Hunting for M101, the Pinwheel Galaxy

A caccia di M101, la galassia "Girandola"

Questa è un po' la cronaca di una lunga notte trascorsa a lottare con la mia attrezzatura e con un cielo che come sempre, per quanto sereno e limpido, mi ha dato del filo da torcere a causa dell'inquinamento luminoso, per una volta dovuto anche a una luna eccezionalmente brillante. 
Una premessa indispensabile: questo lunghissimo post è rivolto a coloro che sono completamente digiuni di astrofotografia e sono curiosi di avere qualche informazione in più sul dietro le quinte di queste immagini. Se vi siete cimentati con questo tipo di fotografia è assai probabile che diate per scontati i contenuti del papiro che mi accingo a scrivere.

M101, o "Girandola", è una galassia distante ben 21 milioni di anni luce da noi e già l'idea di poter catturare con la mia macchina fotografica un oggetto così lontano nello spazio (e nel tempo) mi appare in qualche modo vertiginosa.
È quel tipo di vertigine e meraviglia che ho provato la prima volta quando sono riuscito a fotografare Saturno coi suoi anelli con un unico scatto della mia Canon e quasi non credevo ai miei occhi: non era tanto l'idea di poter vedere un pianeta senza telescopio, averlo quasi a portata di mano - in fondo siamo abituati a osservare Venere e Marte nei nostri cieli a occhio nudo e certo, Saturno è parecchio più lontano, ma tutto sommato perché no - era più il fatto di poter addirittura distinguere gli anelli, una cosa che lipperlì mi era sembrata del tutto incredibile e innaturale (me lo sembra ancora oggi), una specie di effetto speciale.
E invece.

Saturno
Saturno fotografato con una reflex digitale e un obiettivo con una lunghezza focale di 500mm

Ho provato quella medesima meraviglia ancor più una seconda volta quando ho fotografato Andromeda: non un oggetto del nostro sistema solare, e nemmeno della nostra galassia, ma addirittura qualcosa che sta infinitamente più in là, davvero nello spazio profondo, a cinque milioni di anni luce.
Cinque milioni di anni luce! Un abisso.

Nel mio ordine naturale delle cose, un conto è vedere questo tipo di immagini sui libri o su internet e sapere che sono state catturate con potenti telescopi, o da sensori a bordo di satelliti spediti nello spazio: lo do per scontato, è quel che mi aspetto. Non ne comprendo fino in fondo il significato, ma mi sembra in qualche modo rientrare nel modo normale di percepire le cose dell'universo intorno a me: mi affido a tecnologia aliena alla mia quotidianità e ne accetto con meraviglia i misteri e i meccanismi.
Altra cosa è che a portarmi l'universo in casa sia la reflex che è nelle mie mani e che, fino a ieri, usavo per fotografare i paesaggi di casa mia e i figli che giocano sulla neve; al più la Luna, che tutto sommato è lì a tre giorni di viaggio umano e risplende nel cielo a portata di dito.

M101, la galassia Girandola, si trova a una distanza quattro volte maggiore di Andromeda e il sensore della macchina fotografica, nell'immortalarla, fa in realtà un viaggio nel tempo fino al Neogene, un'epoca nella quale i continenti terrestri nemmeno si trovavano dove sono oggi. Ogni volta che ci penso mi sembra pazzesco.
M101 è uno di quegli oggetti che compaiono spesso nelle belle astrofoto ed è ambita un po' da tutti coloro che si cimentano in questa attività, anche perché è la tipica galassia delle nostre fantasie: a forma di spirale e orientata perpendicolarmente alla direzione di osservazione, così che possiamo distinguerne perfettamente i raggi in allontanamento dal centro col caratteristico andamento rotatorio.

La grande distanza e la scarsa luminosità apparente di M101 (che è totalmente invisibile a occhio nudo ed estremamente "piccola" anche nell'inquadratura di teleobiettivi molto potenti) d'altre parte fanno sì che non sia affatto un oggetto adatto ad essere ripreso con una normale macchina fotografica senza perlomeno disporre di un buon telescopio amatoriale. Riuscire a catturarla a meno dei tradizionali strumenti usati dagli astrofotografi per andare a caccia di oggetti nello spazio profondo, come un "cercatore", un "go to" e un'autoguida collegata a un pc, ma affidandosi solo a riferimenti osservabili a occhio nudo e a qualche software gratuito di localizzazione, è una sfida che richiede una certa esperienza e un bel po' di studio, pazienza e fortuna, tanto più se il cielo con cui si ha a che fare non è perfettamente limpido e buio.
Insomma, un'ottima prova per spingere al limite le possibilità offerte da un'attrezzatura fotografica tradizionale e avventurarsi in un affascinante viaggio nello spazio.

