GAT - Gruppo Astronomico Tradatese
Lettera n°79
Leonidi 1998

Sommario:



Introduzione

Dedichiamo totalmente questa lettera N.79 alle LEONIDI 1998, nella speranza che il prossimo Novembre 1999 ci porti davvero l'attesa grande tempesta.
Come ben noto, il ritorno al perielio (Febbraio 1997) della cometa Tempel-Tuttle dopo 33 anni, faceva presagire, per il Novembre 1998, anche un grande incremento dell'attivita' delle Leonidi, le meteore associate alla minuscola cometa.
 In sostanza le Leonidi 1998 hanno mostrato due picchi di attivita'. Il primo (400-800 meteore/h secondo i dati visuali dell'IMO), davvero inaspettato come INTENSITA' si e' verificato tra le 2 e le 5 T.U. del 17 Novembre, quindi circa 16 ore PRIMA che la Terra attraversasse il piano della Tempel-Tuttle; proprio l' eccezionalita' di questo picco 'anomalo' ha finito per soverchiare il picco 'normale', a sua volta verificatosi regolarmente nelle ultime ore della notte del 18 Novembre (quindi 6-7 ore DOPO il passaggio della Terra sul piano della cometa.
I molti dubbi sui tempi e le intensita' dei due picchi del 1998 sono comunque stati chiariti da tutta una serie di osservazioni radar realizzate all'Istituto FISBAT di Bologna sotto la guida di G.Cevolani e L.Foschini.
Figura 1

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In base a questi dati (Fig.1) le Leonidi 1998 hanno mostrato due picchi attorno alle 5 T.U. sia di Martedi' 17 che Mercoledi' 18 Novembre (quindi 16 ore prima ed 8 ore dopo il passaggio della Terra sul piano della cometa) entrambi caratterizzati da una grande quantita' di bolidi. In particolare, il picco della mattina di martedi' 17 e' stato, sicuramente, tra i piu' eccezionali che si ricordino per uno sciame meteorico: basti dire che si sono contati ben 34 bolidi con un eco radio superiore a 2 minuti (leggi: m<-5) ed almeno altri 2 con eco maggiore di 4 minuti (leggi: m<-8!) e che il rivelatore e' quasi arrivato alla completa saturazione. La coda autentica 'grandinata cosmica' si e' protratta fin verso le 10 T.U. di Martedi' 17 Novembre, al punto che alcuni bolidi piu' brillanti sono risultati visibili in pieno giorno!
A partire dal primo pomeriggio di Martedi' 17 Novembre, in coincidenza con il tramontare della costellazione del Leone, l'attivita' delle Leonidi ha subito una brusca diminuzione per una decina di ore. Poi, secondo le previsioni, dopo il passaggio della Terra sul piano della Tempel-Tuttle (avvenuto, come detto, alle 19:43 T.U.) il numero di Leonidi ha ripreso ad aumentare sia visualmente che nelle misure radar. Mentre noi del GAT di Tradate, divisi in due gruppi tra Monte San Martino (Valcuvia) e Monte Lema (Val Dumentina) registravamo, a partire dalle 2 T.U., un tasso orario zenitale (ZHR) di rica 60-70 meteore/ora, i conteggi del radar di Bologna risalivano a circa 400 conteggi/ora. Nel contempo, sia visualmente che strumentalmente, il numero di bolidi ridiventava importante: tra le 2 e le 3 il radar di Bologna ne ha colti una dozzina con eco >2 minuti e noi stessi ne abbiamo osservato almeno 3 di m=-5! Verso le 4 il numero visuale di bolidi stava ormai raggioungendo il livello di... guardia, con una frequenza di 1-2 al minuto. Era chiaro che si stava approssimando un nuvo picco di attivita': esso ha raggiunto il massimo attorno alle 5 della mattina del 18 Novembre e si e' mantenuto sostenuto per altre 4-5 ore. Dal grado di saturazione del radar di Bologna si e' potuto stimare, per questo picco,, un'intensita' di circa il 25% rispetto a quello anomalo di 24 ore prima. Ci sono pochi dubbi che sia stato questo il picco teoricamente atteso, con l'unica anomalia di una% di bolidi nettamente superiore alla media (circa il 30% secondo le nostre osservazioni visuali). Queste conclusioni sono coerenti con molte altre misure radar effettuate nel mondo, anche da non professionisti, tipo per esempio, quelle realizzate alla stazione di Roden, in Olanda (Fig.2).
Figura 2

