Potere risolutivo

Cosa significa per l’osservazione e come fare per determinare la risoluzione di un telescopio con una semplice formula.

Il potere risolutivo di un telescopio è un fattore importante, che aumenta all’aumentare dell’apertura dell’obiettivo. Se il telescopio ha una risoluzione elevata, è possibile riconoscere i dettagli degli oggetti osservati. Ma cos’altro c’è da sapere?

Forse sei già stato qualche volta da un ottico e hai sentito parlare di visus? L’ottico è soddisfatto quando raggiungi il visus ottimale, ovvero 10/10. Questo valore corrisponde al potere risolutivo di un minuto d’arco. Alcune persone non raggiungono una risoluzione così elevata, altre ancora ottengono un punteggio perfino maggiore: è normale che sia così.

Il potere risolutivo dell’occhio nudo è di circa un minuto d’arco di giorno e 2 minuti d’arco di notte. Puoi perfino riconoscere, senza strumenti, un paio di stelle doppie, come per esempio il “timone” del Grande Carro: Mizar e la sua piccola compagna Alcor sono state osservate a occhio nudo fin dall’antichità.

Più è stretto l’angolo che separa le stelle doppie o i dettagli sui pianeti, maggiore è l’apertura necessaria per ottenere un elevato potere risolutivo e separare gli oggetti. La risoluzione separata di due oggetti viene spesso detta anche “minimo separabile”.

Con grandi aperture il telescopio è in grado di raggiungere risoluzioni elevatissime. Mentre uno strumento da 50 mm ha un minimo separabile di circa 2,7 secondi d’arco, uno da 2000 mm raggiunge 0,7 secondi d’arco, ed è quindi in grado di distinguere nettamente due stelle separate da una distanza simile. Un altro fattore legato al potere risolutivo è la dimensione dei dischi di diffrazione che si creano nel telescopio. Infatti, maggiore è la risoluzione di un telescopio e più piccoli appaiono i dischi di diffrazione.

Il potere di risoluzione si calcola facilmente così:

Potere risolutivo = 138 / apertura del telescopio in mm

Si tratta della formula secondo Rayleigh e fornisce il minimo separabile con il quale è possibile, per esempio, riconoscere chiaramente le stelle che formano un sistema binario.

Secondo Rayleigh ad alcune comuni aperture corrispondono le seguenti risoluzioni:

• 60 mm = 2,3"
• 80 mm = 1,7"
• 100 mm = 1,3"
• 120 mm = 1,15"
• 150 mm = 0,92"
• 200 mm = 0,69"
• 250 mm = 0,55"

Si tratta naturalmente di valori teorici che non possono essere riscontrati al 100% nella pratica. Infatti, di solito il potere di risoluzione di un telescopio viene limitato a circa 1 secondo d’arco dalle turbolenze atmosferiche. Ciò significa che strumenti con apertura superiore a 120 mm non rappresentano un reale vantaggio.

Il potere risolutivo, detto anche minimo separabile, indica la distanza angolare minima tra due oggetti sufficiente per distinguerli come separati. La distanza angolare viene espressa in secondi d’arco ("). Un secondo d'arco corrisponde a 1/3600 di grado.

Le stelle binarie sono i corpi celesti ideali da testare, specialmente quando le due componenti hanno luminosità molto simile. I metodi per stimare il potere risolutivo sono due:

• il criterio di Rayleigh, che segue la teoria della diffrazione: due punti luminosi appaiono separati quando il massimo della figura di diffrazione di uno coincide con il primo minimo della figura di diffrazione creata dall’altro. Nel caso di un sistema di stelle binario, ciò che si osserva è un’immagine a forma di 8. In base alla teoria della diffrazione, per una lunghezza d’onda di 550 nanometri (a cui l’occhio umano è più sensibile) avremo: potere risolutivo in secondi d’arco = 138/apertura in mm. Un sistema binario le cui stelle abbiano una distanza di 1,15" appare quindi, con un telescopio da 120 mm di apertura, come un 8.
• Il criterio di Dawes è una formula empirica basata sull’osservazione, secondo la quale una stella può essere identificata come sistema binario se appare come un ovale, quindi più simile a uno 0 che a un 8. In base all'esperienza il calcolo avviene come segue: potere risolutivo in secondi d’arco = 117/apertura in mm. Un sistema binario le cui stelle abbiano una distanza di 0,9" apparirebbe quindi, con un telescopio da 120 mm di apertura, come un oggetto ovale.

Quindi, dal punto di vista tecnico il potere di risoluzione di un telescopio è dato dalla sua apertura: più l’apertura è grande, più le stelle binarie e le strutture planetarie possono essere ravvicinate e riconosciute come oggetti separati. Nella pratica però la turbolenza atmosferica ("seeing") gioca un ruolo importante, poiché spesso limita il potere di risoluzione a un secondo d’arco. A questo si aggiunge il comportamento termico del telescopio, che per l’osservazione dovrebbe raggiungere la temperatura ambientale.