Raccontare come ho fotografato M101 è anche un po' un pretesto per spiegare tutto il lavoro e lo studio dietro le quinte di immagini come questa, o per meglio dire quel che accade prima di iniziare a scattare le innumerevoli foto da elaborare poi al computer per produrre il risultato finale.
Ché di tutorial che spiegano come arrivare a produrre l'immagine di una galassia o di una nebulosa elaborando sequenze di centinaia di fotografie se ne trovano a dozzine su internet, ma di tutte le pene a monte se ne parla molto meno e perlopiù ci si imbatte nelle recensioni delle attrezzature utilizzate.

Il set up completo per una sessione fotografica di questo tipo mi richiede, bene che vada e ad esser fortunati, almeno un paio d'ore, dopodiché, a seconda del tempo a disposizione per le riprese, ogni tanto in corso di nottata è bene dare un'occhiata allo stato dell'arte e, se è il caso (lo è sempre), aggiustare il tiro, il che può nuovamente richiedere altro tempo speso al buio e al freddo (la migliore stagione per l'astrotofografia è l'inverno) a litigare con la tecnologia.
Queste fasi sono di norma assai accelerate avendo a disposizione una costosa montatura equatoriale motorizzata e un sistema di "go-to" per orientarsi nel cielo, il cui scopo è automatizzare gran parte delle complesse operazioni preliminari che tocca invece affrontare passo a passo con pazienza a chi, come me, dispone solo di un normale e molto più economico astroinseguitore, un oggetto di cui ho scritto nel mio post precedente e che è il minimo strumento indispensabile per chiunque si avvicini a questo tipo di fotografia. 

In sintesi, le attività di preparazione comprendono l'individuazione della regione di cielo dove si trova l'oggetto da fotografare, M101 in questo caso, l'orientamento polare dell'astroinseguitore, il bilanciamento dell'attrezzatura fotografica su di esso e il corretto posizionamento dell'inquadratura, operazioni tutte interdipendenti fra loro che devono essere ripetute più volte fino trovare l'assetto complessivo ottimale, perché ciascuna ha effetto su tutte le altre.

Orientamento generale
Il primo passo è ovviamente capire in quale regione di cielo si trova M101 che - lo ricordo ancora una volta - è invisibile, sia a occhio nudo che al sensore della macchina fotografica, per quanto si possano spingere gli ISO a valori estremi. In altre parole, è necessario individuare a quali punti di riferimento nel cielo, ovvero stelle visibili, affidarsi per circoscrivere la zona verso cui puntare l'obiettivo. Un'operazione che nella notte limpida di un deserto o di un rifugio in montagna a tremila metri sarebbe pressoché immediata, nell'atmosfera luminosa di una qualunque cittadina della Pianura Padana, a pochi chilometri da una metropoli come Milano, può rivelarsi un incubo anche in una serata di cielo perfettamente sereno.

Dalla terrazza di casa mia, in nottate particolarmente eccezionali, ad essere ottimisti posso forse contare un centinaio di stelle visibili a occhio nudo in mezzo a una volta celeste che assume un colore giallognolo tendente al grigio scuro. La maggior parte di queste stelle è concentrata attorno alla costellazione di Orione, il riferimento più evidente; di solito riesco anche a distinguere Cassiopea, l'Orsa Maggiore (a fatica), il pentagono dell'Auriga (ancora più a fatica) e qualcosa in più in ordine sparso.
La Stella Polare, fondamentale per allineare l'astroinseguitore e poter avviare la sessione fotografica, appare come un minuscolo puntino la cui luce debolissima va e viene: sapendo dove cercarla e concentrandomi, riesco a vederla soprattutto con le luci del tramonto, anche perché è la sola ad essere distinguibile in quella zona di cielo. Col cannocchiale di puntamento in dotazione all'astroinseguitore è un po' più facile individuarla.

Per capire dove si trova M101, o qualunque altro oggetto, e orientare di conseguenza l'obiettivo della macchina fotografica mi affido a ben tre soluzioni: Stellarium, forse il software gratuito più diffuso e completo per orientarsi nel cielo, distribuito open source per tutte le piattaforme; Sky Safari Pro, una app a pagamento disponibile sia per Android che per iOS: non è particolarmente economica, ma per orientarsi a vista sul campo è pressoché indispensabile, almeno per tentare di fotografare oggetti come M101; infine, Astrometry.net, un sito web che consente di caricare le fotografie scattate alle stelle e di localizzarle nel cielo con estrema precisione, etichettando tutti i corpi celesti che riconosce direttamente sulla fotografia caricata.

