculare.

Gli etalon impiegati comunemente nei filtri solari necessitano di tuning che può avvenire con diverse modalità. Per gli etalon progettati per bande passanti strette il tuning avviene tramite regolazione della temperatura in una camera termocontrollata, di qui la necessità di alimentare il Quark con una corrente di 1.5A. Il tuning comporta di conseguenza dei tempi di attesa che variano in funzione delle condizioni climatiche nell’intorno del telescopio al momento dell’osservazione. Uno degli scopi del tuning è quello di mettere in evidenza strutture in movimento relativo rispetto all’osservatore: girando la manopola in senso antiorario la lunghezza d’onda si sposta verso il blu rendendo più luminose quelle parti di cromosfera che si muovono verso l’osservatore, il contrario avviene girando la manopola in senso orario.

Per osservazioni prolungate del Sole o per l’impiego con rifrattori di diametro superiore a 80 mm, il produttore raccomanda di inserire un filtro UV/IR cut prima del diagonale oppure un ERF davanti all’obiettivo, che sarebbe la soluzione ideale in quanto il calore in eccesso non entra nel tubo del telescopio. Durante le mie osservazioni ho usato un filtro di rigetto avvitato al naso di un prisma da 2 pollici. Attenzione però ai filtri IR cut cinesi, possono riservare delle sorprese:

filtri

Due filtri UV/IR cut, ma quello a sinistra non si limita a tagliare l’infrarosso ma blocca anche l’H-alfa, e messo davanti al Quark determina una perdita di luce considerevole, meglio quindi il Baader a destra.

C’è da dire che anche se in teoria il Quark si può impiegare con strumenti di qualunque apertura, in pratica l’utilizzo è pesantemente limitato dalla presenza della Barlow alle focali medie e corte, pena un ingrandimento eccessivo, immagini scure e mal definite. In base alle prove che ho effettuato sia a casa che durante il sun party dello scorso giugno, il mio rifrattore da 714 mm di focale è già un po’ al limite per l’impiego col Quark in termini di ingrandimento risultante, mentre il Vixen 81/625, equipaggiato con oculari Plossl TeleVue, è risultato meglio gestibile. In alternativa si può ricorrere ad un “aiutino”, come descritto più avanti.

A fatica sono riuscito a infilare il barilotto piccolo in questo portaoculari Baader, gli altri della stessa marca si sono dimostrati incompatibili.

A fatica sono riuscito a infilare il barilotto piccolo in questo portaoculari Baader, gli altri della stessa marca si sono dimostrati incompatibili.

La resa ottica del Quark dipende in modo critico dall’allineamento dei componenti, quindi è necessario che non vi siano disassamenti, cioè che il serraggio del diagonale al fuocheggiatore e del Quark al diagonale siano perfetti ed esenti da inclinazioni, e in particolare occorre verificare che il diagonale sia ben collimato. Niente fuocheggiatori economici, quindi, soggetti a inclinarsi sotto il peso degli accessori, e niente portaoculari spartani. Purtroppo l’anello di serraggio del Quark può fallire il suo compito se il barilotto dell’oculare possiede l’infausta e inutile scanalatura che dovrebbe servire a prevenire le cadute dal portaoculari. Nella scelta degli oculari è meglio quindi privilegiare quelli col barilotto liscio.

La Daystar raccomanda di tenere il Quark, quando non lo si utilizza, in un ambiente climatizzato e termostatato, ciò che mi sembra difficilmente realizzabile in pratica. In questo modo, sostiene il produttore, il dispositivo durerà più a lungo, senza però specificare quale sarebbe la vita attesa nel caso di un impiego normale (come minimo sarà pari alla durata della garanzia) e di una conservazione in un comune ambiente domestico, al riparo dalla polvere e dall’umidità. L’uso di un filtro di rigetto davanti al diagonale contribuisce certamente ad allungare la vita del filtro.

 8 

HOW TO USE IT

L’uso del Quark è semplicissimo e non comporta alcuna particolare difficoltà. Una volta inserito il Quark nel diagonale, occorre naturalmente puntare il Sole. Poiché il campo inquadrato dal Quark è piccolo, si rende necessario un cercatore solare per evitare di perdere un sacco di tempo inutilmente, oppure attrezzare il cercatore in dotazione al telescopio munendolo di filtro Astrosolar® sull’obiettivo. TeleVue, Lacerta ed Euro EMC producono dei cercatori solari molto economici e completamente sicuri, ma che volendo si possono anche autocostruire con materiali di recupero.