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Previsioni per il 1999

Il doppio picco nell'attivita' delle Leonidi 1998 potrebbe sembrare a prima vista una grande sorpresa. In realta', veramente soprendente e' stata l'INTENSITA' del primo picco, NON il fatto che esso si sia verificato. Questo lo si puo' affermare in base ad un'analisi retrospettiva di quanto successe nel 1965, l'anno che precedette la grande tempesta del 1966 e che si colloca in posizione speculare rispetto al 1998 (essendo da quest'ultimo distanziato di 33 anni esatti).
Questo studio e' stato pubblicato di recente (1997) da P.Brown e J.Jones (Universita' dell'Ontario) e da M.Simek (Accademia delle scienze di Praga). Il team ceco-canadese ha lavorato su 25 anni di dati radar ripresi dal 1960 al 1995 presso la stazione canadese di Springhill e presso la stazione cecoslovacchia di Ondrejov. Ebbene, i risultati relativi al precedente periodo delle Leonidi (1964-1967) appaiono adesso estremamente interessanti (Fig.3).
Figura 3

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Nel 1985, infatti (l'anno, ripetiamolo similare al 1998) le Leonidi produssero una PRIMA notevole pioggia 13 ore PRIMA del previsto, seguita da un SECONDO picco, molto meno intenso, due ore dopo il passaggio della Terra sul piano della Tempel-Tuttle. L'anno seguente (1966), il primo picco e' scomparso, mentre il secondo picco si e' amplificato fino a generare l'ormai famosa grande tempesta. Sono dunque davvero degne di nota le COINCIDENZE TEMPORALI tra le Leonidi 1965 e 1998: allora, infatti, l'attivita' delle Leonidi aumento' senza preavviso con un anticipo (13 ore) in tutto paragonabile a quello dello scorso Novembre (16 ore); segui' (nel 1965) un secondo picco meno intenso, anch'esso anticipato di 3-4 ore rispetto a quello del 1998. Tutto questo potrebbe NON essere un caso, nel senso che, nelle due circostanze, potrebbe essere stata coinvolta la stessa zona di detriti cometari: questa supposizione nasce dal fatto che, in fondo, la Terra ha attraversato il piano orbitale della Tempel-Tuttle con un ritardo, rispetto al passaggio della cometa, paragonabile nelle due occasioni (rispettivamente 1965,5 giorni nel 1965 e 257,3 giorni nel 1998). Se questo ragionamenmto e' corretto aumentano ulteriormente le prospettive per il 1999. Al doppio picco del 1965 segui', infatti, la grande tempesta del 1966 561 giorni dopo il passaggio della cometa. Quest'anno la Terra sfiorera' l'orbita della cometa alle 1h30m T.U. del 18 Novembre, 622,5 giorni dopo il transito della cometa stessa.: la speranza dunque che il debole picco del 18 Novembre 1998 si trasformi in una pioggia di migliaia di meteore e' tutt'altro che aleatoria (anche se bisogna considerare che attualmente la minima distanza Terra-orbita della cometa e' di 0,008 u.a. contro le 0,0035 del 1966)