Per studiare e circoscrivere la regione di cielo dove cercare M101 preparo la mia sessione fotografica con Stellarium selezionando la galassia nel suo infinito database di oggetti celesti e verificando la traiettoria che seguirà nel cielo durante la notte, per capire dove "guardare" e quali siano le ore migliori per fotografarla. Devo infatti considerare che abbassandosi sull'orizzonte più o meno sotto i 35° di declinazione l'inquinamento luminoso è troppo elevato e la luce diffusa brucia letteralmente le foto: devo quindi prendere nota di quali siano le ore notturne nelle quali M101 è alta a sufficienza nel cielo in modo che la regione nella quale si trova sia inquinata il meno possibile dalla luminosità urbana.
Stellarium riporta con precisione il movimento nel cielo di qualunque astro in base alle coordinate GPS dell'osservatore, per qualunque data e orario, istante per istante, restituendo un'immagine del cielo simulata persino (volendo) in condizioni di inquinamento luminoso e di luce diffusa naturale, ad esempio per la presenza della Luna. I dati relativi all'inquinamento luminoso urbano vengono attinti da un database open source e utilizzati per adattare il rendering di conseguenza.
In pratica, Stellarium può simulare quello che un osservatore dovrebbe vedere a occhio nudo in base alla sua localizzazione, oppure dare una visione di tutto il firmamento teoricamente osservabile in condizioni ideali.
Soprattutto, è possibile impostare il tipo di sensore e la lunghezza focale utilizzati per le fotografie per fargli calcolare il rettangolo dell'inquadratura e tracciarlo nel cielo, in modo da avere un'idea precisa di cosa dovrebbe vedersi nello schermo della macchina fotografica, o di come vada orientata l'inquadratura per ottenere l'immagine desiderata. Una funzione eccellente per centrare perfettamente la foto. 

Con Stellarium posso dunque farmi un'idea di cosa dovrei vedere sul display all'orario esatto nel quale punterò la macchina fotografica verso la regione di cielo dove si trova M101. Simulo inizialmente l'inquadratura con la massima ampiezza a disposizione: poiché uso uno zoom 150-600mm, parto da 150mm per allargare il campo visivo il più possibile, sperando che rientrino un po' di stelle visibili a occhio nudo sufficienti a consentirmi un orientamento di massima dell'inquadratura, per poi stringere progressivamente nel cielo buio fino alla massima estensione focale di 600mm. 
Pur non essendo utile per orientarmi a occhio nudo, studio bene anche cosa dovrei vedere a 600mm di lunghezza focale in condizioni di cielo perfetto, in modo da avere un'idea precisa della distribuzione locale delle stelle e delle geometrie maggiormente caratteristiche di quella piccola porzione di cielo, perché mi servirà più avanti per raffinare l'inquadratura finale con un altro metodo di ricerca.

Stellarium
Simulazione con Stellarium dell'inquadratura a 150mm centrata su M101 in presenza di inquinamento luminoso
Stellarium 600mm
Simulazione dell'inquadratura a 600mm centrata su M101, senza inquinamento luminoso
Stellarium 600mm
Simulazione dell'inquadratura a 600mm centrata su M101 con cielo limpido

La prima figura è quello che dovrei vedere sul display della macchina fotografica con la focale a 150mm, ovvero quello che in teoria dovrei vedere a occhio nudo puntando la regione dove si trova M101, ed è fondamentale per iniziare a orientarmi nel cielo.
La seconda figura è quello che dovrei vedere scattando una foto con la focale a 600mm, ovvero quello che il sensore della macchina dovrebbe essere in grado di fotografare al massimo ingrandimento a prescindere dall'inquinamento luminoso e che mi servirà come riferimento per l'inquadratura finale.
La terza figura è la più ottimistica, ovvero quello che dovrei vedere in una fotografia a 600mm se il cielo fosse perfettamente limpido: è sempre utile per avere un quadro completo del contesto di riferimento, anche perché fra la simulazione e la realtà sul campo potrebbero esserci differenze significative in quel che vedo e non vedo, per mille ragioni.
Nella seconda e nella terza figura è importante notare che Stellarium mostra M101 anche se, come detto, la galassia non è in realtà visibile. È però possibile simularne il posizionamento nell'inquadratura per avere un'idea di come aspettarsi la foto finale. 

Dopo essermi dunque fatto un'idea precisa di come orientarmi e di come dovrebbero essere posizionate le stelle nelle mie inquadrature, con le prime luci del tramonto passo a occuparmi del set up dell'attrezzatura.

Allineamento polare e bilanciamento
Se l'oggetto da fotografare tramonta nelle prime ore della serata, la parte di set up dell'attrezzatura e di ricerca dell'inquadratura rischia di fatto di essere ben più lunga del tempo effettivo speso per le fotografie vere e proprie. Per fortuna M101 è un oggetto detto "circumpolare", ovvero che ruota attorno alla Stella Polare senza mai tramontare, e di conseguenza durante la notte si hanno a disposizione molte ore per il suo inseguimento.

Partiamo dall'inventario: un treppiede, il più robusto e stabile possibile; un pesante astroinseguitore che deve essere orientato in modo da centrare al millimetro la Stella Polare all'interno di un reticolo visibile attraverso un piccolo cannocchiale; una staffa rotante montata sull'astroinseguitore, a un'estremità della quale viene agganciata la macchina fotografica da orientare con precisione verso la galassia che, ricordiamolo, è in costante movimento nel cielo; un paio di contrappesi montati all'altra estremità e trasversalmente, il cui scopo è bilanciare perfettamente il peso della macchina fotografica in modo che la rotazione della staffa con tutto il suo carico avvenga senza alcuna frizione e senza sforzare il motore dell'astroinseguitore; una staffa secondaria per agganciare il cellulare alla macchina fotografica e poter usare con facilità le app necessarie, tenendolo orientato nella direzione dell'inquadratura; cavi, cavetti, power bank, telecomandi, ecc.

