Telescopio

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Nota de desambiguación.svg Desambiguación : si está buscando la constelación del mismo nombre, consulte Telescopio (constelación) .
Telescopio reflector Zeiss-Gautier

El telescopio es un instrumento que recoge luz u otra radiación electromagnética de un objeto distante, la concentra en un punto (llamado fuego ) y produce una imagen ampliada.

Aunque el término "telescopio" generalmente indica que el telescopio óptico opera en las frecuencias de la luz visible , también hay telescopios sensibles a las otras frecuencias del espectro electromagnético .

El nombre, derivado del griego τηλε ( tēle ) que significa "lejos" y σκοπεῖν ( skopein ) o "mirar, ver", es una palabra del autor acuñada por el matemático griego Giovanni Demisiani ( Ἰωάννης Δημησιάνος ), el 14 de abril de 1611 , en un banquete ofrecido en Roma por el príncipe Federico Cesi , en honor a la cooptación de Galileo Galilei en la Accademia dei Lincei [1] .

Historia

Galileo recibe el telescopio de las personificaciones de la astronomía , la perspectiva y las matemáticas . [2]
Icono de lupa mgx2.svg El mismo tema en detalle: Historia de los telescopios .

El nacimiento del telescopio refractor se remonta a Galileo, quien mostró la primera aplicación en Venecia en el verano de 1609. En realidad, las primeras lentes fueron construidas en 1607 por ópticos holandeses que las aplicaron a instrumentos rudimentarios con escaso poder de resolución . Las propiedades de las lentes [3] , sin embargo, se conocían desde hace algún tiempo y hay que atribuir a Galileo la mejora y el primer uso astronómico .

Descripción

Las bandas de visibilidad de los telescopios.

La atmósfera terrestre absorbe buena parte de la radiación electromagnética procedente del espacio, con la importante excepción de la luz visible y las ondas de radio . Por esta razón, la observación desde el suelo se limita al uso de telescopios ópticos y radiotelescopios. Los primeros se colocan preferentemente en lugares elevados o aislados (montañas, desiertos, ...), con el fin de reducir la influencia de las turbulencias atmosféricas y la contaminación lumínica .

Para la observación en las restantes bandas del espectro electromagnético ( microondas , infrarrojos , ultravioleta , rayos X , rayos gamma ), que son absorbidos por la atmósfera, se utilizan casi exclusivamente telescopios orbitales o colocados en globos de gran altitud.

Un diagrama del espectro electromagnético y su absorción atmosférica. Se representan los diferentes tipos de telescopios que operan en las diferentes bandas del espectro.

Sensores

Ejemplo de sensor CCD

Inicialmente, el sensor utilizado en los telescopios era el ojo humano. Más tarde, la placa fotográfica ocupó su lugar y se introdujo el espectrógrafo , que permitía a los astrónomos tener información sobre el espectro de una fuente. Después de la placa fotográfica, se han perfeccionado varias generaciones de sensores electrónicos como los CCD (y últimamente en el campo de los aficionados también las cámaras web ), cada uno con una sensibilidad y una resolución crecientes. Los sensores CCD permiten crear instrumentos con alta profundidad de campo o con alta resolución según las necesidades del instrumento. El telescopio Pan-STARRS, por ejemplo, que se ha desarrollado para identificar posibles asteroides en curso de colisión con la Tierra, requiere una alta resolución y, por lo tanto, utiliza una serie de 60 CCD que generan 1,9 gigapíxeles por disparo. [4]

Los telescopios modernos contienen numerosos instrumentos entre los que elegir el más adecuado: cámaras de imagen, con diferente respuesta espectral. Espectrógrafos para varias longitudes de onda. Polarímetros , que pueden detectar la dirección de la luz polarizada , etc.

Telescopios opticos

Telescopio reflector moderno de 1,5 metros
Icono de lupa mgx2.svg El mismo tema en detalle: Telescopio óptico .