Indagini chimico-fisiche

La pioggia di LEONIDI del Novembre 1998 e' stata sicuramente la piu' studiata della storia. Scienziati di tutto il mondo si sono mobilitati per coprire al meglio specialmente le ore immediatamente precedenti e seguenti il passaggio della Terra sul piano della cometa (previsto, come noto, per le 19:45 T.U. del 17 Novembre quando la probabilita' di una grande pioggia era, almeno TEORICAMENTE, maggiore). In Europa e Asia e' stato creato il cosiddetto EFN (European Fireball Network), ovvero una rete di una ventina di stazioni osservative dislocate dalla Cina alle Canarie: questo per prolungare al massimo le osservazioni notturne e per bypassare condizioni climatiche eventualmente sfavorevoli. In Europa i risultati piu' spettacolari sono stati ottenuti dalla camera 'fisheye' dell'Osservatorio slovacco di Modra, gestito dall'Universita' di Bratislava, dove, grazie ad un cielo perfettamente sgombro, si sono ottenute pose molto prolungate (fino a 4 ore) nelle quali compaiono centinaia di Leonidi contemporaneamente! Grande e' stato anche l'impegno della DMS edesca (Dutch Meteor Society) che, in collaborazione con gli Osservatori cinesi di Nanjing e Beijing, ha fotografato centinaia di Leonidi presso le due stazioni di Xinlong e Delingha (entrambe favorite da ottime condizioni climatiche). I tedeschi del DMS hanno usato la tecnica del 'diaframma rotante': in parole povere, uno schermo a settori alternativamente opachi e trasparenti posto in rotazione a velocita' nota davanti all'obiettivo della camera fotografica. In questo modo le tracce delle meteore risultano segmentate al posto che continue, col vantaggio che, dal confronto tra la velocita' (nota) del diaframma e la lunghezza dei singoli spezzoni di scia, si puo' risalire alla velocita' della relativa meteora (Fig.4).
Figura 4

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Da qui la conferma, per le Leonidi, di una velocita' molto prossima ai 70 Km/sec, la massima in assoluto per uno sciame meteorico, certamente in grado di giustificarne la ben nota alta luminosita' media. La sovrabbondante presenza di Bolidi con scia persistente nelle Leonidi dello corso Novembre 1998 ha permesso anche di condurre accurati studi spettroscopici sulla loro composizione chimica, sia a Terra sia a bordo di aerei.
A Terra uno degli esperimenti migliori e' stato condotto a Kirtland, in New Mexico, dalla Cornell University sotto il nome di progetto STARFIRE (piu' precisamente S.O.R., ossia Starfire Optical Range). In pratica, per testare le tracce meteoriche, vennero impiegati dei LIDAR, ossia dei radar basati non su radioonde ma su luce laser: la tecnica consiste nello sparare un raggio laser ad una determinata frequenza (scelta in base al tipo di elemento chimico che si vuole testare) e nel raccoglierne, con un sistema ottico, il segnale eventualmente riflesso dal materiale meteorico. Nel caso specifico dell'esperimento STARFIRE vennero usati due LIDAR: uno al Sodio (per misurare la presenza e la quantita' di questo elemento, tipico della polvere silicatica)) ed uno a vapori di Rame (CVL, ossia Copper Vapor Laser) in grado di rilevare genericamente la polvere. Molte (una dozzina) tra le tracce piu' persistenti (il record e' di 30 minuti!) hanno 'risposto' ad entrambi i LIDAR. In un piccolo numero di casi, pero', si sono osservate tracce completamente 'trasparenti': l'interpretazione piu' immediata e' che si sia trattato di particelle costituite totalmente di ghiaccio andato in fase vapore durante l'entrata in atmosfera.
Per quanto riguarda gli esperimenti aerei, e' stata allestita la cosiddetta Leonid Multi Instrument Aircraft Campaign, incentrata su un volo combinato di due aerei: l' ELECTRA della Lockheed e il FISTA (Flying Infra-Red Signature and Targeting Aircraft) della aviazione americana. Entrambi gli aerei si sono sollevati dalla citta' giapponese di Okinawa per un volo di 8 ore, a cavallo del momento in cui la Terra attraversava il piano della Tempel-Tuttle (19:45 T.U.). La scelta del Giappone e' stata imposta dal fatto che in quella zona del pianeta le condizioni osservative erano teoricamente ottimali, con la costellazione del Leone (quindi il radiante delle Leonidi) quasi allo zenit attorno alle 20 T.U. A bordo c'erano 28 scienziati di 7 paesi piu' una troupe della televisione giapponese. Il programma era quello di studiare in maniera intensiva le Leonidi incontrate durante il volo (con una situazione ottimale in caso di vera e propria 'tempesta'!) con varie tecniche fotografiche (una camera fisheye dell' Universita' dell' Illinois, un'intensificatore di immagini del centro Ames della NASA) e spettroscopiche (uno spettrografo UV/Visibile dell'Universita' inglese di Anglia, uno spettrografo IR dell'Universita' di San Francisco). In piu', a bordo di ELECTRA, c'erano due LIDAR (ossia radar a laser) al Ferro, per misurare l'eventuale presenza di questo elemento nelle tracce meteoriche: la tecnica consisteva nello sparare impulsi nella banda UV vicina, nell'eccitare eventuali atomi di Ferro e nel raccoglierne (con un apposito telescopio) la luce riemessa per fluorescenza.
Le camere ottiche puntate nella direzione del radiante allo zenit hanno misurato un tasso di circa 300 Leonidi/ora, in buon accordo con le gia' ricordate stime dell'I.M.O. (International Meteor Organization).
Lo spettrometro UV/visibile ha raccolto una cinquantina di spettri a buona risoluzione, dominati dalle bande tipiche degli elementi della polvere meteorica (Sodio, Magnesio, Ferro) ma anche dalle emissioni delle principali molecole atmosferiche (Ossigeno ed Azoto) eccitate del violento riscaldamento per attrito (Fig.5).
Figura 5