Astroinseguitore

Astroinseguitore, staffa rotante e un contrappeso per bilanciare la macchina fotografica

Dell'uso dell'astroinseguitore ho già raccontato sommariamente nel post precedente e non torno dunque in questa sede. D'inverno, avvolgo anche una fascia riscaldante all'obiettivo della macchina fotografica per evitare che durante la notte si formi condensa, o peggio ghiaccio, sulla lente, compromettendo le fotografie.
Poiché inoltre una sessione fotografica può durare diverse ore, piuttosto che affidarmi alle batterie preferisco collegare l'astroinseguitore, la macchina fotografica, la fascia riscaldante ed eventuali altri accessori a un potente power bank da 50.000 mAh, per non rischiare di rimanere a secco in corso di nottata e buttar via l'intera sessione.

Non esiste una sequenza ideale per preparare l'attrezzatura fino a raggiungere bilanciamento, puntamento polare e inquadratura perfetti, e ogni astrofotografo ha la propria ricetta, funzione dell'esperienza personale e dell'attrezzatura con cui deve venire a compromessi. Da quel che ho appreso nelle mie scorribande fra i tutorial disponibili sul web, alcuni preferiscono come prima cosa orientare l'astroinseguitore puntando la Stella Polare e dedicarsi poi al bilanciamento e all'inquadratura, altri fanno prima un'inquadratura di massima e bilanciano la struttura, e poi puntano la Polare: quel che è certo è che ogni volta che si aggiusta il tiro con una delle operazioni l'effetto collaterale è modificare l'assetto complessivo raggiunto con le operazioni fatte precedentemente, in una continua ricerca di equilibrio che spesso diventa estremamente frustrate, soprattutto quando un oggetto è difficilissimo da inquadrare, come è il caso della galassia M101.
In uno scenario nel quale l'obiettivo finale è centrare un oggetto invisibile a occhio nudo e di dimensioni ridottissime all'interno dell'inquadratura di un pesante teleobiettivo da 600mm, con diversi chili di attrezzatura che devono essere perfettamente bilanciati, in precario equilibrio su un treppiede che monta un motore delicatissimo, qualunque minimo intervento che sposti anche solo di qualche millimetro la macchina fotografica si traduce in una variazione significativa dell'assetto generale e dunque dell'inquadratura, del puntamento polare e del bilanciamento della struttura. Un incubo, insomma.

Di norma inizio la fase di preparazione dell'attrezzatura un po' prima del tramonto del sole per alcune ragioni, prima fra tutte che c'è ancora luce ed è tutto più facile. La seconda ragione è che le operazioni di allineamento dello strumento alla Stella Polare, affinché il suo moto rotazionale sia perfettamente sincronizzato con la rotazione terrestre, sono molto più facili al crepuscolo quando la Polare è fra le prime stelle ad apparire ed è facilmente identificabile. Se il cielo è limpido, con l'avanzare dell'oscurità è assai più difficile distinguerla da eventuali stelle vicine  attraverso il cannocchiale dell'astroinseguitore, nel cui reticolo deve essere posizionata con precisione.

Allineare l'astroinseguitore alla Stella Polare è indispensabile per il corretto funzionamento dello strumento ed è uno dei fattori alla base del successo di un'astrofotografia. Va fatto ad ogni sessione fotografica utilizzando il piccolo cannocchiale inserito al suo interno e qualunque operazione successiva si vada a effettuare che comporti avere a che fare con il treppiede, spostare la macchina fotografica, provare le inquadrature, regolare il bilanciamento, eccetera, inevitabilmente modifica, talvolta significativamente, quel prezioso allineamento.
Scegliere dunque se effettuare l'allineamento polare prima di occuparsi del bilanciamento e dell'orientamento della macchina fotografica, o successivamente, dipende da molti fattori, dall'esperienza con la propria attrezzatura e, in ultima analisi, dal mood della serata.
Di norma io faccio subito un rapido allineamento prima ancora che la Stella Polare sia visibile, affidandomi a una app per individuare le stelle nel cielo e in virtù del fatto che la Polare ha una posizione pressoché fissa. Mi basta quindi verificare la direzione approssimativa in cui si trova dalla mia posizione e orientare di conseguenza il treppiede affinché il cannocchiale dell'astroinseguitore punti in quella direzione. Posso così mettere a terra tutta la struttura e occuparmi poi delle altre operazioni cercando di essere il più morbido possibile nel fissare il resto delle componenti.
In questo modo, qualunque correzione successiva dell'allineamento polare io vada a effettuare non necessita di spostare il treppiede, già orientato nella giusta direzione. In ogni caso, indipendentemente da quando e quante volte verifichi l'allineamento durante le operazioni di set up dell'attrezzatura, se possibile faccio sempre un'ultimo controllo prima di avviare l'astroinseguitore.