Los telescopios ópticos se dividen principalmente en dos clases según el tipo de elementos ópticos utilizados: refractores y reflectores .

Sin embargo, existen muchos esquemas ópticos mixtos (denominados sistemas retrorreflectantes) que, si bien utilizan un espejo como elemento principal ( espejo primario ) y por esta razón se incluyen en los telescopios reflectores, están equipados con elementos de lentes correctivos.

Las aberturas de más de un metro son el dominio indiscutible de los telescopios reflectores. Más allá de cierto tamaño, de hecho, las lentes se vuelven tan caras y pesadas que su uso resulta técnica y económicamente impracticable.

Telescopio solar

Icono de lupa mgx2.svg El mismo tema en detalle: Telescopio solar .

El telescopio solar está diseñado para estudiar el Sol , generalmente en una longitud de onda visible. Se utiliza durante el día y para evitar que la gran cantidad de luz lo sobrecaliente se mantiene al vacío o en helio. A diferencia de los telescopios ópticos, tienen una mayor distancia focal , un espejo más pequeño para evitar la difracción de la imagen y, a menudo, se fijan en la base de la estructura, mientras que un helióstato dirige la luz hacia ellos.

Radiotelescopios

Un radiotelescopio
Icono de lupa mgx2.svg El mismo tema en detalle: Radioastronomía .

Los radiotelescopios son antenas de radio que, como los espejos de los telescopios ópticos, enfocan la radiación amplificándola en el foco geométrico de la antena (donde se coloca el detector) que recoge la señal de radio . Las antenas a veces están formadas por una rejilla de cables conductores, cuyas aberturas son más pequeñas que la longitud de onda observada.

Los radiotelescopios se utilizan a menudo en pares, o en grupos más grandes, para obtener diámetros "virtuales" proporcionales a la distancia entre los telescopios (ver la entrada sobre interferometría ). Los grupos más grandes tienen telescopios conectados en lados opuestos de la Tierra .

Los radiotelescopios trabajan sobre las radiofrecuencias de los objetos celestes, realizando observaciones en este sector de la astronomía que tiene la ventaja de no depender (como en el sector óptico) ni de las condiciones meteorológicas ni de la alternancia día-noche.

Telescopios gamma y rayos X

Icono de lupa mgx2.svg El mismo tema en detalle: la astronomía de rayos X y el telescopio Wolter .

Los telescopios de rayos X y rayos gamma tienen otros problemas, principalmente debido al hecho de que estos rayos pueden atravesar el metal y el vidrio. Suelen utilizar espejos en forma de anillo, colocados casi en paralelo al haz de luz incidente, que se refleja unos pocos grados: esta característica determina una diferencia en la construcción y calidad técnica del telescopio. Los espejos suelen ser una sección de un plato girado.

Telescopio Čerenkov

El telescopio Cerenkov revela la radiación característica (radiación de Čerenkov ) emitida por partículas gamma que atraviesan la atmósfera. Estas partículas absorbidas por la atmósfera superior de la tierra originan una señal que debe considerarse el equivalente al "bang" supersónico de las ondas sonoras, las partículas de hecho viajan a una velocidad mayor que la de la luz (de la luz en el aire, pero en en cualquier caso más lenta que la velocidad de la luz en el vacío). El rayo de Čerenkov viaja en la misma dirección que el enjambre y puede ser detectado por los telescopios de Čerenkov. Consta de un espejo primario y uno secundario donde se coloca la instrumentación de detección. Estos telescopios se denominan "IACT" (Telescopios de Čerenkov de aire para imágenes). Entre los experimentos actualmente en funcionamiento que explotan esta técnica, destacan las colaboraciones MAGIC , HESS , CANGAROO y VERITAS .

