INTRODUCCIÓN ASTRONOMÍA Y ASTROFÍSICA

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Catalejos y telescopios

 

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El nacimiento de la astrofísica

 

Las ondas luminosas

 

El análisis espectral, la temperatura y la composición química

 

El análisis espectral, el efecto Doppler y otras aplicaciones

 


La astronomía de los siglos XX y XXI

 

Catalejos y telescopios

 

La alta resolución angular

 

La radioastronomía

 

La astronomía en otras longitudes de onda

 

 

 

Catalejos y telescopios

El desarrollo de la astronomía a partir del siglo XVII y la aceleración fulminante de los descubrimientos en el siglo XX son, ante todo, el fruto del mejoramiento constante de los medios de observación del cielo.

En efecto, en el espacio de tres siglos la instrumentación astronómica hizo progresos prodigiosos. Mientras que el catalejo de Galileo tenía sólo algunos centímetros de diámetro, los astrónomos tienen hoy a su disposición telescopios enormes, cuyo diámetro puede alcanzar 10 metros.

Al mismo tiempo, la observación astronómica, primero limitada al campo visible, se apropió poco a poco todos los demás campos, desde las ondas de radio hasta los rayos gamma.

Para coronar todo, el hombre hasta se apropió el espacio, ya que una armada de satélites se libró de la atmósfera terrestre para observar mejor el cielo, y una pequeña flotilla de sondas espaciales surcan el sistema solar.

 

Observatorio_la_silla

 

Observatorio astronomico de La Silla, Chile. Crédito: Hernan Fernandez Retamal Wikimedia Commons

 

Los catalejos

El primer instrumento de observación distinto del ojo fue el catalejo astronómico. Simplemente se trataba de un conjunto de dos lentes, uno bastante grueso que concentraba los rayos de luz en un punto llamado foco, otro más pequeño que actuaba como una lupa y permitía observar la imagen minúscula del objeto que se formaba en el foco.

El interés de tal instrumento era doble.

Primero, el catalejo daba una imagen aumentada del objeto gracias a la combinación de lentes. Permitía observar planetas o nebulosas con todo detalle y poner de manifiesto características invisibles a simple vista. Es gracias a esto que, Galileo, el primer astrónomo que utiliza un catalejo, estuvo en condiciones de hacer tantos descubrimientos, desde los relieves de la Luna hasta los satélites de Júpiter.

El segundo interés del catalejo era recoger más luz que el ojo. La cantidad de luz capturada por un instrumento era mucho más importante cuanto más grande era el diámetro de la lente gruesa. Cuando este diámetro aumentaba, las imágenes se volvían más brillantes y, sobre todo, objetos muy poco luminosos para ser percibidos a simple vista se volvían entonces fácilmente visibles. Es gracias a esto que, Galileo, girando su catalejo hacia la Vía láctea, pudo percibir por primera vez una miríada de estrellas que jamás habían sido observadas.

Una vez demostrado el interés de los catalejos astronómicos, quedaba por aumentar su diámetro con el fin de aumentar su resolución angular, la capacidad de ver detalles muy finos, y su poder colector, la capacidad de recoger una gran cantidad de luz.

El catalejo más grande de Galileo tenía sólo cinco centímetros de diámetro, pero con los progresos técnicos en la fabricación de las lentes, se construyeron instrumentos cada vez más grandes.

Se puede, por ejemplo, citar el anteojo de 24 centímetros construido en 1824 en el observatorio de Dorpat, Estonia, o el de 38 centímetros en 1847 en Cambridge, Estados Unidos. Los catalejos más grandes fueron realizados a finales del siglo XIX como, por ejemplo, el de 83 centímetros del observatorio de Meudon, en 1889, o el de un metro en el observatorio de Yerkes, en 1897.

La progresión se detuvo en este punto porque se chocó con limitaciones tecnológicas insuperables. En particular, estas lentes enormes se deformaban bajo su propio peso, lo que afectaba fuertemente la calidad de sus imágenes. Además, era muy difícil obtener bloques de vidrio de gran tamaño con una pureza suficiente.

Estas dificultades explican que cuando llegó la hora de construir instrumentos gigantescos, el catalejo fue reemplazado por el telescopio.

 

KeckObservatory

 

La cumbre de Mauna Kea es administrado por el Instituto de Astronomía de la Universidad de Hawái. Mauna Kea es uno de los sitios más importantes de la astronomía con base en la tierra en el mundo. Crédito: NASA

Los telescopios

A diferencia de un catalejo, un telescopio no utiliza una gran lente para concentrar la luz, sino se sirve de un gran espejo de forma esférica que refleja los rayos luminosos y los reenvía todos a un mismo punto llamado foco.

La ventaja del telescopio reside en el hecho de que un espejo es mucho más fácil de sostener que una lente, lo que permite alcanzar tamaños muy superiores al metro sin problema de deformación.

Los primeros telescopios fueron desarrollados en la segunda parte del siglo XVII, en particular por Isaac Newton.

Los progresos técnicos permitieron entonces un aumento rápido de tamaño. Se puede, en particular, citar el telescopio de 1,22 metros construido en 1789 por William Herschel, y el realizado por Lord Rosse en 1845, con un espejo de 1,83 metros.

Finalmente, el siglo XX vio desarrollarse telescopios gigantescos. El primero fue construido en 1918 sobre el Monte Wilson, California, con un espejo de 2,54 metros. Luego, fue el telescopio Hale de 5,08 metros erigido en la cumbre del Monte Palomar, en 1949.

Evidentemente, espejos de este tamaño tenían, como las grandes lentes, tendencia a deformarse bajo su propio peso. Para ir más lejos, a partir de los años 1980, hubo que desarrollar nuevas tecnologías.

La primera solución consistió en utilizar un conjunto de varios espejos pequeños separados, en lugar de un solo bloque grande. Este método, por ejemplo, es utilizado en los dos telescopios Keck, situados en la cumbre del volcán Mauna Kea, en Hawai. El espejo de cada telescopio es de hecho un mosaico de 36 pequeños espejos de 1,80 metros que juntos dan un diámetro equivalente a 10 metros.

La segunda posibilidad consiste en construir espejos de gran tamaño pero muy delgados. Es el caso del New Technology Telescope (NTT) del observatorio europeo austral (ESO) en La Silla, Chile, que posee un espejo de 3,5 metros. A causa de su delgadez, el espejo del telescopio no es muy rígido y se deforma entonces fácilmente. Para conservar una forma perfecta, está equipado de un sistema de óptica activa, un conjunto de pequeños pistones en la parte trasera del espejo que pueden actuar sobre éste y darle permanentemente una forma ideal.

 

 

 

 ASTRONOMÍA Y ASTROFÍSICA - ANTONIO HERAS - SON FERRER (CALVIÁ)

 

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