Mi dedico quindi a un primo bilanciamento della struttura. Estendo al massimo lo zoom e punto la macchina fotografica nella direzione approssimativa dove, in base alle verifiche su Stellarium, mi aspetto di trovare M101 quando inizierò le riprese, così da avere un assetto simile a quello definitivo. Sposto quindi i contrappesi alla ricerca del bilanciamento perfetto che permetta al sistema formato con la macchina fotografica e la staffa di ruotare sull'asse dell'astroinseguitore senza sforzare il motore.
Questa ricerca di equilibrio è assai critica e va fatta il più accuratamente possibile. L'intero sistema deve ruotare liberamente senza alcuno sforzo e senza "cadere" in alcuna direzione, altrimenti il motore dell'astroinseguitore, nella migliore delle ipotesi, procederà a scatti per forzare la rotazione e nella peggiore rischierà di danneggiarsi.

Dalle foto seguenti è evidente che a seconda dell'orientamento della macchina fotografica e dell'estensione dello zoom il bilanciamento della struttura cambia completamente: basta uno spostamento millimetrico della macchina per compromettere la posizione di equilibrio e dover spostare di conseguenza i contrappesi. Ne consegue anche che il bilanciamento andrà verificato e corretto a seguito dell'inquadratura definitiva, fatta più avanti in corso di serata.
Preferisco comunque cercare fin da subito un assetto prossimo a quello finale, in modo da intervenire successivamente con aggiustamenti il più possibile contenuti e potermi nel frattempo dedicare alle altre operazioni preliminari.

In sostanza, quel che faccio è cercare un assetto complessivo della struttura con un approccio progressivo, intervenendo più volte su ciascuna componente con affinamenti incrementali. 

Set-up dell'attrezzatura
Macchina fotografica, astroinseguitore e contrappesi: un bilanciamento complesso da risolvere

Appena la Stella Polare è visibile passo all'allineamento effettivo dell'astroinseguitore, che sostanzialmente consiste nell'orientare lo strumento con precisione millimetrica in modo che la stella vada a posizionarsi in un punto specifico del reticolo impresso all'interno del cannocchiale polare. La posizione della stella nel reticolo dipende da data, ora e coordinate GPS locali, e di norma si ricava utilizzando una app per cellulare rilasciata dal produttore dell'astroinseguitore. Io mi affido a una app universale e gratuita che indica la posizione della Polare nei differenti reticoli dei modelli più diffusi.
L'allineamento viene effettuato agendo su viti micrometriche che spostano l'orientamento dell'astroinseguitore sugli assi orizzontale e verticale, e serve a far sì che il movimento di rotazione dello strumento, e di conseguenza della macchina fotografica, sia perfettamente sincrono con quello della rotazione terrestre, così che l'inquadratura rimanga centrata sull'oggetto da fotografare durante tutta la sessione di ripresa.

Nella figura seguente si vede il reticolo impresso nel cannocchiale polare e il corrispondente punto nel quale devo posizionare la Stella Polare, rappresentata da una croce gialla, nell'istante in cui ho effettuato lo screenshot della mia app.
Effettuare l'allineamento polare richiede tempo le prime volte, ma con un po' di esperienza si impara a fare piuttosto rapidamente. 

StarAdventurer 2i
Reticolo del cannocchiale polare e confronto con l'app per il posizionamento della Stella Polare

Ricerca dell'inquadratura
Aspetto dunque che il cielo sia buio a sufficienza e inizino a vedersi le stelle, e mi occupo dell'inquadratura definitiva, iniziando dalla minima lunghezza focale disponibile sullo zoom utilizzato, 150mm, corrispondente al più ampio campo visivo possibile.
Per orientare la macchina fotografica correttamente mi affido a SkySafari Pro, una app installata sul cellulare che consente di individuare la posizione di stelle e oggetti celesti con buona precisione semplicemente puntando la fotocamera verso il cielo. Per essere certo di puntare la macchina fotografica con analoga precisione, aggancio il cellulare al corpo macchina con una staffa apposita e allineo la fotocamera del telefono parallelamente all'obiettivo della Canon, in modo che inquadrino la medesima regione di cielo.

Seleziono quindi M101 dal database di SkySafari e localizzo la galassia seguendo le indicazioni fornite dalla app, orientando di conseguenza il sistema macchina fotografica + cellulare montato sulla staffa dell'astroinseguitore.
Come in Stellarium, in SkySafari è possibile impostare i parametri della propria macchina fotografica e dell'obiettivo utilizzato, così che la app simuli l'inquadratura nel cielo in base alle varie lunghezze focali. Mi sposto dunque finché SkySafari non indica una centratura perfetta su M101 dell'inquadratura a 150mm. 
Nella figura seguente si vede uno screenshot di SkySafari con la simulazione dell'inquadratura per le focali a 150 e 600mm centrate sulla galassia M101: in questo momento la macchina fotografica e il cellulare stanno puntando perfettamente  la galassia, almeno teoricamente (per comodità il cellulare è orientato orizzontalmente).