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Questo non solo ha permesso di fare una stima delle temperature del plasma meteorico, ma anche di chiarire il perche' delle due colorazioni tipiche, rosso e blu-verde, delle scie piu' persistenti. Il rosso (6200-6700 A) e' prodotto dall'eccitazione termica dell'Azoto atmosferico, mentre il verde-blu (5577 A) e' legato all' Ossigeno (un po', insomma, come nelle aurore boreali, con la differenza che in queste, il meccanismo di eccitazione non e' termico: le aurore sono infatti prodotte dall'interazione dell'atmosfera terrestre con il vento solare). A ben guardare, pero', e' la colorazione rosso-arancio a dominare nelle Leonidi piu' luminose: la logica (raccolta dai dati spettroscopici!) ci costringe a supporre che grande sia l'influenza dei metalli (Sodio e Magnesio) si cui sono ricche le polveri. In fondo, e' ben noto che, se bruciati su fiamma al elevata temperatura, i sali di sodio emettono luce gialla, mentre quelli di Magnesio emettono luce rossa: esattamente quello che succede nella scia di una Leonide nel momento dell'attrito AD ALTA VELOCITA' (70 km/sec) con l'atmosfera terrestre.
Lo spettrometro Infrarosso ha invece lavorato per la prima volta nella regione di 1-3 microns alla ricerca di molecole organiche (o loro frammenti di dissociazione termica) di possibile origine cometaria: si tratta di un'indagine molto complessa i cui risultati saranno resi noto solo tra alcuni mesi.
I due LIDAR a Ferro hanno intercettato la bellezza di 30 tracce meteoriche, contro le 1-2 di una normale notte osservativa, il che e' come dire che hanno individuato in questi 30 casi una composizione estremamente ricca di Ferro. In realta' sarebbe meglio dire che il Ferro era il componente UNICO presente: altrimenti non si spiegherebbe come mai, eliminando dal LIDAR il segnale in grado di entrare in risonanza il Ferro, si sia perso qualunque altro genere di risposta (compresa la semplice riflessione tipica della polvere).
In definitiva i dati spettroscopici preliminari sulle Leonidi dello scorso Novembre sono certamente compatibili con altre analisi spettroscopiche che da vent'anni si conducono sugli sciami di 'stelle cadenti'. In alcuni casi l'origine cometaria e' evidente: parliamo delle particelle di pura polvere (ossia ricche di Sodio e Magnesio) o, addirittura, costituite integralmente da ghiaccio (tipo quelle individuate dall'esperimento STARFIRE). Piu' difficile giustificare invece l' esistenza di particelle di polvere in cui e' presente anche una componente ferrosa ma, soprattutto, le particelle di Ferro PURO.


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