Una volta che il Sole è nel campo si alimenta il Quark da rete o da batteria (vedi le specifiche). Si inizia posizionando la manopolina del tuning in posizione centrale finché il LED giallo diventa verde, a quel punto il tuning è fatto e si può osservare. Il tempo richiesto è variabile secondo la temperatura esterna, e va da 2-3 minuti a una decina o anche più. Se l’immagine mancasse di contrasto e ciò non fosse dovuto al seeing o ad un ingrandimento eccessivo, si può ruotare la manopola di due o tre scatti in senso orario o antiorario, attendere di nuovo che il LED diventi verde e vedere se l’immagine è migliorata. Il manuale di istruzioni avverte che se entro 20 minuti il LED non diventa verde vuol dire che la temperatura esterna è troppo alta o troppo bassa per permettere il tuning, ma ciò non vuol dire che l’immagine ottenuta sia necessariamente scadente o inutilizzabile.

Il Quark durante il tuning: il led giallo indica che il filtro non è ancora in temperatura, appena vira al verde si può osservare. Ruotando la manopolina si può affinare il tuning in funzione delle condizioni climatiche al momento dell'osservazione.

Il Quark durante il tuning: il led giallo indica che il filtro non è ancora in temperatura, appena vira al verde si può osservare. Ruotando la manopolina si può affinare il tuning in funzione delle condizioni climatiche al momento dell’osservazione.

In pieno giorno, l’osservazione della cromosfera a ingrandimenti relativamente elevati trae beneficio da una schermatura per poter cogliere i più fini dettagli della cromosfera e delle protuberanze, è utile quindi mettere la testa sotto un telo scuro mentre si osserva: in estate ciò comporterà magari una sudatina, ma l’improvement che si ottiene in termini di dettaglio dell’immagine la giustifica pienamente.

Se il Quark si scalda troppo il tuning potrebbe risentirne, per questo motivo durante le osservazioni lo avvolgo in un cilindro di materiale riflettente.

Se il Quark si scalda troppo rimanendo al Sole il tuning potrebbe risentirne, per questo motivo durante le osservazioni lo avvolgo in un cilindro di materiale riflettente che serve anche a proteggere il CCD, inserito in una scatola di plastica nera. In alternativa si può usare uno schermo che mantenga l’oculare in ombra.

 OSSERVAZIONE

La prima occhiata attraverso il Quark, in un caldo pomeriggio d’agosto, è stata piuttosto deludente. Col mio rifrattore Tecnosky da 102 mm di apertura e 714 mm di focale, un Plössl da 40 mm fornisce infatti la bellezza di 77 ingrandimenti, ciò significa che se il seeing diurno non è davvero buono l’immagine risulta impastata e quasi “illeggibile”. Il secondo tentativo, effettuato il mattino successivo circa due ore dopo il sorgere del Sole, ha avuto invece un esito completamente diverso che mi ha strappato il proverbiale “wow!” alla vista di una cromosfera dettagliatissima, ben contrastata e ricca di strutture. Ma ciò che mi ha stupito maggiormente è stata la visione delle protuberanze, che dopo un po’ di tuning e la relativa attesa, apparivano veramente molto dettagliate contro un fondo cielo relativamente scuro. Peccato non avere avuto a disposizione contemporaneamente un filtro simile come il Quantum o un telescopio solare di buon livello per poter fare un confronto col Quark, ma spero di averne occasione in futuro. Comunque, per quello che ho potuto osservare, rispetto al mio già valido Lunt 35, il Quark, sul mio rifrattore da 4 pollici, è completamente un altro mondo.

Le immagini qui sotto, riprese al fuoco diretto con una Chameleon interponendo il riduttore TS, possono dare un’idea di cosa si vede col Quark, ma vanno considerate come soltanto indicative, fotograficamente i risultati possono essere di gran lunga migliori, sfortunatamente durante le riprese il seeing di quest’estate (mancata) non mi ha assistito granché.

3b 7b 78b

Ho usato il Quark per riprendere qualche porzione di cromosfera usando il rifrattore da 4 pollici e una Chameleon al fuoco diretto. Non sono un imager esperto, queste immagini servono solo a dare un'idea.