SkySafari Pro
Puntamento di M101 con SkySafari Pro e simulazione delle inquadrature a 150 e 600mm

La precisione del puntamento è solo teorica perché l'allineamento degli strumenti in realtà non è mai perfetto, ma solo approssimato: nella migliore delle ipotesi M101 è probabilmente da qualche parte dentro l'inquadratura, ma in generale potrebbe essere solo nelle vicinanze.
Soprattutto, per quanto M101 possa essere all'interno dell'inquadratura, a meno di una centratura assolutamente precisa, portando la focale a 600mm sicuramente ne rimarrà fuori poiché il campo visivo andrà parecchio a restringersi.

A questo punto viene in soccorso lo studio preliminare fatto su Stellarium: è necessario capire esattamente cosa stiamo inquadrando con la macchina fotografica e confrontarlo con quello che ci aspettiamo, considerando che in teoria l'inquadratura corrente trovata seguendo le indicazioni di SkySafari dovrebbe coincidere con quella simulata su Stellarium, ovvero dovremmo vedere esattamente le stesse stelle nella stessa posizione. 
Un primo confronto possiamo farlo direttamente con le stelle visibili nel display della macchina fotografica, ma se la regione è particolarmente buia o affetta da inquinamento luminoso potremmo non avere riferimenti visibili a sufficienza (che è poi la condizione più frequente). In questo caso è necessario scattare una prima foto a ISO elevati abbastanza da catturare più stelle di quante possiamo vederne a occhio nudo. Di solito basta uno scatto fra ISO800 e ISO1600 con esposizione di qualche secondo, ma va tenuto conto che le stelle si muovono e dunque delle due l'una: o si alzano gli ISO e si accorcia il tempo di esposizione, ma la foto potrebbe rimanere bruciata dall'inquinamento luminoso, o si tengono gli ISO più bassi e va allungato il tempo di esposizione mettendo in funzione l'astroinseguitore, sperando che sia ancora allineato alla Stella Polare e che i nostri movimenti per orientare la macchina fotografica non lo abbiano spostato. Se nella foto le stelle lasciano scie luminose significa che lo strumento ha perso l'allineamento e va dunque ricalibrato.
In generale, questo è comunque sempre un buon momento per verificare l'assetto, prima di perfezionare l'inquadratura, e da qui in avanti va preso in considerazione di lasciare l'astroinseguitore in funzione, sebbene spostare la macchina fotografica mentre lo strumento è in movimento possa non essere un'ottima idea a causa del rischio di interferire con il motore.

Il problema è che trovare l'inquadratura perfetta per affinamenti successivi richiede tempo, numerose fotografie e confronti, ma in quel medesimo tempo le stelle si spostano nel cielo e cambiano posizione anche a distanza di pochissimi minuti. Diventa dunque difficilissimo correggere l'inquadratura sulla base di un riferimento puntuale, se quello stesso riferimento si sta muovendo mentre cerchiamo di capire di quanto siamo spostati dal punto atteso.
Mantenendo invece in funzione l'astroinsegutore, perlomeno la macchina fotografica continua a puntare le stesse stelle indipendentemente dallo scorrere del tempo e ogni volta che si torna sull'inquadratura questa è rimasta invariata rispetto alle stelle che stiamo osservando, facilitando assai la procedura.

Confrontando dunque la foto appena scattata con la simulazione di Stellarium dovremmo poterci fare un'idea immediata di "dove siamo", o perlomeno capire se e quanto siamo centrati rispetto alle attese, o se siamo altrove.
La verità è che in assenza di riferimenti evidenti, come è il caso della regione nei pressi di M101, far centro al primo colpo in un cielo inquinato come quello di una normale area urbana richiede molta, molta fortuna.

E quindi, se siamo altrove, dove siamo? E come facciamo a spostarci dove dovremmo essere? Quel che sappiamo è che grazie a SkySafari non dovremmo essere molto lontani da M101: magari la macchina fotografica o l'inquadratura sono inclinate di un qualche grado rispetto alla simulazione di Stellarium e non riusciamo a riconoscere le stelle; magari le stelle indicate da Stellarium non sono in realtà visibili e viceversa quelle che vediamo nella nostra fotografia non sono state considerate da Stellarium; magari il segnale GPS catturato da SkySafari non è preciso a sufficienza e sta indicando una direzione sbagliata.
In ogni caso, è frequente il caso in cui non riusciamo a riconoscere il contenuto della nostra foto rispetto alla regione di cielo che Stellarium ci ha mostrato nello studio preliminare, magari anche solo perché ci sono parecchie stelle, più di quante ci aspettassimo, e facciamo fatica a trovare corrispondenza fra il modello teorico e l'esperienza sul campo.

