Giove è largo tre pixel: fotografare i pianeti col telefono

Il tele a cinque ingrandimenti sembra fatto apposta per quello. Puntate il puntino più luminoso della serata, bloccate il fuoco, scattate. Sullo schermo compare una pallina bianca, sovraesposta, liscia come una biglia. Avete fotografato Giove, in senso stretto. Del pianeta però non c’è niente: nessuna banda, nessuna ombra di satellite, nemmeno lo schiacciamento ai poli che si riconosce in qualunque disegno ottocentesco. Stavolta rumore e cielo di città sono innocenti. La colpa è di un numero, e conviene guardarlo subito in faccia.

Un pianeta è molto più piccolo di quanto sembri

Il Fact Sheet della NASA assegna alla Luna un diametro apparente medio all’opposizione di 1896 secondi d’arco, poco più di mezzo grado. Giove, il gigante, ne misura 46,9 nelle stesse condizioni, oscillando fra 50,1 e 30,5 lungo il giro delle opposizioni. Saturno sta fra 14,5 e 19,9, con 18,8 come valore all’opposizione. Marte tocca 25,6 soltanto quando l’incontro è dei migliori, e per la maggior parte del tempo è un terzo di quello. Venere arriva a 66,1, il record del catalogo, però ci arriva quando è una falce sottilissima quasi allineata col Sole.

Fate il rapporto e vi passa la voglia di lamentarvi del vostro obiettivo: il più grosso dei pianeti sta quaranta volte dentro la Luna. Saturno guadagna qualcosa grazie agli anelli, il cui bordo esterno corre a circa 2,25 raggi planetari, quindi il sistema completo occupa poco più di quaranta secondi d’arco nelle notti buone. Restiamo comunque su misure che un occhio nudo classificherebbe come «stella».

Tre pixel, e sono tutti lì

Adesso la scala del vostro sensore. Un file da 12 megapixel è largo 4032 pixel: riportato su un fotogramma pieno formato, ogni pixel vale 8,9 micrometri. Al centro dell’inquadratura un pixel copre 206265 volte quel passo diviso la focale equivalente, e sul tele da 120 millimetri equivalenti il risultato è 15,3 secondi d’arco per pixel.

Da qui il conto si chiude da solo. Giove, al suo meglio, occupa tre pixel. Il disco di Saturno poco più di uno, gli anelli meno di tre. Marte, nell’opposizione più favorevole che vedrete, un pixel e mezzo. La Luna, con lo stesso obiettivo, si distende su centoventi pixel, ed è esattamente il motivo per cui col telefono la Luna riesce mentre i pianeti restano puntini. Scattare a piena risoluzione raddoppia le cifre senza cambiare la sentenza. Sei pixel sono ancora sei pixel.

Qui non manca la luce, manca la scala

Quello che avete imparato sul cielo profondo va messo da parte per una notte. Su una nebulosa il segnale è scarso e la battaglia si combatte accumulando: pose brevi, tante, sommate finché il rumore si ritira. Un pianeta gioca un altro campionato. È illuminato dal Sole in pieno, è vicino, e nel campo del telescopio sembra un lampione. L’esposizione scende a frazioni di secondo, la sensibilità torna al valore base, il rumore smette di essere il protagonista della serata. Cambia il nemico e cambia il mestiere.

Il telefono che guarda dentro l’oculare

L’unico modo per guadagnare scala è anteporre al telefono un’ottica che ce l’ha già. Si chiama ripresa afocale: telescopio e oculare formano un’immagine all’infinito, l’obiettivo del telefono la osserva come osserverebbe un paesaggio lontano, e l’ingrandimento è il rapporto fra la focale del telescopio e quella dell’oculare. Un rifrattore da mille millimetri con un oculare da dieci fa cento ingrandimenti. La scala del pixel si divide per cento: da 15,3 secondi d’arco si passa a 0,15. Giove salta da tre pixel a più di trecento.