Interferometría óptica y de radio

Icono de lupa mgx2.svg Mismo tema en detalle: interferometría .
Esquema de un sistema de interferometría óptica

La necesidad de incrementar cada vez más el tamaño de los detectores (ópticos y de radio) y por tanto de mejorar la resolución de las imágenes de los cuerpos celestes, ha desarrollado un sistema que supera los límites físicos de los instrumentos disponibles. Este método es el de la interferometría. Aprovecha la posibilidad de integrar las señales de dos instrumentos colocados a una determinada distancia, procesándolas y obteniendo una única imagen que contiene las características de ambos instrumentos: con la ventaja de considerar su distancia como el diámetro del objetivo o del detector.

El método interferométrico se aplica tanto en radioastronomía y, por tanto, en longitudes de radio, y en el campo óptico. Este último es un campo de aplicación más reciente, más complejo que el radio, pero que ya encuentra sus primeras aplicaciones prácticas en nuevos telescopios.

Soportes para telescopios

Telescopio para uso aficionado con puntería computarizada

Por montura de telescopio nos referimos a la estructura mecánica que soporta el componente del instrumento óptico y la instrumentación de observación relacionada: fotómetro , espectrógrafo , CCD , etc.

La montura también tiene la función fundamental de compensar el movimiento de rotación de la Tierra y por tanto el movimiento aparente de las estrellas de este a oeste, realizando un movimiento de rotación en sentido contrario al aparente del cielo. De esta forma, el objeto a observar siempre permanecerá en el centro del campo de observación.

Para que se considere eficiente, una montura debe cumplir los siguientes requisitos:

  1. requisito mecánico , el marco debe caracterizarse por la máxima rigidez; libre de flexiones o vibraciones, que mantiene una velocidad constante en su movimiento de persecución para mantener siempre el objeto enmarcado en el centro del campo visual sin escaparse . Por último, debe estar compuesto por mecánicas precisas, libres de juegos mecánicos que puedan imposibilitar su precisión.
  2. Requisito electrónico , un elemento importante para un telescopio es ahora la presencia de un control electrónico de movimientos, para poder gestionar la gestión y apuntamiento de los cuerpos celestes a través de un pulsador o incluso un ordenador.
  3. Requisito de TI , es decir, el software que puede comunicarse con la electrónica y la mecánica del instrumento. Este requisito permite no solo apuntar un objeto, sino también cancelar errores instrumentales mediante correcciones de movimiento e incluso la capacidad de gestionar el instrumento de forma remota, por ejemplo a través de Internet .

Tipos de marcos

Las monturas de telescopios se dividen en dos categorías principales: monturas altacimutales y monturas ecuatoriales .

Monte Altazimuth

Icono de lupa mgx2.svg El mismo tema en detalle: Monte Altazimuth .

Es el montaje más simple de construir, que consiste en el movimiento de los dos ejes principales, acimut y elevación . El telescopio, para mantener el objeto observado en el centro del campo, debe realizar movimientos en los dos ejes: el horizontal y el vertical. También hay otro inconveniente: la rotación del campo.

Todo esto se resuelve mediante un sistema de motores controlados por un ordenador, que mantiene siempre la puntería perfecta. Este tipo de montura se utiliza en telescopios de aficionado más económicos o en grandes telescopios profesionales, por su mayor sencillez y ligereza: requisito indispensable para soportar espejos de pocos metros de diámetro, apoyados en estructuras de varias toneladas de peso.

La actual generación de telescopios tiene un diámetro máximo de espejo único de unos 8 metros, pero están previstos telescopios de 30, 50 e incluso 100 metros, compuestos por la unión en mosaico de varios espejos de diferente curvatura [5] : todos estos telescopios utilizan altacimut montajes o, en algunos casos, montajes de derivación altazimutal. A nivel amateur son los preferidos por quienes se dedican al visionado solo gracias a su facilidad de uso.

Montes ecuatoriales

Icono de lupa mgx2.svg El mismo tema en detalle: Monte ecuatorial .