La risposta, ovvero la localizzazione precisa della nostra fotografia, ce la dà Astrometry.net, un sito che permette di caricare una foto del cielo stellato, mappandola con gran precisione ed etichettando le stelle all'interno della fotografia, restituendo infine il posizionamento esatto dell'inquadratura.
L'ideale sarebbe scaricare la foto in formato jpg dalla macchina fotografica, o trasferirla via wi-fi, per caricarla sul sito attraverso il computer, ma è molto più rapido (e soprattutto funziona!) fotografare direttamente col cellulare la preview sullo schermo della macchina fotografica e caricare la foto così acquisita direttamente sul sito usando il browser del telefonino. Non è agevole, ma sicuramente è molto più efficiente.
Astrometry.net è abbastanza potente da riuscire a catalogare le stelle anche con una orribile "foto di foto di un display" scattata al buio con questo metodo. Grandioso!

Viewfinder Canon 90D
Col cellulare scatto una foto al display della reflex per caricare su Astrometry.net la foto del cielo appena catturata
Astrometry.net
Localizzazione della foto effettuata su Astrometry.net

Da qui in avanti procedo per approssimazioni successive: Astrometry.net mi indica dove sono e posso fare un confronto preciso con il quadro di riferimento generale su Stellarium, e capire anche come è inclinata la mia inquadratura rispetto a quella simulata in fase preliminare.
Sposto quindi delicatamente la macchina fotografica e l'inquadratura un po' alla volta (l'allineamento polare, maledizione! L'astroinsegutiore in funzione, accidenti!...), scattando una foto a ogni spostamento e confrontando il risultato di Astrometry.net con Stellarium, muovendomi di stella in stella in modo che i miei riferimenti visibili vadano via via ad allinearsi dentro l'inquadratura nel modo corretto e a coincidere esattamente con le attese.
Una volta centrata perfettamente l'inquadratura a 150mm di lunghezza focale, porto lo zoom a 600mm e ripeto il procedimento: scatto una foto, la carico su Astrometry.net, confronto con Stellarium, correggo l'inquadratura se necessario, finché M101 (che, ricordo per l'ennesima volta, non è visibile) non risulta perfettamente centrata in base a tutte le informazioni di cui dispongo.
Se lo sia davvero lo scoprirò solamente il giorno dopo, a sessione fotografica terminata e dopo avere elaborato al computer le centinaia di foto scattate per tirare fuori l'immagine finale.

Assetto finale e avvio della sessione fotografica
Dunque, finita qui? Ovviamente no: tutto il procedimento di ricerca dell'inquadratura e orientamento della macchina fotografica hanno modificato sia il bilanciamento che l'allineamento polare.
Se inoltre avevamo l'astroinseguitore in funzione, c'è di peggio: sia per bilanciare nuovamente la struttura, sia per ritrovare l'allineamento polare, è necessario ruotare l'astroinseguitore al punto di partenza. E quindi, spostare la macchina fotografica e l'inquadratura tanto faticosamente ricercata.
Anche in queso caso, delle due l'una: o si scommette sul fatto che né il bilanciamento, né l'allineamento polare, abbiano subito variazioni rilevanti (non è mai vero, comunque) e non si tocca più nulla sperando che la sessione fotografica proceda senza problemi significativi, o in qualche modo "si prende nota" della posizione della macchina fotografica e si tenta di ripristinare l'assetto ideale.

In realtà, facendo molta attenzione, la situazione non è necessariamente drammatica: si tratta solo di far ruotare il braccio dell'astroinseguitore per ritrovare il bilanciamento e riportare il reticolo del cannocchiale - che ruota col braccio - alla posizione iniziale per poter correggere l'allineamento polare. Questa operazione non modifica la posizione relativa della macchina fotografica fissata sul braccio.
Se nell'inquadratura definitiva c'è almeno una stella visibile, è sufficiente ricordare la sua posizione nello schermo della macchina fotografica prima di far ruotare il braccio per eseguire le operazioni di ripristino dell'assetto. Al termine, basta far nuovamente ruotare il braccio lentamente riportandolo al punto precedente, finché la stella non ricompare sullo schermo e non è tornata nella posizione che aveva prima delle operazioni di ricalibrazione della struttura.
A quel punto si fissa tutto e si può far partire definitivamente l'astroinseguitore, iniziando a scattare foto con l'ausilio di un intervallometro, ovvero uno strumento di controllo remoto della macchina fotografica che consente di impostare un numero fisso di scatti automatici a intervalli regolari di durata a piacere.

Avendo però a che fare con un cielo particolarmente affetto da inquinamento luminoso, può capitare che nell'inquadratura finale non ci sia alcuna stella visibile in modalità live view - d'altra parte l'orientamento è stato fatto apposta scattando fotografie e confrontandole con una mappa stellare. È questo il caso della mia inquadratura di M101: uno schermo completamente nero e buio, anche perché - nota a margine - uso un filtro specifico a banda stretta per eliminare l'inquinamento luminoso il cui effetto primario, però, è di tagliare pressoché completamente qualunque sorgente di luce diffusa, fra cui il debole bagliore della maggior parte delle stelle visibili.
In questa situazione la strategia di prendere a riferimento una o più stelle nell'inquadratura prima di ruotare il braccio dell'astroinseguitore non funziona, e di conseguenza perdere l'inquadratura significherebbe dover ripartire da capo con tutta la procedura, vanificando l'intero lavoro fatto fino a quel momento. 
Per questo sono estremamente importanti le fasi di allineamento polare e di bilanciamento che ho fatto in precedenza nel modo più accurato possibile, e per questo è importante lavorare sull'inquadratura finale nel modo più delicato e leggero possibile, facendo estrema attenzione a non urtare, o anche solo a modificare leggermente, la posizione dell'astroinseguitore e del treppiede mentre si sposta la macchina fotografica. Non è affatto facile!