Prima di cercare l’oculare più corto del catalogo, due freni. Il primo è la diffrazione, che dipende solo dal diametro dell’obiettivo e vale circa 1,22 volte la lunghezza d’onda divisa per quel diametro: a 550 nanometri, un telescopio da cento millimetri separa dettagli di un secondo e quattro decimi. Dentro i quarantasette secondi d’arco di Giove ci stanno così una trentina di dettagli distinti, e per registrarli bastano due pixel ciascuno. Un disco largo cento pixel contiene già tutto quello che l’ottica sa dare; portarlo a mille significa ingrandire il vuoto. Il secondo freno è la pupilla d’uscita, cioè il diametro dell’obiettivo diviso l’ingrandimento: deve entrare nella pupilla d’ingresso dell’obiettivo del telefono, larga pochi millimetri. Sotto i venti ingrandimenti il fascio è troppo largo e i bordi si spengono.

Resta la parte noiosa, quella che decide davvero la serata. L’asse dell’obiettivo del telefono deve stare su quello dell’oculare entro frazioni di millimetro, e deve restarci mentre il pianeta scorre nel campo. Tenuto a mano è una lotteria che perdete quasi sempre. Un supporto rigido con tre regolazioni indipendenti vale, in questo caso, più di qualunque altro pezzo di attrezzatura.

L’aria fa più danni del cielo chiaro

Il telescopio da cento millimetri promette un secondo e quattro decimi di risoluzione. Se ve li concede lo decide l’atmosfera. L’ESO misura a Paranal, uno dei siti migliori del pianeta, un seeing mediano intorno a 0,64 secondi d’arco, e considera eccezionale il sedici per cento di notti che scendono sotto il mezzo secondo. Quello è il fondo scala dell’umanità, ottenuto a 2600 metri nel deserto di Atacama. Dal vostro balcone, sopra tetti che restituiscono tutto il calore accumulato di giorno, l’immagine di Giove bolle come una moneta sul fondo di una piscina.

Da qui nasce la tecnica che i planetari usano da vent’anni e che il telefono esegue sorprendentemente bene: si registra un video. Sessanta fotogrammi al secondo per due minuti fanno settemila immagini del pianeta, ciascuna congelata in sedici millesimi di secondo, cioè più veloce del tremolio dell’aria. In quel mucchio qualche centinaio di fotogrammi ha beccato l’istante in cui la colonna d’aria sopra di voi si è messa buona. Il software li riconosce, scarta gli altri, somma solo i migliori. Il lucky imaging è il rovescio esatto del live stacking: là si tiene tutto per raccogliere luce, qui si butta via il novanta per cento per raccogliere nitidezza.

Due minuti, poi Giove si è girato

C’è un cronometro che nessuno nomina mai. Giove ruota su sé stesso in 9,9 ore, la giornata più corta del sistema solare. In tre minuti la sua superficie si sposta di un grado e otto decimi di longitudine, che al centro del disco valgono tre quarti di secondo d’arco di spostamento apparente: sotto il seeing di una notte normale, quindi invisibile. A sei minuti la faccenda cambia e la Grande Macchia Rossa comincia a spalmarsi lungo il parallelo. Due o tre minuti di video sono il tetto onesto per Giove. Saturno gira più lento e mostra meno dettagli fini, quindi perdona; Marte, che impiega poco più di ventiquattro ore per un giro, vi lascia lavorare con calma.

Cosa vi portate a casa davvero

In ordine di difficoltà crescente. Le due bande equatoriali di Giove e i quattro satelliti medicei si prendono con un ottanta di diametro e una serata mediocre, ed è il risultato che converte più gente all’astrofotografia planetaria. Gli anelli di Saturno staccati dal disco arrivano poco dopo; la divisione di Cassini pretende aria ferma e almeno un centoventi. La calotta polare di Marte compare solo nelle opposizioni buone, che tornano ogni due anni e due mesi e non sono tutte uguali. Venere dà la fase e nient’altro, il che la rende insieme il bersaglio più facile e il più noioso della lista. Mercurio, basso sull’orizzonte dentro il peggio dell’atmosfera, lasciatelo agli abbonati alla frustrazione.

Il salto vero non è ottico, è di categoria. Nel cielo profondo si combatte contro il buio con la pazienza; sui pianeti si combatte contro l’aria con la velocità. Stesso telefono, stessa notte, due lavori che non si somigliano in niente. E quando l’aria trema al punto che le stelle ballano a occhio nudo, resta un bersaglio grosso duemila secondi d’arco che di tutto questo se ne infischia: puntate la Luna e portate a casa la serata.