Existen diferentes tipos de montes ecuatoriales, pero comparten la característica fundamental de tener uno de los ejes de rotación inclinado según la latitud del lugar. Esta inclinación permite (cuando la montura apunta con respecto al Polo Norte Celeste) "rastrear" cuerpos celestes con un solo movimiento, simplificando el modo de rastreo en comparación con una montura altacimutal. La presencia de una sola motocicleta, de hecho, también permite que los telescopios aficionados logren el mismo propósito, sin tener que contar con la ayuda de sofisticados equipos y software de soporte: un motor simple con un tiempo de rotación de 24 horas es suficiente. El telescopio de montaje ecuatorial más grande es el famoso telescopio Hale en el Observatorio Mount Palomar , que tiene cinco metros de diámetro.

Los tipos de montes ecuatoriales son:

  • Marco alemán o Fraunhofer ;
  • Marco inglés;
  • Marco fotográfico;
  • Porter o marco de herradura.

Estos marcos difieren en función de algunas diferencias constructivas y técnicas, que pueden utilizarse de vez en cuando según las necesidades.

A nivel amateur, este tipo de montura es la favorita de quienes se dedican a la astrofotografía ya que, una vez montada, garantiza un mejor seguimiento durante la exposición del objeto celeste, sin necesidad de equipos especiales para la compensación de rotación de campo.

Algunas monturas se pueden convertir de un tipo a otro, por ejemplo, una montura altazimutal de horquilla se puede convertir a ecuatorial con la inserción de una cuña ecuatorial , o algunas monturas alemanas se pueden restablecer y usar como si fueran altacimutales.

El monte de altitud-altitud (alt-alt)

Un tipo particular de montaje es el monte llamado alt-alt mount o más técnicamente altitud-altitud . Se encuentra a medio camino entre el monte ecuatorial y el monte altacimutal. Es una montura inglesa modificada cuya cuna principal (la estructura mecánica donde se aloja el telescopio) es paralela al suelo en lugar de apuntar al norte celeste. La montura tiene la ventaja de descargar las masas en el centro de gravedad ideal del instrumento distribuyéndolas equitativamente en dos ejes (en la montura inglesa todo el peso gravita hacia el eje que apunta al Polo Sur) sin dar lugar a la típica flexión. del soporte de la horquilla.

Por otro lado, como en la montura altazimutal, existe la rotación del campo que es una función tanto de la declinación instrumental como de la latitud local donde se ubica el instrumento. Sin embargo, cuando el instrumento trabaja en objetos que están cerca del ecuador celeste, la rotación del campo es casi igual a cero. Teóricamente, la montura puede no estar alineada, pero una alineación de los ejes Norte-Sur o Este-Oeste es esencial para reducir el fenómeno de rotación de campo mencionado anteriormente.

Soportes para telescopios solares

Observatorio solar en el Observatorio Kitt Peak (tenga en cuenta el tamaño del complejo)

Los soportes para telescopios solares difieren en varios detalles de los construidos para telescopios destinados a observar la bóveda celeste. Los telescopios solares tienen distancias focales muy largas y es imposible mover un tubo óptico de este tamaño; el espejo tampoco es parabólico, sino esférico. La montura de un telescopio solar es la parte óptica mecánica que sirve para dirigir la luz del Sol hacia un tubo que yace en el suelo, o perpendicular a él, o ligeramente inclinado y que tiene unas dimensiones que van desde los 30 metros hasta unos pocos metros. cien metros.

Mediante un sistema de espejos se realiza el retorno de la fuente de luz solar dentro del tubo óptico donde la imagen sufre el tratamiento habitual: aumento , enfoque, observación y estudio. El instrumento destinado a recolectar la imagen del Sol y dirigirla al tubo óptico se llama helióstato.