In ogni caso, per verificare l'assetto definitivo basta effettuare qualche scatto di prova ad astroinseguitore in funzione. Se nelle foto le stelle rimangono puntiformi e l'inquadratura rimane stabile, si può partire.

Dopo due ore e mezza circa di preparativi, avvio dunque la sessione fotografica, impostando l'intervallometro in modo che la macchina scatti senza interruzione  foto in formato RAW con 20" di tempo di esposizione a ISO800, f/6.3.
La scelta del tempo di esposizione e della sensibilità ISO è fatta combinando la sensibilità più alta alla quale l'inquinamento luminoso non brucia le foto con il tempo di esposizione più lungo possibile prima che le stelle lascino una scia anche con l'astroinseguitore in funzione (ricordo che lo strumento non è particolarmente preciso, soprattutto con una macchina fotografica molto pesante e focali estremamente lunghe). Il diaframma a f/6.3 è invece dato dalla massima apertura possibile con la focale a 600mm. 

Infine, durante la sessione fotografica, ogni due ore circa controllo che l'inquadratura sia ancora centrata. Accade infatti che l'assetto non perfetto del bilanciamento e dell'allineamento polare (che per quanto accurati non saranno mai precisissimi), unito ai limiti intrinsechi dell'astroinseguitore, causino un progressivo spostamento dell'inquadratura e, via via che il tempo trascorre, le stelle lascino scie luminose sempre più evidenti.
Per verificare l'inquadratura interrompo temporaneamente l'intervallometro e, senza fermare l'astroinseguitore, accedo alla preview delle ultime foto scattate per controllare se lo spostamento dell'inquadratura è accettabile e se le immagini sono ancora abbastanza centrate. 
Se l'inquadratura si è spostata troppo rispetto a quella di partenza è necessario centrarla nuovamente, ma a questo punto va valutata la situazione: come prima, a seconda dei casi e delle stelle visibili dentro la nostra inquadratura, ritrovare l'orientamento corretto potrebbe di nuovo richiedere un tempo lunghissimo o essere impossibile. È questo il caso della mia sessione fotografica con M101: con l'inquadratura a 600mm, nessuna stella è visibile a occhio nudo nello schermo della macchina fotografica e un riposizionamento in corso è dunque improponibile.

La foto seguente è stata ottenuta con quattro ore e mezza circa di riprese, a seguito delle quali ho dovuto interrompere la sessione proprio perché avevo ormai pressoché perso l'inquadratura iniziale e la posizione di M101 era quasi fuori dal campo visivo.

La galassia M101
La galassia M101 "Girandola"

Le foto acquisite vengono poi elaborate attraverso i processi di registrazione e stacking per ottenere una foto finale come quella sopra. Di tutto quello che riguarda l'elaborazione al computer delle foto acquisite, un altro processo che può richiedere ore, o addirittura giorni, ci occuperemo in un'altra occasione.
Il concetto essenziale è che l'acquisizione delle immagini è solo la prima metà di tutto il lavoro complessivo.

Di massima questa è dunque la procedura che seguo ogni volta che voglio fotografare un oggetto del cielo profondo. Poiché la maggior del tempo viene speso nella ricerca dell'inquadratura, più è facile localizzare i riferimenti necessari, più rapido è tempo di set up. Ad esempio, Barnard 33, la "Testa di Cavallo della quale ho scritto nell'ultimo post, può essere centrata molto rapidamente poiché si trova a fianco della Cintura di Orione le cui stelle sono facilmente distinguibili a occhio nudo e rimangono all'interno del campo visivo anche a 600mm. 
Come raccontato in questo chilometrico post, con oggetti come M101 è tutta un'altra storia, ma resta il fatto che fotografare una galassia con una normale attrezzatura fotografica non è affatto un'impresa impossibile.

Infine, val sempre la pena conservare tutte le fotografie scattate per la localizzazione: poiché in astrofotografia è normale tornare a distanza di tempo su un oggetto già fotografato con il fine di migliorare le qualità dell'immagine finale aggiungendo nuove riprese a quelle già effettuate, avere a disposizione le foto scattate nelle sessioni precedenti per andare a caccia dell'inquadratura corretta consente di metterle a confronto con quelle acquisite per la nuova sessione e giungere più rapidamente alla localizzazione dell'oggetto desiderato.
In altre parole: una volta che ci sei già stato, ti orienti molto meglio.

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