13

11 13 7 2

Il pegno che si paga per tanto dettaglio è una certa vignettatura con gli oculari di lunga focale, ciò che comporta, unitamente all’ingrandimento ottenuto col setup di cui sopra, il fatto di osservare il Sole per non più di circa metà del suo diametro apparente. Con strumenti di focale inferiore si può naturalmente godere di una visione più panoramica, ma secondo me ha poco senso inseguire a tutti i costi questa possibilità: la caratteristica più interessante del Quark è quella di potersi impiegare con strumenti di buon potere risolutivo per osservare e fotografare la cromosfera in dettaglio, mentre per godere di una visione d’insieme del disco solare un telescopio specifico, sia pure piccolo come il Lunt 35 o il PST, è forse preferibile.

Per cercare di superare l’handicap imposto dalla focale ho inserito nell’oculare da 40 mm un riduttore di focale TS 0.5x, di quelli costituiti da un doppietto acromatico convergente provvisto di filettatura. Nonostante questi doppietti forniscano immagini molto aberrate verso i bordi del campo, la presenza della vignettatura conserva la parte meglio corretta dell’immagine e con questo riduttore sono riuscito a osservare il Sole per oltre i due terzi del diametro e a ridurre l’ingrandimento per adattarlo meglio al seeing diurno. Buoni risultati li ho ottenuti avvitando il riduttore anche a un oculare Tecnosy ED da 25 mm.

7

Per ottenere ingrandimenti più gestibili può essere utile avvitare agli oculari o al naso del CCD un riduttore di focale a doppietto come quello qui mostrato, un GSO rimarchiato TS.

La Barlow integrata nel Quark permette l’uso delle torrette binoculari senza problemi di messa a fuoco. La mia Baader Mark V, ad esempio, richiede solo un modesto aggiustamento del fuocheggiatore. Poiché il visore con gli oculari ha un certo peso, conviene usare un prisma o uno specchio da due pollici per rendere il sistema un po’ più “robusto”, del resto grazie alla Barlow c’è backfocus in abbondanza. Nonostante la lunghezza ottica dei visori binoculari la Barlow telecentrica consente di fruire di un ingrandimento non troppo diverso da quello che si ottiene senza torretta (una Barlow normale avrebbe condotto invece a un ingrandimento ingestibile) e di impiegare su ciascun oculare, volendo, gli stessi riduttori di focale 0.5x con risultati simili a quelli della visione diretta.

 

CONCLUSIONI

Nel listino Daystar il Quark risulta essere il filtro più “economico” tra quelli in catalogo per l’osservazione del Sole in H-alfa e non si può pretendere che esibisca le prestazioni che ci si potrebbe aspettare da un filtro professionale, tuttavia ci sono a mio avviso tutte le premesse perché diventi, come suol dirsi, un “Hot product” nel mercato degli accessori per astronomia, grazie al fatto di potersi impiegare su qualunque rifrattore e a un costo tutto sommato abbordabile.

Essendo un dispositivo recente e probabilmente non ancora abbastanza conosciuto nei suoi pro e contro, è presto per dire se col tempo si renderà necessaria una versione beta e/o raccomandazioni aggiuntive sul suo impiego, certamente il produttore farà tesoro delle esperienze che man mano emergeranno dagli utilizzatori. Sarebbe ad esempio auspicabile che Daystar superasse l’ostacolo costituito dalla Barlow interna un po’ troppo forte, in modo da poter usare il filtro anche con strumenti di focale relativamente lunga senza le limitazioni dovute a un ingrandimento eccessivo. 

Possedendo già un piccolo Lunt 35THa B600 trovo che il Quark lo complementi benissimo, evitandomi così l’acquisto di uno strumento solare di buona apertura che sarebbe stato significativamente più costoso del Quark stesso (un rifrattore “filtrato” da 80 – 100 mm costa infatti tra i 4000 e i 6000 euro). E chi volesse il Quark per farsi un telescopio solare più universale non ha che da impiegarlo con un corto acromatico o apocromatico da 80 0 90 mm di diametro e focale attorno al mezzo metro. Con queste premesse il mio giudizio è certamente positivo.

Il Daystar Quark è coperto da una garanzia di cinque anni contro i difetti di fabbricazione.

 

BIBLIOGRAFIA

I commenti sono disattivati