El helióstato está compuesto por un espejo plano inclinado ecuatorialmente que gira para seguir al Sol y dirige la imagen capturada hacia un segundo espejo plano que envía la imagen de regreso al espejo principal esférico, que a su vez lo amplifica y lo enfoca en el foco. Geometría del espejo principal donde se ubica la instrumentación.
Debido a la doble reflexión, el espejo primario (inclinado ecuatorialmente) no realiza una rotación completa sobre sí mismo en 24 horas (aproximadamente), sino en 48 horas (aproximadamente). El espejo principal debe moverse durante los diferentes períodos del año debido a la diferente altura del Sol en el horizonte en invierno , primavera y verano .

Telescopios famosos

Telescopios en órbita

Icono de lupa mgx2.svg El mismo tema en detalle: Lista de telescopios espaciales .
Telescopio espacial Hubble (HST) el famoso telescopio espacial.

Telescopios opticos

El complejo del Very Large Telescope
  • El Very Large Telescope (VLT) es un complejo formado por cuatro telescopios cada uno de 8 metros de diámetro. Perteneciente a ESO y construido en el desierto de Atacama en Chile , puede funcionar como cuatro telescopios separados o como uno, combinando la luz de los cuatro espejos.
  • El espejo individual más grande es el del telescopio Keck , con un diámetro de 10 metros. Sin embargo, el Keck se compone de 36 segmentos más pequeños.
  • El Gran Telescopio Binocular (LBT) es un telescopio binocular que consta de dos espejos de 8,4 metros de diámetro montados en una sola montura.
  • Hay muchos planes para telescopios aún más grandes, como el ' European Extremely Large Telescope ( telescopios extremadamente grandes), generalmente conocido como E-ELT, con el objetivo de un diámetro de 42 metros.
  • El telescopio Hale en el monte Palomar , de 5 metros de ancho, fue durante mucho tiempo el más grande. Tiene un solo espejo de borosilicato (Pyrex (tm)), que fue notoriamente difícil de construir. La montura también es única, una montura ecuatorial sin horquilla, que sin embargo permite que el telescopio apunte muy cerca del polo celeste.
  • Edwin Hubble utilizó el telescopio Mount Wilson de 2,5 metros para probar la existencia de galaxias y analizar su corrimiento al rojo . Ahora forma parte de una matriz junto con otros telescopios en la misma montura y sigue siendo útil para búsquedas avanzadas.
  • El refractor de 102 centímetros del Observatorio Yerkes en el estado de Wisconsin , EE . UU. , Es el refractor orientable más grande del mundo.
Telescopios de radio Very Large Array

Radiotelescopios

Nota

  1. ^ Dava Sobel , hija de Galileo. Una historia de ciencia, fe y amor, Universal BURBiblioteca Rizzoli , 2012, (p. 45)
  2. ^ Grabado de Stefano della Bella (1656).
  3. Acta Eruditorum , Leipzig, 1742, p. 33.
  4. ^ Telescopio con cámara de 1.4 Gigapixeles , en hwupgrade.it , Actualización de hardware, 11-9-2207. Consultado el 23 de septiembre de 2007 .
  5. ^ Sitio del Observatorio Asiago , en dipastro.pd.astro.it .

Bibliografía

  • Conrad Bohm. Del astrolabio al telescopio espacial . Trieste, Science Editorial, 1996. ISBN 88-7307-079-5 .
  • Emilio Borchi y Renzo Macii. En el telescopio de reflexión . Florencia, Observatorio Ximenian, 1992.
  • Walter Ferreri . El libro de los telescopios . Milán, El Castillo. ISBN 978-88-8039-093-0 .
  • Walter Ferreri. Cómo observar el cielo con mi primer telescopio de Milán, Il Castello. ISBN 978-88-8039-650-5 .
  • Luca Parravicini. Observa el cielo con el telescopio astronómico . Milán, G. De Vecchi, 1999. ISBN 88-412-7483-2 .
  • Giorgio Strano (editado por). Telescopio de Galileo: el instrumento que cambió el mundo . Catálogo de la Exposición de Florencia 2008. Florencia, Giunti, 2008. ISBN 978-88-09-05937-5 .

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